कॉफी का हर कप अपने पीछे ऊर्जा का एक छिपा हुआ भंडार छोड़ जाता है।

कॉफी बनाने के बाद फेंके गए नम कॉफी के अवशेषों में अभी भी मूल्यवान तेल मौजूद होते हैं जिन्हें बायोडीजल में परिवर्तित किया जा सकता है, जबकि उनके कार्बोहाइड्रेट और अन्य यौगिकों का उपयोग नवीकरणीय ईंधन, बायोप्लास्टिक और औद्योगिक रसायनों के उत्पादन के लिए किया जा सकता है।

रोविरा आई विर्गिली विश्वविद्यालय (यूआरवी) के शोधकर्ताओं ने अब शेष सामग्री को नुकसान पहुंचाए बिना उस तेल का अधिकांश भाग निकालने का एक अपेक्षाकृत सरल तरीका खोज निकाला है। यह विधि कॉफी के बचे हुए अवशेषों को, जो एक व्यापक अपशिष्ट समस्या है, जैव-शोधन के लिए एक बहुमुखी कच्चे माल में बदलने में सहायक हो सकती है।

बायोमास एंड बायोएनर्जी में प्रकाशित इस अध्ययन में वैश्विक कॉफी उद्योग द्वारा उत्पन्न भारी मात्रा में अवशेषों पर ध्यान केंद्रित किया गया है। प्रतिवर्ष लगभग 1 करोड़ मीट्रिक टन (लगभग 1 करोड़ अमेरिकी टन) कॉफी बीन्स का उत्पादन होता है, लेकिन प्रत्येक बीन का केवल एक हिस्सा ही पेय में उपयोग किया जाता है। कॉफी बनाने के बाद बचा हुआ अधिकांश ठोस पदार्थ फेंक दिया जाता है।

यह अपशिष्ट रासायनिक रूप से पूरी तरह से शुद्ध नहीं है। कॉफी के बचे हुए अवशेषों में लगभग 15% लिपिड होते हैं, जो उन्हें बायोडीजल उत्पादन के लिए तेल का एक संभावित उपयोगी स्रोत बनाते हैं। हालांकि, तेल को कुशलतापूर्वक निकालना चुनौती का केवल एक हिस्सा है। अत्यधिक कठोर उपचार से बचे हुए सेल्युलोज, हेमिकेलुलोज, लिग्निन और अन्य मूल्यवान घटकों को नुकसान पहुंच सकता है।

तेल निष्कर्षण के लिए सर्वोत्तम संतुलन खोजना

इसलिए यूआरवी टीम ने ऐसी परिस्थितियों की खोज की जिससे तेल की अधिकतम पुनर्प्राप्ति हो सके और साथ ही अवशेष को आगे की प्रक्रिया के लिए संरक्षित किया जा सके। यूआरवी के रासायनिक अभियांत्रिकी विभाग के जॉर्ज एफ. रोमेरो, अल्बर्टो टैम्पिएरी, डैनियल मोंटाने, मैग्डेलेना कॉन्स्टैंटी और फ्रांसेसक मेडिना ने इस बात का अध्ययन किया कि निष्कर्षण तापमान, प्रसंस्करण समय और विलायक की मात्रा परिणाम को कैसे प्रभावित करती है।

उन्होंने वसा को अलग करने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले विलायक एन-हेक्सेन का उपयोग किया और यह निर्धारित करने के लिए तीनों चरों के संयोजनों का परीक्षण किया कि वे एक दूसरे को कैसे प्रभावित करते हैं।

"हमने पाया है कि इष्टतम परिस्थितियाँ 45°C (113°F) पर 60 मिनट के लिए 35 मिलीलीटर हेक्सेन प्रति ग्राम शुष्क अवशेष के अनुपात में होती हैं," अध्ययन के लेखकों में से एक, मैग्डेलेना कॉन्स्टैंटी ने बताया।

इन परिस्थितियों में, इस प्रक्रिया से सोक्सलेट निष्कर्षण विधि द्वारा प्राप्त तेल का लगभग 90% हिस्सा पुनः प्राप्त हो गया, जो उच्च उपज के लिए जानी जाने वाली एक मानक प्रयोगशाला विधि है। हालांकि, नई विधि में कम समय और ऊर्जा की आवश्यकता होती थी और इसे औद्योगिक उपयोग के लिए अधिक व्यावहारिक माना गया।

एक स्वच्छ, अधिक कुशल निष्कर्षण

प्राप्त तेल काफी शुद्ध था। इसमें केवल 0.3% अशुद्धियाँ थीं, जबकि सोक्सलेट विधि से उत्पादित तेल में 3.9% अशुद्धियाँ पाई जाती हैं। अधिक शुद्धता से तेल को ईंधन में परिवर्तित करने से पहले अतिरिक्त शोधन की आवश्यकता कम हो सकती है।

विभिन्न परीक्षण स्थितियों में इसकी वसा अम्ल संरचना भी स्थिर रही। लिनोलिक और पामिटिक अम्ल प्रमुख घटक थे, जो इस सामग्री की बायोडीजल फीडस्टॉक के रूप में क्षमता का समर्थन करते हैं।

फिर भी, इस अध्ययन का व्यापक महत्व इस बात में निहित है कि तेल को हटा दिए जाने के बाद क्या बचता है।

"हमारे अध्ययन में, हम यह भी प्रदर्शित करते हैं कि तेल निकालने का मतलब यह नहीं है कि शेष सामग्री का उपयोग किसी और चीज के लिए नहीं किया जा सकता है," रासायनिक इंजीनियरिंग विभाग के शोधकर्ता फ्रांसेसक मेडिना ने बताया, जिन्होंने शोध में भाग लिया था।

तेल हटाने के बाद भी मूल्यवान सामग्री शेष रहती है

टीम ने जानबूझकर मिट्टी की लिग्नोसेलुलोसिक संरचना को संरक्षित किया। इस पादप-आधारित संरचना में सेलुलोज, हेमिकेलुलोज और लिग्निन होते हैं, जिनका उपयोग बायोएथेनॉल, लैक्टिक एसिड, पॉलीहाइड्रॉक्सीएल्केनोएट, फेनोलिक यौगिकों और टिकाऊ विमानन ईंधन के अग्रदूतों सहित उत्पादों के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में किया जा सकता है।

वसा को हटाने से आगे के चरण भी आसान हो सकते हैं। तेल जैवमास पर एक परत बना सकते हैं और विलायकों, एंजाइमों या उत्प्रेरकों की अंदर मौजूद यौगिकों तक पहुँचने की क्षमता को सीमित कर सकते हैं। अवशेष को महत्वपूर्ण रूप से बदले बिना उस अवरोध को हटाकर, यह प्रक्रिया आगे के रूपांतरण के लिए भूमि को बेहतर ढंग से तैयार करती है।

शोधकर्ताओं ने इस विधि की तुलना अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त और माइक्रोवेव-सहायता प्राप्त निष्कर्षण विधियों से भी की। ये प्रौद्योगिकियाँ तेल के शीघ्र निष्कासन को गति दे सकती हैं, लेकिन तेल की शुद्धता, ऊर्जा उपयोग, दक्षता और प्रक्रिया को बड़े पैमाने पर लागू करने की कठिनाई को ध्यान में रखते हुए, इनसे कोई स्पष्ट समग्र लाभ प्राप्त नहीं हुआ।

इसी कारण से, टीम ने निष्कर्ष निकाला कि मध्यम परिस्थितियों में एन-हेक्सेन के साथ बैच निष्कर्षण एक बड़े बायोरेफाइनरी के लिए सबसे व्यावहारिक संतुलन प्रदान कर सकता है, जहां एक अपशिष्ट धारा को एक ही उद्देश्य के लिए संसाधित करने के बजाय कई उपयोगी उत्पादों में अलग किया जाता है।

विद्युतीकरण में कठिन उद्योगों को ईंधन प्रदान करना

यह तकनीक भारी परिवहन और विमानन जैसे उन क्षेत्रों के लिए नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन में विशेष रूप से उपयोगी हो सकती है, जहां विद्युतीकरण करना मुश्किल है। कॉफी के अवशेषों से बने बायोरेफाइनरी किसी एक उत्पाद पर निर्भर रहने के बजाय, अवशेष के लगभग हर हिस्से से मूल्य प्राप्त कर सकते हैं।

इसलिए शोधकर्ता "आमतौर पर कम उपयोग किए जाने वाले अपशिष्ट उत्पाद को विभिन्न ऊर्जा स्रोतों और जैव-आधारित रासायनिक उत्पादों में परिवर्तित कर सकते हैं और इसके संचय से जुड़े पर्यावरणीय प्रभाव को कम कर सकते हैं," यह बात उसी विभाग के शोधकर्ता डैनियल मोंटाने ने समझाई, जिन्होंने शोध में भी भाग लिया था।