Borra de café vira combustível semelhante ao carvão em menos de dois minutos

O café está entre as bebidas preferidas do mundo, mas também gera montanhas de resíduos encharcados.

Cada xícara deixa uma porção de borra úmida que, em geral, vai para o lixo, embora esse material ainda retenha bastante energia armazenada.

Durante anos, um obstáculo impediu que esse descarte virasse combustível útil: ele era úmido demais.

Agora, pesquisadores da Coreia do Sul descobriram como converter essa umidade de empecilho em vantagem, transformando borra de café descartada em um combustível semelhante ao carvão em menos de dois minutos.

O problema dos resíduos úmidos do café

Todos os anos, o mundo descarta mais de 10 milhões de toneladas de borra de café usada, e a maior parte segue diretamente para aterros ou incineradores.

Na verdade, a borra guarda uma quantidade considerável de energia, portanto não é um resíduo sem valor.

O problema é a água. A borra retirada diretamente da máquina de café contém cerca de 55 por cento de umidade em peso, e essa condição há muito separa o descarte de um combustível aproveitável.

Secá-la antes consome tanta energia e dinheiro que a reciclagem em larga escala quase nunca se torna viável economicamente.

Quando apodrece em um aterro, a borra também libera metano - um gás de efeito estufa muito mais potente que o dióxido de carbono -, como demonstraram estudos sobre resíduos de café.

Deixando o calor fazer o trabalho

Uma equipe de pesquisa do Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM), liderada pelo Dr. Taejun Park, decidiu parar de combater a água.

O método desenvolvido, chamado pirólise por plasma de chama, elimina completamente a etapa de secagem e leva a borra úmida diretamente ao calor intenso.

O sistema queima gás liquefeito de petróleo com ar comprimido para produzir uma chama de plasma que atinge entre 800 e 900 graus Celsius.

Essa barreira de energia atinge a borra e atua sobre a água, em vez de aguardar pacientemente que ela evapore.

As abordagens mais antigas consideram a umidade uma inimiga, algo que precisa ser removido antes do início do processamento de fato.

Neste caso, o calor chega com tanta rapidez e intensidade que a água não tem oportunidade de retardar o processo. Ela passa a ser uma ferramenta.

O surpreendente efeito pipoca

No instante em que o calor incide sobre o material, a água dentro de cada partícula se transforma imediatamente em vapor. A pressão aumenta mais depressa do que a borra consegue liberá-la.

As partículas se rompem de dentro para fora em pequenas explosões, fenômeno que a equipe apelidou de efeito pipoca.

Essas microexplosões têm uma função concreta. Elas enchem o carbono remanescente de poros, criando uma estrutura semelhante a uma esponja onde antes havia um aglomerado denso e encharcado.

Ao escapar, o vapor aparentemente faz mais do que simplesmente sair: ele limpa e molda o material em seu caminho.

A mudança é evidente ao microscópio. Imagens registradas em diferentes momentos mostram a borra passando de sólida e fechada para marcada por cavidades, antes de colapsar caso o aquecimento ultrapasse o ponto ideal.

Transformando borra de café em combustível

Os números por trás dessa transformação são difíceis de ignorar.

Em 90 segundos, a borra perde aproximadamente 83 por cento de sua massa, e o que sobra é um biocarvão rico em carbono que concentra cerca de um terço mais energia do que a matéria-prima original.

Isso o coloca na mesma categoria do antracito, a forma mais dura e mais rica em energia do carvão mineral.

O teor de carbono fixo, isto é, a parcela que efetivamente queima como combustível, quase triplicou: passou de cerca de 16 por cento para 46 por cento.

O processo também eliminou totalmente o enxofre. A queima desse biocarvão deve evitar os óxidos de enxofre que poluem o ar quando o carvão comum é queimado, e os pesquisadores observaram pouquíssima fumaça ou alcatrão durante o tratamento.

Combustível em menos de dois minutos

A velocidade é o aspecto em que o método realmente se destaca. As formas mais antigas de extrair combustível de biomassa úmida - como a borra de café - são lentas, e essa demora representa todo o gargalo quando o objetivo é processar resíduos em escala.

Uma técnica comum cozinha a biomassa em água quente. Um único lote pode levar de uma a seis horas.

O plasma de chama opera de dezenas a centenas de vezes mais rápido, concluindo uma tarefa comparável em muito menos de dois minutos.

Outro método, que torra a biomassa em temperaturas mais moderadas, ainda exige pelo menos meia hora.

Como esse sistema gera plasma pela queima de gás, em vez de depender intensamente de eletricidade, ele mantém baixo o consumo de energia enquanto sustenta esse ritmo intenso.

Resíduos de café também limpam

O valor como combustível é apenas metade da história. Todos os poros abertos durante o tratamento deixam um material com enorme área superficial interna, justamente a característica que determina quão bem um carbono consegue absorver substâncias.

A borra de café crua quase não apresenta área superficial mensurável. Após apenas 90 segundos de processamento, isso muda drasticamente: cada grama passa a ter mais de 100 metros quadrados de superfície porosa.

O resultado é um material que se aproxima das propriedades do carvão ativado, substância altamente porosa empregada em filtros de água, purificadores de ar e outras tecnologias de limpeza.

Um carbono repleto de tantos poros pode capturar poluentes e removê-los da água. O mesmo resíduo de café que sobrecarrega aterros pode ajudar a descontaminar áreas afetadas.

Um futuro para resíduos úmidos

Até este trabalho, a umidade da borra de café fazia com que uma conversão rápida e barata parecesse fora de alcance.

O estudo inverte essa premissa ao transformar a umidade em um componente ativo: uma fonte interna de vapor que acelera a reação e forma os poros, em vez de bloquear o processo.

A abordagem não se limita ao café. A equipe de Park espera que ela possa tratar resíduos úmidos que normalmente são considerados molhados demais para justificar a recuperação, como restos de alimentos, lodo de esgoto e sobras de material agrícola.

Como o equipamento é compacto e o ciclo é tão curto, ele poderia operar no próprio local onde o resíduo é gerado, reduzindo os custos de transporte e secagem que inviabilizam a maioria dos planos de reciclagem.

O biocarvão produzido dessa forma poderia abastecer usinas de energia ou filtrar água contaminada, uma possibilidade que outros estudos sobre carbonos porosos continuam investigando.

“Esta tecnologia apresenta um novo paradigma no qual os resíduos deixam de ser vistos como um problema de descarte e passam a ser um valioso recurso energético”, disse o Dr. Park.

A equipe já avança rumo à escala industrial, e Park considera que o benefício pode ser maior do que o de qualquer combustível isolado.