Coreia do Sul: borras de café viram combustível semelhante ao carvão em menos de dois minutos

O café está entre as bebidas preferidas no mundo inteiro, mas deixa atrás de si autênticas montanhas de resíduos encharcados.

Em cada chávena forma-se um amontoado de borras húmidas que, quase sempre, acaba no lixo - apesar de esses restos ainda guardarem bastante energia.

Durante anos, houve um entrave que impediu esta matéria-prima de se tornar um combustível útil: estava simplesmente demasiado molhada.

Agora, investigadores na Coreia do Sul descobriram uma forma de transformar essa humidade de obstáculo em trunfo, convertendo borras de café descartadas num combustível semelhante ao carvão em menos de dois minutos.

O problema das borras de café encharcadas

Todos os anos, o mundo deita fora mais de 10 milhões de toneladas de borras de café usadas, e a maior parte segue diretamente para aterros ou para incineração.

Na realidade, estas borras retêm uma quantidade considerável de energia armazenada - por isso, este resíduo está longe de ser inútil.

O problema é a água. As borras acabadas de sair da máquina têm cerca de 55% de humidade em massa, e essa água tem sido, há muito, a barreira entre o lixo e um combustível aproveitável.

Secá-las antes consome tanta energia e dinheiro que a reciclagem em grande escala quase nunca compensa.

E, quando ficam a decompor-se num aterro, libertam também metano - um gás com efeito de estufa muito mais potente do que o dióxido de carbono - como já mostraram estudos sobre resíduos de café.

Deixar o calor fazer o trabalho

Uma equipa do Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM), liderada pelo Dr. Taejun Park, optou por deixar de “lutar” contra a água.

A técnica, chamada pirólise por plasma de chama, elimina por completo a etapa de secagem e introduz as borras húmidas diretamente numa fonte de calor extremo.

O sistema queima gás de petróleo liquefeito com ar comprimido para gerar uma chama de plasma que opera entre cerca de 799 e 899 °C.

Essa parede de energia atinge as borras e, em vez de esperar que a água evapore lentamente, usa a própria humidade como parte do processo.

As abordagens mais antigas tratam a humidade como inimiga - algo que tem de ser removido antes de qualquer transformação a sério.

Aqui, o calor chega tão depressa e a uma temperatura tão elevada que a água não tem tempo para travar o processo. Passa a ser uma ferramenta.

O surpreendente “efeito pipoca”

No instante em que o calor incide, a água no interior de cada partícula transforma-se de imediato em vapor. A pressão aumenta mais depressa do que as borras conseguem libertá-la.

As partículas acabam por romper a partir de dentro, em pequenas explosões que a equipa apelidou de “efeito pipoca”.

Estas micro-ruturas não são apenas curiosas: deixam o carbono remanescente cheio de poros, criando uma estrutura tipo esponja onde antes existia um aglomerado denso e encharcado.

À medida que sai, o vapor parece fazer mais do que simplesmente escapar; no percurso, ajuda a limpar e a moldar o material.

Ao microscópio, a transformação é evidente. Imagens captadas em diferentes momentos mostram as borras a passar de sólidas e “seladas” para perfuradas por cavidades, até colapsarem se o aquecimento ultrapassar o ponto ideal.

Transformar borras de café em combustível

Os dados desta conversão são difíceis de ignorar.

Em 90 segundos, as borras perdem cerca de 83% da sua massa e o que sobra é um biocarvão rico em carbono, com aproximadamente mais um terço de energia do que a matéria-prima original.

Isto coloca-o na mesma categoria da antracite, a forma de carvão mais dura e com maior densidade energética.

O teor de carbono fixo - a fração que efetivamente arde como combustível - quase triplicou, passando de cerca de 16% para 46%.

O processo removeu também o enxofre por completo. Ao queimar, este biocarvão deverá evitar os óxidos de enxofre que poluem o ar quando o carvão convencional é queimado, e os investigadores observaram praticamente ausência de fumo ou alcatrão durante o tratamento.

Combustível em menos de dois minutos

É na rapidez que este método se destaca verdadeiramente. As formas tradicionais de obter combustível a partir de biomassa húmida - como as borras de café - são lentas, e essa espera torna-se o principal estrangulamento quando a meta é tratar resíduos em escala.

Uma técnica comum consiste em cozinhar a biomassa em água quente. Um único lote pode demorar entre uma e seis horas.

O plasma de chama é dezenas a centenas de vezes mais rápido, concluindo um trabalho comparável em bem menos de dois minutos.

Outra opção, que torra a biomassa a temperaturas mais moderadas, ainda assim precisa de pelo menos meia hora.

Como este sistema cria o plasma ao queimar gás, em vez de depender fortemente de eletricidade, consegue manter o consumo energético baixo sem abdicar desse ritmo extremamente elevado.

Resíduos de café que também limpam

O valor como combustível é apenas parte da história. Os poros abertos durante o tratamento deixam um material com uma área de superfície interna enorme - precisamente a característica que determina quão bem um carbono consegue adsorver substâncias.

As borras de café em bruto quase não têm área de superfície 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 aproxima-se das propriedades do carvão ativado, a substância altamente porosa usada em filtros de água, purificadores de ar e outras tecnologias de limpeza.

Um carbono com tantos poros consegue reter poluentes e removê-los da água. O mesmo resíduo de café que hoje entope aterros pode, afinal, ajudar a tratar contaminações.

Um futuro para resíduos húmidos

Antes deste trabalho, a humidade das borras de café fazia parecer inviável uma conversão rápida e barata.

O estudo inverte essa ideia ao tornar a água num ingrediente ativo: uma fonte de vapor incorporada que acelera a reação e, ao mesmo tempo, esculpe a porosidade, em vez de bloquear o caminho.

E a abordagem não se limita ao café. A equipa de Park acredita que o método pode aplicar-se a resíduos encharcados que, normalmente, são descartados por serem “demasiado molhados” para valer a pena recuperar - como restos alimentares, lamas de esgoto e sobras de material agrícola.

Como o equipamento é compacto e o ciclo é tão curto, poderia operar junto do local onde o resíduo é gerado, reduzindo custos de transporte e de secagem que inviabilizam muitos planos de reciclagem.

O biocarvão produzido desta forma poderá alimentar centrais elétricas ou ser usado para filtrar água contaminada, uma linha que outros estudos sobre carbonos porosos continuam a explorar.

“Esta tecnologia apresenta um novo paradigma em que os resíduos deixam de ser vistos como um problema de eliminação e passam a ser um recurso energético valioso”, afirmou o Dr. Park.

A equipa já está a avançar para a escala industrial, e Park considera que o impacto poderá ser maior do que qualquer combustível isolado.

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