解决高含水量瓶颈！咖啡渣有望成下一代生质燃料
每天喝完的咖啡渣，大多数人都直接丢进垃圾桶，但未来它可能成为重要的再生能源。韩国地质资源研究院（KIGAM）近日开发出全球首创的“火焰电浆热解”（FlamePlasmaPyrolysis，FPP）技术，可直接处理高含水率的咖啡渣，在短短90秒内完成干燥与碳化，大幅降低传统生质燃料制程所需的时间与能源成本，此研究刊登于《
放眼全球，每年更消耗约4,000亿杯咖啡，产生约1,800万吨湿咖啡渣。如何将这些有机废弃物转化为可再利用的能源，一直是循环经济的重要课题。
咖啡渣能做什么？为何一直难以成为燃料？
咖啡渣并非只能丢弃，目前已被应用于隔音建材、土壤改良及促进蔬果生长等用途，在能源领域更具有发展潜力。经过处理后，咖啡渣可萃取油脂制成生质柴油，也可与木屑混合压制成生质燃料棒，不仅燃烧时间较长，碳排放也低于传统木柴。
然而，咖啡渣的高含水率始终是商业化最大的障碍。刚冲泡完成的咖啡渣含水率往往超过50%，若要制成燃料，必须先经过长时间干燥，不但耗费大量能源，也增加整体制造成本。此外，不同研磨粗细的咖啡粉也会影响干燥效率与后续加工品质，使大规模应用更具挑战。
电浆火焰90秒完成干燥与碳化
为解决高含水问题，KIGAM开发出火焰电浆热解技术，利用温度高达800至900°C的电浆火焰直接处理含水率约55%的湿咖啡渣。高温瞬间将水分快速汽化，产生类似爆米花膨胀（popcorneffect）的效果，使咖啡渣形成大量微孔结构，同时完成干燥与碳化。
整个制程仅需90秒，比传统水热碳化（HydrothermalCarbonization）或焙烧（Torrefaction）快上最高240倍。更特别的是，研究团队并未水分视为阻碍，而是利用蒸发产生的水蒸气做为天然活化剂，加速碳化反应并提升生物炭品质，因此完全省去预干燥程序，也同步降低能源消耗与制造成本。
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燃料性能接近无烟木碳，还可做为活性碳材料
研究结果显示，制成的生物炭热值达29MJ/kg，高于一般木材约15至20MJ/kg，燃料性能已接近无烟煤木炭。固定碳含量也由原本的15.6%提升至46.2%，代表燃烧效率更高、能量密度更佳。
除了燃料用途外，新制程也改善了材料品质与环境效益。研究发现，生物炭中的硫化物被完全去除，可避免燃烧时排放造成酸雨的硫氧化物；材料比表面积则由每克1.5平方米大幅增加至115.4平方米，具备接近活性碳的特性，未来有望应用于水质净化、空气过滤及工业吸附等领域。
研究团队指出，与一般高耗电的电浆设备不同，FPP采用液化石油气（LPG）搭配压缩空气产生电浆火焰，在降低能源需求的同时，仍能提供快速碳化所需的高温，使整体制程更具能源效率。
不只咖啡渣，厨余与污泥也有机会变能源
研究人员认为，这项技术最大的优势在于可直接处理高含水有机废弃物，因此不仅适用于咖啡渣，也可延伸至厨余、农业废弃物及污水污泥等多种原料，可望成为废弃物能源化的新解方。
研究主持人TaejunPark表示，这项技术改变了过去将废弃物视为处理负担的观念，而是将其转化为可利用的能源资源。未来团队将持续优化制程，并扩展至更多高含水有机废弃物，推动工业化与商业应用。