Учёные из Лафборского университета показали, что обычные кофейные отходы — та самая гуща, которую мы без сожаления выбрасываем, — способны эффективно очищать загрязнённую воду. Два новых исследования демонстрируют, как использованный кофе удаляет из воды токсичные тяжёлые металлы, включая свинец, медь и цинк. Речь идёт о дешёвом и устойчивом решении, которое превращает массовый мусор в полезный экологический ресурс.
Актуальность работы трудно переоценить. Мировое потребление кофе продолжает расти: только в 2021–2022 годах человечество выпило более 176 миллионов мешков кофе по 60 кг каждый. Вслед за этим образуются гигантские объёмы отработанной кофейной гущи — и подавляющая её часть отправляется на свалки. Но что, если этот «мусор» можно поставить на службу экологии?
Как это работает
Использованная кофейная гуща имеет пористую растительную структуру, способную захватывать и удерживать ионы металлов. Именно это свойство делает её перспективным материалом для фильтрации воды.
В первом исследовании команда учёных нагревала кофейные отходы, собранные в кафетерии одного из корпусов Лафборского университета. Работа велась совместно с коллегами из Университета Банарас Хинду в Индии. В результате термической обработки получался биоуголь — углеродистый материал, известный своей высокой адсорбционной способностью (то есть умением «прилипать» к загрязнителям).
Подобрав оптимальную температуру и время нагрева, исследователи добились впечатляющих результатов: кофейный биоуголь удалял до 98 % свинца из загрязнённой воды. Каждый грамм такого материала связывал до 4,9 миллиграмма свинца.
По словам ведущего автора работы, доктора Моники Махаджан, исследование наглядно показывает, как повседневные отходы можно превратить в ценный и экологически устойчивый адсорбент. Более того, оптимизация условий обработки позволила существенно повысить эффективность материала, не делая процесс дорогим или вредным для окружающей среды.
Сырая гуща тоже справляется
Вторая работа сделала ставку на простоту. Учёные проверили, может ли необработанная кофейная гуща очищать воду без дополнительной переработки — и ответ оказался положительным.
Эксперименты показали, что «сырая» гуща эффективно удаляет медь и цинк при низких концентрациях этих металлов. Такой подход особенно привлекателен для масштабного применения: он требует меньше энергии и практически не нуждается в дополнительной обработке.
Для более сложных условий исследователи пошли дальше и создали комбинированный материал, смешав кофейные отходы с рисовой шелухой. Эта смесь лучше работала при высоких уровнях загрязнения.
Учёные изучали влияние времени контакта, типа адсорбента и концентрации металлов. В итоге более 96 % загрязняющих веществ удавалось удалить из воды. Кофейная гуща показывала лучшие результаты при низких концентрациях, а смесь с рисовой шелухой — при повышенном содержании меди и цинка.
Доктор Басма Бушра, ведущий автор второго исследования, подчёркивает: то, что мы привыкли считать бесполезным мусором, на деле может стать мощным инструментом в борьбе с загрязнением окружающей среды. Превращая отходы в адсорбенты, мы не только снижаем нагрузку на полигоны, но и получаем доступные материалы для очистки воды.
Почему это важно
Обе работы подчёркивают потенциал кофейных отходов в рамках экономики замкнутого цикла. Такой материал дешёв, повсеместно доступен и производится в огромных количествах по всему миру.
Доктор Диганта Б. Дас, специалист по пористым средам из Лафборского университета, отмечает более широкий эффект исследований: кофейные отходы — это вовсе не отходы. Их можно превращать в высокоценные материалы, повышать «цикличность» повседневных процессов и одновременно очищать окружающую среду.
Полученные результаты указывают на реальную возможность масштабирования кофейных фильтров для практического водоочистки. Это экологичная альтернатива существующим методам борьбы с загрязнением тяжёлыми металлами, которая одновременно помогает сократить количество мусора.
Два исследования опубликованы в научных журналах Biomass and Bioenergy и Clean Technologies.
