“กาแฟ” เป็นเครื่องดื่มยอดนิยมที่ผู้คนทั่วโลกต่างหลงใหล ด้วยรสชาติที่เข้มข้นทำให้ร่างกายสดชื่น กระปรี้กระเปร่า ไม่ว่าจะดื่มในตอนเช้าหรือบ่ายส่งผลให้อุตสาหกรรมกาแฟเติบโตอย่างรวดเร็ว เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภค โดยการบริโภคกาแฟของโลกมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเฉลี่ย 1.9% ต่อปี

ทว่าในเบื้องหลังความหอมหวานของกาแฟนั้นยังมีอีกด้านหนึ่งที่หลายคนอาจมองข้าม นั่นคือ ของเหลือทิ้งมหาศาลที่เกิดขึ้นจากกระบวนการผลิตและแปรรูปกาแฟ ตั้งแต่การปลูก การเก็บเกี่ยว การแปรรูป จนถึงการบริโภค ของเหลือทิ้งเหล่านี้ ไม่ว่าจะเป็นเปลือกกาแฟเชอรี่ เนื้อเชอรี่ กะลากาแฟ และกากกาแฟ ล้วนเป็นปัญหาที่ท้าทายต่อสิ่งแวดล้อมและชุมชน โดยเฉพาะกะลากาแฟที่ย่อยสลายยาก ซึ่งจะใช้เวลานานกว่า 10 ปี ก่อให้เกิดปัญหามลพิษทางดินและน้ำ ส่วนเนื้อเชอรี่ที่เน่าเสียง่าย จะส่งกลิ่นเหม็น ก่อให้เกิดปัญหามลพิษทางน้ำอีกด้วย

จากโจทย์ปัญหาดังกล่าว กระทรวงการอุดมศึกษาวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดย ศูนย์เชี่ยวชาญนวัตกรรมหุ่นยนต์และเครื่องจักรกลอัตโนมัติ (ศนย.) สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.) จึงได้วิจัยและพัฒนา “เทคโนโลยีผลิตถ่านคาร์บอนจากของเหลือทิ้งกาแฟ” เพื่อนำของเหลือทิ้งมาใช้ประโยชน์ แทนที่จะปล่อยให้เป็นภาระต่อสิ่งแวดล้อมและชุมชน โดยเฉพาะกะลากาแฟซึ่งมีคุณสมบัติที่เหมาะสมในการแปรรูปเป็นถ่านคาร์บอน มีคุณสมบัติ ให้ความร้อนสูง ติดไฟง่าย เผาไหม้ได้นาน ไม่แตกปะทุและไม่มีควัน

การผลิตถ่านคาร์บอนจากของเหลือทิ้งแปรรูปกาแฟดังกล่าว มุ่งเน้นนำของเหลือทิ้ง เช่น เปลือกกะลากาแฟ และเปลือกกาแฟเชอรี่ มาใช้เป็นวัตถุดิบหลัก โดยการออกแบบ พร้อมจำลองสถานการณ์ (Simulation) การเผาไหม้ผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์ รวมทั้งทดสอบการกระจายตัวของความเร็วอากาศภายในเตาเผา เพื่อสร้างเตาเผาถ่านคาร์บอนต้นแบบซึ่งมีรูปทรงที่เหมาะสมในการเพิ่มและควบคุมกระบวนการเผาไหม้ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด นอกจากนี้ ยังพัฒนาสูตรผสมและกระบวนการอัดขึ้นรูป เพื่อผลิตถ่านอัดแท่งที่มีคุณภาพสูงลดการใช้ทรัพยากรธรรมชาติและสร้างรายได้เสริมให้กับชุมชน

โดย วว. ดำเนินการวิจัยและพัฒนา “เทคโนโลยีผลิตถ่านคาร์บอนจากของเหลือทิ้งกาแฟ” ดังนี้ 1.ศึกษาและสำรวจข้อมูล เริ่มต้นด้วยการสำรวจปริมาณของเหลือทิ้ง เช่น กะลากาแฟ และกะลากาแฟผสมเนื้อเชอรี่ เพื่อใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิต, 2.ออกแบบเตาเผาและจำลองสถานการณ์ด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อจำลองทิศทางและความเร็วของอากาศในเตาเผา โดยเปรียบเทียบการกระจายตัวของความเร็วอากาศสองรูปแบบ เพื่อหาค่ารูปแบบอุณหภูมิที่เหมาะสม, 3.ทดสอบและปรับปรุงประสิทธิภาพ โดยทดสอบประสิทธิภาพทั้งเตาเผา เครื่องบดผสม และเครื่องอัดถ่านคาร์บอน เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและประสิทธิภาพของกระบวนการ รวมทั้งปรับปรุงตามผลการทดสอบเพื่อให้ได้ผลผลิตที่ตรงตามมาตรฐาน และ 4.ถ่ายทอดเทคโนโลยี ถ่ายทอดความรู้และทักษะการผลิตถ่านคาร์บอนให้กับกลุ่มวิสาหกิจชุมชน เพื่อเพิ่มมูลค่าจากของเหลือทิ้งและสร้างรายได้ให้แก่ชุมชนอย่างยั่งยืน

“เทคโนโลยีผลิตถ่านคาร์บอนจากของเหลือทิ้งกาแฟ” ประกอบด้วย 1.ต้นแบบเตาเผาถ่าน ที่มีประสิทธิภาพในการแปรรูปวัสดุเหลือทิ้ง เช่น กะลากาแฟและ กะลากาแฟผสมเนื้อเชอรี่ ให้กลายเป็นถ่านอัดแท่งที่มีคุณภาพสูง, 2.ช่วยลดปัญหาสิ่งแวดล้อม ถ่านคาร์บอนที่ผลิตได้สามารถใช้เป็นพลังงานทดแทน ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและไม้ฟืนลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ทั้งยังช่วยจัดการของเสียจากการแปรรูปกาแฟอย่างยั่งยืนในชุมชน 3.เตาเผาถ่านคาร์บอนสามารถผลิตถ่านคาร์บอนสูงสุดได้ 15 กิโลกรัมต่อการเผา1 ครั้ง โดยเวลาเฉลี่ยในการเผาต่อเตาอยู่ที่ 1 ชั่วโมง และ4.นอกจากการออกแบบและสร้างต้นแบบเตาเผาถ่านคาร์บอนแล้ว ยังมีการพัฒนาเครื่องบดผสมและเครื่องอัดถ่านจากวัสดุเหลือทิ้ง ทำให้การใช้งานตอบโจทย์ได้ครบวงจร

วว. ได้นำร่องถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีการผลิตถ่านคาร์บอนให้กับชุมชนที่เป็นผู้ปลูกและแปรรูปกาแฟในพื้นที่ภาคเหนือ เช่น วิสาหกิจชุมชนกาแฟดอยหลวง จังหวัดเชียงราย (มีกำลังการผลิตกาแฟเฉลี่ย 500 ตัน/ปี) และกาแฟเทพเสด็จ จังหวัดเชียงใหม่ (มีกำลังการผลิตกาแฟเฉลี่ย 300 ตัน/ปี) โดยทั้งสองชุมชนมีปริมาณของเหลือทิ้งเฉลี่ย 160 ตัน/ปี เพื่อนำไปผลิตเป็นเชื้อเพลิงทดแทนในท้องถิ่นสร้างอาชีพและรายได้ใหม่ให้กับชุมชน ซึ่งเป็นการเสริมสร้างเศรษฐกิจในชุมชนอย่างยั่งยืน

โดยทั้งสองกลุ่มวิสาหกิจชุมชนดังกล่าว ได้รับประโยชน์จากการถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตถ่านคาร์บอนโดยตรง ทำให้สามารถนำของเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตกาแฟมาสร้างมูลค่าเพิ่มได้ ช่วยสร้างอาชีพเสริมและรายได้ที่มั่นคง ลดปัญหาการสะสมของของเสียและลดค่าใช้จ่ายในการกำจัดขยะ รวมทั้งลดการใช้ไม้ฟืนและแก๊สหุงต้มในชุมชน ลดการตัดไม้และการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

ปัจจุบัน วว. ได้ยื่นจดอนุสิทธิบัตรการออกแบบเตาเผาถ่านคาร์บอนจากกะลากาแฟแล้ว รวมทั้งได้ทำการทดสอบและปรับปรุงอุปกรณ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตถ่านคุณภาพสูงที่สอดคล้องกับมาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชน (มผช.) โดยในอนาคต วว. มุ่งขยายผลการดำเนินงานนี้ซึ่งมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นแหล่งพลังงานทดแทนในชุมชนต่างๆ ของประเทศให้ยั่งยืนต่อไป