ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО», Санкт-Петербург, Россия
Использование кофейной гущи пищевых сортов как источник инновационных продуктов в сфере утилизации органических отходов
Кутузов Антон Александрович
Инженер
Ткаченко Екатерина Сергеевна
Инженер
Kutuzov Anton Alexandrovich
ITMO University, Saint Petersburg, Russia
Tkachenko Ekaterina Sergeevna
ITMO University, Saint Petersburg, Russia
Using of food grades coffee grounds as a source of innovative products in the field of organic waste disposal
Abstract
In the course of the presented article, information is given on approaches to the commercialization of coffee grounds of the most popular food varieties -- robusta and arabica, an analysis of scientific research on the processing of coffee grounds by both domestic and foreign authors is carried out. In the course of the work, the relevance of the commercialization of coffee grounds was substantiated, and the universal properties of this type of food waste were demonstrated, allowing the use of coffee grounds in the cosmetic, agricultural and energy industries. First of all, this article is aimed at revealing the importantly aspects and factors of activity within the commercialization of coffee grounds, which has already proven its economic and environmental effectiveness abroad, since the described type of processing of food waste not only allows you to extract additional profit, but also to minimize damage to the nature. This article presents information about successful foreign startups in the field of commercialization of coffee grounds, which allows us to rely on high-quality practical experience and achievements of researchers in this field. Analysis of the properties of coffee grounds allowed us to conclude about the effectiveness of using coffee grounds as an organic fertilizer that can become an extremely affordable alternative to conventional industrial fertilizers, a pest control agent and an alternative energy source. The prospects for the commercialization of coffee grounds look optimistic as an innovative direction in the field of utilization and processing of organic food waste. This is justified by the fact that this industry is of interest, including at the state level, since promising areas for the commercialization of food waste solve a number of environmental and economic problems throughout the country.
Keywords: fertilizer; coffee; coffee grounds; agriculture; zero waste; ecology; waste recycling
Аннотация
В рамках представленного исследования дана информация о подходах к коммерциализации кофейной гущи наиболее востребованных пищевых сортов робуста и арабика, произведён анализ научных изысканий на тему переработки кофейной гущи как отечественных, так и зарубежных авторов. В ходе работы была обоснована актуальность деятельности по коммерциализации кофейной гущи, а также продемонстрированы универсальные свойства данного вида пищевых отходов, позволяющих использовать кофейную гущу в косметической, земледельческой и энергетических отраслях. В первую очередь, данное исследование направлено на раскрытие ключевых аспектов и векторов деятельности в рамках коммерциализации кофейной гущи, которая уже доказала свою экономическую и экологическую эффективность зарубежом, так как описанный вид переработки пищевых отходов не только позволяет извлекать дополнительную прибыль, но и минимизировать урон окружающей среде. В работе представлены сведения об успешных зарубежных стартапах в области коммерциализации кофейной гущи, что позволяет опираться на качественный практический опыт и наработки исследователей в данной области. Благодаря анализу свойств кофейной гущи был сделан вывод об эффективности использования кофейной гущи, как органического удобрения, способного стать крайне доступной альтернативой привычным промышленным удобрениям, средством от вредителей и альтернативным энергоносителем. Оптимистичными выглядят перспективы коммерциализации кофейной гущи, как инновационного направления в области утилизации и переработки органических пищевых отходов. Это обосновано тем, что данная отрасль вызывает интерес, в том числе на государственном уровне, так как перспективные направления коммерциализации пищевых отходов решают ряд экологических и экономических проблем в масштабах всей страны.
Ключевые слова: удобрение; кофе; кофейная гуща; сельское хозяйство; безотходное производство; экология; переработка отходов
Введение
В современном секторе общественного питания всё популярнее становится интеграция в бизнес-модель заведений различного уровня и сегмента экологичных решений. Данная тенденция обусловлена сразу рядом причин -- от преимущественно маркетинговых решений до реальной деятельности по рационализации технического процесса и, как следствие, уменьшение фактических издержек, направленных на минимизацию экологического ущерба, причиняемого окружающей среде1.
Примечательно, что потенциальное применение кофейных отходов в практических областях находится в медиапространстве достаточно давно -- в отечественных СМИ можно встретить публикации от 2004-го года, посвящённые перспективам использования кофейной гущи в сельскохозяйственной деятельности -- в качестве органического удобрения, а также в области производства косметических средств.2 На сегодняшний день именно в косметической продукции кофейная гуща нашла наиболее широкое применение, что не отменяет её перспектив и в иных областях коммерциализации.
Также изучаемая деятельность в области переработки кофейной гущи не может быть не выгодна бизнесу [1]: создание вокруг любого среднего и крупного бизнеса в сфере общественного питания образа «зелёной» позиции, выраженной в заботе об окружающей среде, благоприятно влияет на имидж бренда, что позволяет рассчитывать на открытость для сотрудничества крупных игроков российского сектора общественного питания. В случае с кофейными отходами данный тезис справедлив и с позиции экономических издержек -- сотрудничество в рамках поставок кофейной гущи для её последующей переработки не обременяет бизнес каким бы то ни было значительными экономическими издержками.
Исследовательская проблема
Проблема данной статьи может быть сформулирована следующим образом: какое направление коммерциализации кофейной гущи пищевых сортов робуста и арабика является наиболее перспективным с точки зрения широты области применения и потенциального экономического и экологического эффекта в реалиях России.
В качестве гипотезы представленного исследования выступает тезис об экономической и экологической обоснованности развития направления коммерциализации кофейной гущи в России с опорой на зарубежный практический опыт реализации проектов в области переработки пищевых кофейных отходов, а также на теоретические источники, посвящённые проблематике переработки кофейной гущи пищевых сортов.
При анализе научных изысканий в области использования переработанной кофейной гущи пищевых сортов, как правило, достаточно часто встречаются примеры успешных подходов к использованию описываемого вида органических отходов как полезного сырья или натуральной добавки. Дополняя предыдущий тезис констатацией очевидного факта переполненности крупных городов неперерабатываемой кофейной гущей, можно прийти к логичном выводу о том, что возникновение успешных проектов, направленных на коммерциализацию кофейной гущи, закономерно и более того, дополнительно обосновано и вдохновлено зарубежными стартапами, уже успешно реализовавшими на практики различные подходы к коммерциализации отходов кофейного производства [2].
Литературный обзор
Важной отечественной работой, посвящённой проблематике коммерциализации кофейной гущи, предстаёт статья Сюняевой О.И., Леоновой Ю.В., Спасской Т.А. и Тютюньковой М.В., освещающая эффективность кофейной гущи как прикорма дерновоподзолистых супесчаных почв в процессе созревания зерновых культур. Исследователи доказывают эффективность кофейной гущи как органической добавки, что открывает возможности использования переработанной кофейной гущи в различных регионах РФ, что способно решить не только экологические проблемы, но и способствовать развитию инноваций в сельскохозяйственной отрасли, являющейся приоритетной в масштабах всего государства [3].
Описывая уже принятые в академическом сообществе и в среде энтузиастов области применения кофейной гущи, стоит сказать о таких направлениях, как создание из кофейной гущи сортов робуста и арабика компонентов биодизельного топлива -- статья Зиннуровой О.В., Фаттахова Д.А. [4]. Также встречаются в научной литературе материалы, посвящённые применению выдержанной кофейной гущи как материала для биоразлагаемых композитов в производстве изделий из кофейной гущи [5].
Направления коммерциализации кофейной гущи привлекают внимание зарубежных исследователей, заявляющих о том, что отработанная кофейная гуща часто выбрасывается, и необходимо найти альтернативные методы утилизации из соображений защиты окружающей среды. Подобная статья, посвящённая разработке устойчивых материалов путем перепрофилирования отработанной кофейной гущи -- выработка решений в области экстракции масла с использованием различных органических растворителей с целью создания композитных материалов, -- принадлежит группе азиатских исследователей: Ихао Леоу, Пек Инь Мишель Ю, Пей Линь Чи, Сянь Джун Ло и Дэн Каю [6].
Методы и материалы исследования
В качестве методологии были избраны изучение и обобщение многочисленных теоретических источников в области переработки и коммерциализации кофейной гущи. Научные изыскания, послужившие теоретическим базисом статьи, представлены на протяжении всего текста, в том числе, в литературном обзоре. Также текст исследования содержит ссылки на практические коммерческие разработки в области применения кофейной гущи пищевых сортов робуста и арабика.
Привлекая сведения о деятельности европейских стартапов, мы имеем возможность утверждать об эффективности проектов в области коммерциализации переработанной кофейной гущи пищевых сортов. Отличными примерами стартапов в области переработки кофейной гущи предстают:
Португальский стартап «NAM», создатели которого предложили реализовывать подготовленную кофейную гущу в качестве минерального удобрения для выращивания грибов в промышленном формате.
Немецкий стартап «Kaffeeform», выпускающий изделия, созданные из кофейной гущи; в рамках данного проекта была раскрыта возможность использования кофейной гущи в качестве составной части биоразлагаемых композитов, служащих материалом для изготовления различных предметов декора и быта.
Британский стартап «Bio-bean», создатели которого запустили целую линейку продуктов на основе кофейной гущи: так, в рамках проекта была реализована идея по созданию органической альтернативы углю -- прессованных блоков из кофейной гущи, по энергетическим показателям ничем не уступающих привычному энергоносителю; также в рамках стартапа была разработана технология производства биодизельного топлива с использованием кофейной гущи. Прессованные бруски из кофейной гущи можно приобрести в сети, а также на магазинных полках, а биодизельное топливо и вовсе уже используется в лондонском общественном транспорте3. Также стоит упомянуть о ряде научных исследований отечественных учёных, чьи изыскания в полной мере раскрывают перспективы использования кофейной гущи в качестве сырья для изготовления альтернативных энергетических ресурсов [2; 7].
Описанные выше европейские стартапы доказывают тезис о потенциальной эффективности и продуктивности, в том числе, коммерческой, решений в области переработки такого вида пищевых органических отходов, как кофейная гуща.
Отечественный рынок в области инновационных продуктов находится на своей заре, поэтому бизнес с опаской смотрит на альтернативные и смелые механизмы развития продуктов или интеграции принципиального новой технологии или сырья.
Примечателен тот факт, что, например, для создания биодизельного топлива с привлечением кофейной гущи наиболее подходящими сортами кофейных пищевых отходов являются именно робуста и арабика -- сорта, наиболее часто используемые в повседневном употреблении по всему миру, в том числе и в России. Стоит добавить, что по химическому составу кофейная гуща из робусты и арабики отлично подходят для использования в сфере сельского хозяйства -- в качестве органической добавки для растений и средства для отпугивания паразитов [8].
Также доказывает ангажированность изучаемой области и тот факт, что на отечественном рынке промышленного оборудования можно встретить специализированные устройства для переработки кофейной гущи для её последующей коммерциализации. Например, в качестве подобного устройства интересным видится шнековый сепаратор SEPRA, доступный для приобретения онлайн и имеющий подробные спецификации.4
Основываясь на наиболее известной области применения кофейной гущи пищевых сортов, нами было принято решение сконцентрироваться на использовании кофейных отходов в качестве сельскохозяйственной добавки -- удобрения для почвы, получившего народное признание. В сети крайне легко найти информацию и рекомендации садоводов по применению кофейной гущи, также в начале исследования были упомянуты работы отечественных исследователей, на более высоком уровне обосновывающих эффективность переработанной кофейной гущи как органического минерального удобрения.
Необходимо сказать и о том, что использовать кофейную гущу в качестве органического минерального удобрения или средства от насекомых можно в различных агрегатных состояниях: изделия сельскохозяйственного назначения могут быть в жидком или твёрдом состоянии, а сам процесс высушивания кофейной гущи и вовсе предельно незамысловат, что свидетельствует о достаточно лёгком производственном процессе тех или иных инновационных продуктов из кофейной гущи пищевых сортов. Аналогичные тезисы применимы и к направлению исследований, посвящённых коммерциализации кофейной гущи посредством использования её в качестве композита или сорбирующего материала [9]. То есть, актуальными предстают подходы, сфокусированные на реализации физических свойств кофейной гущи [10].
Ежегодно выбрасывается около 20 миллионов тонн непереработанной кофейной гущи -- такая цифра была получена при оценке экологических издержек от кофейной индустрии в Германии, которая в одиночку производит упомянутую цифру5, Россия, обладая большим населением, а также испытывая кофейный бум в крупных городах, точно сможет предоставить сопоставимые и, вероятно, большие объёмы изучаемого вида пищевых отходов, что подтверждает тезис о доступности сырья, а также подчёркивает значимость описываемой активности в области разработки инновационных решений в области переработки кофейной гущи.