چرخه عمر دانه های قهوه

اثرات زیست محیطی مرتبط با زنجیرهٔ تأمین و تولید قهوهٔ رست و آسیاب شده از طریق تجزیه و تحلیل چرخهٔ عمر

قهوه نوشیدنی حاصل از دانه‌های قهوهٔ فرآوری شده، رست ‌شده و در نهایت آسیاب شده است. قهوه پس از نفت به عنوان دومین محصول تجاری شده در جهان به شمار می‌رود. قهوه به دلیل ویژگی‌های عطر و طعمی منحصربفرد بسیار محبوب بوده و تقاضا برای این محصول علی الخصوص در دههٔ گذشته همواره در حال افزایش بوده است، با توجه به اهمیت اقتصادی و تقاضای رو به رشد این محصول، انجام ارزیابی‌هایی از نظر محیط زیست و مصرف انرژی در پروسهٔ تولید آن از اهمیت زیادی برخوردار است. از این رو در این مقاله به LCA که مخفف عبارت ‘Life Cycle Assessment’ و به معنی ارزیابی چرخهٔ عمر یک محصول است، می‌پردازیم.

LCA که با نام تعادل اکلوژیکی، یا آنالیز گهواره تا گور نیز خوانده می‌شود، روشی سیستماتیک در جهت تعیین پیامدهای زیست محیطی در طول عمر مفید یک محصول به حساب می‌آید و می‌توان آن را ابزاری بسیار مفید در مدیریت زیست محیطی دانست، چرا که اثرات زیست محیطی را به صورت کیفی و کمی، از استخراج مواد خام تا دفع نهایی، نشان می‌دهد. این ابزار استفاده از مواد، انرژی، ضایعات، پساب‌ها و انتشار مواد مختلف در هر مرحله از تولید و مصرف محصول را مشخص می‌نماید. همین موضوع باعث تمرکز بر نقاطی که آسیب زیست محیطی فراوان را به همراه دارند ارائه داده و امکان بهبود آن‌ها را فراهم می‌آورد. مجموع این پیشرفت‌ها منجر به پایداری زیست محیطی زنجیرهٔ تولید جهانی خواهد شد.

زنجیرهٔ تولید قهوه با توجه به مراحل تولید و روش‌های متفاوت فرآوری، می‌تواند تأثیرات مختلفی بر محیط زیست را به دنبال داشته باشد. متخصصان در طی تحقیقات خود دریافته‌اند که مراحل «کشت» و «مصرف» بیشترین تأثیر زیست محیطی را به همراه دارند. استفاده از آب و انرژی نشانگر آلودگی است و مراحل کشت، فرآوری، بسته بندی و مصرف به طور قابل توجهی نیازمند انرژی هستند. رد پای کربن (Carbon footprint) تولیدشده توسط کودهای معدنی مورد استفاده برای کشت، سهم عمده‌ای در تولید گازهای گلخانه ای (GHG) دارد، رد پای آب (Water footprint) رابطهٔ بین فاز کشت و مدیریت آب کشاورزی را تعیین نموده و رد پای انرژی (Energy footprint) به عنوان شاخص مصرف متعارف و غیرمتعارف انرژی به شمار می‌رود.

هدف از تحقیقی که نتایج آن در این مقاله آمده، ارزیابی اثرات زیست محیطی مرتبط با تولید قهوهٔ آسیاب شده که شامل مراحل تولید کشاورزی، فرآوری، رست (برشته کردن) و آسیاب قهوه می‌شود، بوده است. به منظور کاهش مصرف انرژی، بازیابی انرژی با استفاده از زیست تودهٔ باقیمانده از هرس گیاه قهوه، انجام پذیرفت. زیست توده یا بیومس، یک منبع تجدیدپذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. به طور کلی زباله‌هایی که منشأ زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند را زیست توده می‌نامیم. در نهایت، دو سناریو انرژی برای فرآوری اولیهٔ قهوه ایجاد شد: سیستم زباله به انرژی و تأمین انرژی فسیلی متعارف. (انرژی‌های متعارف آن‌هایی هستند که از منابع انرژی تأمین شده توسط طبیعت تأمین می‌شوند.) در این تحقیق همچنین انرژی مصرف شده برای خشک کردن و برشته کردن قهوه نیز اندازه گیری شد.

فاز اولیه

مرحلهٔ اول شامل تعریف محصولی است که مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. این موضوع با تعیین توابع سیستم مورد تجزیه و تحلیل دنبال می‌شود. این توابع شامل ورودی‌ها، خروجی‌ها و جریان‌های میانی در فرآیند است. سپس اثرات زیست محیطی بر اساس علیتی که آن‌ها را به هم مرتبط می‌کند، اختصاص داده می‌شوند. بعد از آن واحد عملکردی تعیین می‌گردد. واحد عملکردی تابع محصول و اندازه گیری سیستم را بیان می‌کند که از طریق آن تمامی جریان‌های سیستم محصول از نظر کمی به یکدیگر مرتبط هستند.

موجودی چرخهٔ عمر

فرآیند موجودی چرخهٔ عمر (LCI) شامل جمع آوری و تأیید داده‌ها بود که پس از آن به یک واحد عملکردی با هدف ایجاد یک پایگاه داده مرتبط شد. برای اعتبارسنجی داده‌ها، مقایسه‌ای بین اطلاعات میدانی و گزارش شده انجام شد. توازن مواد و انرژی نیز برای هر مرحله و زیرمرحلهٔ زنجیرهٔ تولید انجام گرفت. کار میدانی برای این ارزیابی شامل مصاحبه با تولیدکنندگان قهوه و طراحان تجهیزات فرآوری قهوه بود. سیستم محصول برای ورودی جرم و انرژی، منابع، محصولات جانبی، ضایعات، انتشار هوا، فاضلاب، آلودگی خاک و سایر جنبه‌های زیست محیطی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. LCI یک فرآیند تکراری بود که تضمین می‌کرد داده‌های دقیق و جامع جمع آوری و تأیید شده است.

ارزیابی تأثیر چرخهٔ زندگی

آنالیز موجودی با ارزیابی تأثیر ادامه می‌یابد. این مرحله از LCA با هدف ارزیابی امنیت تأثیرات زیست محیطی بالقوه بر مبنای نتایج جریان LCA صورت می‌گیرد. در طول مرحلهٔ ارزیابی تأثیر چرخهٔ زندگی، ضرایب تبدیل از طریق استفاده از مدل‌های محاسباتی محیطی برای هر دسته تأثیر به دست آمد. سپس این عوامل به داده‌های جمع آوری شده یا به دست آمده در طول فاز LCI اعمال شد که منجر به داده‌های کمی سازی شده به عنوان مقولهٔ تأثیر ارزش گذاری شده گردید. این مطالعه از روش محاسبهٔ نقطهٔ میانی ReCiPe استفاده کرد. این روش برای تعیین اثرات زیست محیطی استفاده می‌شود و فقط خصوصیات را در نظر می‌گیرد.

زنجیره‌های بخش کشاورزی – غذایی به عنوان مصرف کنندگان مقدار زیادی از منابع مانند آب، کود و سوخت شناخته می‌شوند. این امر هم برای فرآیندهای کشت تکنیکی و هم برای آن‌هایی که نیاز به تصفیه پس از کشاورزی – صنعتی دارند صادق است. در مورد تولید قهوه، فرآوری دانه‌های قهوه برای آماده شدن محصول نهایی خوراکی مورد نیاز است. بنابراین رد پای کربن و انرژی حاصل از کشت و فرآوری قهوه به عنوان کمیت‌های مرتبط از اثرات زیست محیطی برای تعیین رفتار سیستم محصول در نظر گرفته شد.

دو روش ارزیابی در این مطالعه مورد استفاده واقع شد: مدل‌های نقطهٔ میانی، که هر دسته تأثیر را به میزان آسیب بالقوه بدون درنظر گرفتن پیامد در گیرندهٔ نهایی مرتبط می‌کنند، و مدل‌های نقطهٔ پایانی، که به اثرات بالقوه‌ای که گیرنده‌ها دریافت خواهند کرد، هدایت می‌شوند.

دسته بندی تأثیر درنظرگرفته شده

تفسیر چرخهٔ زندگی

نتایج به دست آمده به منظور تناسب و انطباق با سیستم محصول تعریف شده در فاز اولیهٔ این LCA و با داده های کمی موجود در فهرست، که برای این مطالعه شامل ۱) تضادهای بزرگی تآثیرات به دست آمده در میان مراحل سیستم محصول، ۲) تجزیه و تحلیل حساسیت در بین پارامترهای حیاتی شناسایی شده در فرآیند تولید، با فرآیندهای اصلاح شده در مورد محصول پایه، مورد تجزیه و تحلیل و ارزیابی قرار گرفت.

ادامه دارد …