บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์วงจรชีวิต (LCA) ของกาแฟ (รูปที่ 1) พลังงานทั้งหมด การปล่อยก๊าซคาร์บอน การใช้น้ำ และของเสียได้รับการประเมินตลอดวงจรชีวิตของกาแฟหนึ่งแก้ว (100 มล.) ข้อมูลสรุปและค่าด้านล่างจำกัดเฉพาะรูปแบบกาแฟทั่วไปที่ผลิตผ่านตัวกรองแบบหยด
สารบัญ
พื้นหลัง
LCA คืออะไร?
LCA เป็นตัวย่อสำหรับการประเมินวงจรชีวิต การประเมินวงจรชีวิตหรือการวิเคราะห์จากอู่สู่หลุมฝังศพเป็นวิธีการที่เป็นระบบที่ใช้ในการประเมินวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์หรือบริการ โดยทั่วไปการประเมินจะรวมถึงแต่ไม่จำกัดเฉพาะ: รายการอินพุตและเอาต์พุตทั้งหมด การวิเคราะห์พลังงานของวัสดุต้นน้ำทั้งหมดที่ใช้ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
วงจรกาแฟ
การเจริญเติบโตและการรักษา
ก่อนที่จะบริโภคกาแฟได้ จะต้องปลูกและบำบัดก่อน ต้นกาแฟเริ่มต้นจากเมล็ดกาแฟ เมล็ดกาแฟจากต้นกาแฟปลูกในดิน ภายใน 4 ถึง 8 สัปดาห์ต้นกล้าจะปรากฏขึ้น(รูปที่ 2) วางต้นกล้าไว้ในที่ร่มเพื่อไม่ให้ถูกแสงแดดโดยตรง ต้นกล้าได้รับการดูแลและปล่อยให้เติบโตต่อไปอีก 9 ถึง 18 เดือน จนกระทั่งสูงถึงประมาณ 2 ฟุต ต้นกาแฟเล็กๆปลูกอยู่ในดิน ต้นไม้จะออกผลในอีก 3 ปี แต่จะยังไม่โตเต็มที่จนถึง 6 ปี เมื่ออายุได้ 6 ปี ต้นไม้จะโตเต็มที่และให้ผลผลิตที่เหมาะสมที่สุด ต้นกาแฟจะออกผลเป็นเวลา 20 ถึง 25 ปี [1]
การคั่ว
กาแฟคั่วเพื่อเพิ่มรสชาติของเมล็ดกาแฟดิบหรือเมล็ดกาแฟสีเขียว เมื่อเมล็ดกาแฟเขียวถูกคั่ว ปฏิกิริยาทางเคมีจะเกิดขึ้นซึ่งจะช่วยเพิ่มรสชาติและทำให้กาแฟไม่คงตัว กาแฟที่ไม่เสถียรจะยังคงความสดได้ประมาณหนึ่งเดือน เมล็ดกาแฟสีเขียวมีความคงตัวได้นานกว่ามาก ดังนั้นการคั่วจึงเกิดขึ้นก่อนที่จะขายให้กับผู้ใช้ปลายทาง [2]
การคั่วกาแฟเริ่มต้นด้วยการคัดแยกเมล็ดกาแฟจากเศษที่ปะปนอยู่กับเมล็ดกาแฟ หลังจากคัดแยกกาแฟแล้ว จะชั่งน้ำหนักตามขนาดชุดและวางไว้ในเครื่องคั่ว กาแฟจะถูกคั่วในเวลาใดก็ได้ตั้งแต่ 3 ถึง 30 นาที ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ต้องการ (รูปที่ 3) อุณหภูมิของเครื่องคั่วอยู่ระหว่าง 188 ถึง 282 องศาเซลเซียส ระยะเวลาในการคั่วส่งผลต่อรสชาติของกาแฟอย่างมาก ยิ่งใช้เวลาคั่วกาแฟน้อยลง สีของเมล็ดกาแฟจะจางลงเมื่อสิ้นสุดการคั่ว รสชาติของการคั่วแบบเบานั้นมีลักษณะเฉพาะคือรสชาติดั้งเดิมหรือรสดิบของกาแฟ รสชาติดั้งเดิมชวนให้นึกถึงดินและสภาพอากาศที่กาแฟปลูก ยิ่งคั่วนานเท่าไร เมล็ดกาแฟก็จะยิ่งเข้มขึ้นเมื่อสิ้นสุดการคั่ว กาแฟคั่วที่เข้มกว่าจะมีความแวววาวมากกว่ากาแฟคั่วอ่อน เนื่องจากความร้อนจะดึงน้ำมันออกจากด้านในของเมล็ดกาแฟ รสชาติของการคั่วที่เข้มกว่านั้นมีลักษณะเฉพาะคือรสชาติ "การคั่ว" รสย่างมีความโดดเด่นมากจนสามารถลิ้มรสรสชาติดั้งเดิมได้เพียงเล็กน้อย
การขนส่ง
กาแฟมีการปลูกกันทั่วโลกและส่งไปยังกาแฟส่วนใหญ่ ต้นทุนการผลิตกาแฟและการปล่อยก๊าซส่วนใหญ่มาจากการขนส่ง ที่โรงงาน กาแฟจะถูกขนส่งจากไร่และระหว่างกระบวนการ ออกจากโรงงาน กาแฟส่วนใหญ่จะถูกจัดส่งโดยเรือและรถบรรทุก รูปที่ 4 แสดงให้เห็นว่าผลเบอร์รี่กาแฟถูกย้ายไปยังโรงงานแปรรูปซึ่งจะถูกปอกเปลือกและทำให้แห้ง [3]
การต้มเบียร์
ในการทำกาแฟหนึ่งแก้ว จะต้องบดเมล็ดกาแฟให้ได้ความเข้มข้นที่เหมาะสมก่อน จากนั้นจึงเทน้ำร้อนลงไป กระบวนการนี้เรียกว่าการต้มเบียร์ การชงกาแฟเป็นการสกัดรสชาติกาแฟและคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟคั่ว กากกาแฟไม่ควรต้มกับน้ำเพราะกระบวนการนี้จะทำให้กาแฟมีรสชาติไม่ดี
การชงกาแฟมีสามวิธีที่แตกต่างกัน: การชง การต้ม และการใช้แรงดัน
กาแฟเข้มข้นจะทำแบบปกติโดยใช้เครื่องกดแบบฝรั่งเศส เครื่องกดแบบฝรั่งเศสเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกที่ทำจากแก้วซึ่งมีตัวกรองลูกสูบโลหะที่ติดแน่นในกระบอกแก้ว ใส่น้ำร้อนและกาแฟลงในเฟรนช์เพรสและปล่อยให้ชงเป็นเวลา 5-10 นาที จากนั้นกดลูกสูบลงเพื่อแยกกากกาแฟออกจากสารละลายกาแฟ กระบวนการแช่จะทำให้กาแฟมีความเข้มข้นมากขึ้น เนื่องจากกากกาแฟยังคงสัมผัสกับน้ำร้อนได้นานขึ้น ยิ่งน้ำร้อนสัมผัสกับกากกาแฟนานเท่าไร กลิ่นรสและน้ำมันกาแฟก็จะถูกสกัดจากกากกาแฟมากขึ้น
การต้มกาแฟเป็นเทคนิคการต้มกาแฟที่เก่าแก่ที่สุด การต้มกาแฟแบบดั้งเดิมทำได้โดยการใส่กากกาแฟและน้ำลงในหม้อแล้วต้ม กาแฟไม่ได้ถูกต้มนานเพราะจะทำให้กาแฟมีรสขม ของเหลวถูกเทลงในถ้วยแล้วดื่ม โดยทั่วไปของเหลวจะมีกากกาแฟอยู่บ้าง แต่กากกาแฟส่วนใหญ่จะอยู่ที่ก้นหม้อ
การต้มกาแฟแบบใช้แรงดันโดยทั่วไปมีแหล่งแรงดัน 2 แหล่ง: แรงดันตามแรงโน้มถ่วงและน้ำที่มีแรงดัน
การต้มเบียร์ด้วยแรงดันแรงโน้มถ่วงเป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อกาแฟดริป กาแฟดริปเป็นวิธีการชงที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา ตัวกรองเต็มไปด้วยกากกาแฟ และปล่อยให้น้ำร้อนไหลผ่านกากกาแฟอย่างช้าๆ แรงโน้มถ่วงทำให้น้ำร้อนไหลลงมาผ่านกากกาแฟ ของเหลวจะหยดออกจากตัวกรองและรวบรวมไว้ในภาชนะและบริโภค
การต้มน้ำด้วยแรงดันมักเรียกกันว่าเอสเพรสโซ (เช่นNespresso D290 ) อุปกรณ์กลไกจะให้ความร้อนและแรงดันน้ำและบังคับน้ำร้อนผ่านกากกาแฟบางชนิด กาแฟที่ชงด้วยวิธีนี้จะใช้กากกาแฟต่อกาแฟเหลวมากกว่าวิธีอื่นๆ
กากกาแฟ
หลังจากชงกาแฟแล้ว กากกาแฟจะยังคงอยู่และต้องกำจัดทิ้ง วิธีการกำจัดโดยทั่วไปมี 3 วิธี ได้แก่ ขยะมูลฝอย น้ำเสีย และรีไซเคิล
กากกาแฟที่วางอยู่ในถังขยะจะถูกส่งไปยังโรงงานหรือกองขยะในภูมิภาค
กากกาแฟที่ถูกชะล้างลงในท่อระบายน้ำจะถูกส่งผ่านน้ำเสียในท่อระบายน้ำไปยังโรงบำบัดน้ำเสีย ที่โรงบำบัดน้ำเสีย พื้นที่จะถูกแยกออกและบำบัดตามระเบียบการของโรงบำบัดนั้น
กากกาแฟที่รีไซเคิลมักจะนำไปหมักหรือนำไปใช้ในการปรับปรุงดินสำหรับพืช การทำปุ๋ยหมักกากกาแฟช่วยเพิ่มปริมาณไนโตรเจนในปุ๋ยหมัก เนื่องจากกากกาแฟมีขนาดเล็ก จึงแตกตัวและหมักได้ค่อนข้างเร็ว เมื่อใช้กากกาแฟในการปรับปรุงดิน กากกาแฟจะค่อยๆ ปล่อยไนโตรเจนและเติมกรดลงในดิน
ผลลัพธ์ LCA: การทบทวนทรัพยากรทั้งหมดที่ใช้
นำเสนอตาราง 3 ตารางเพื่อสรุปการใช้พลังงาน (ตารางที่ 1) การใช้น้ำ (ตารางที่ 2) และการปล่อยก๊าซคาร์บอนของกาแฟ (ตารางที่ 3) ควรสังเกตว่า "การแปรรูป" ในตารางประกอบด้วย: การจัดการและการทำความสะอาดกาแฟสีเขียว การคั่ว การบด การบรรจุและการบรรจุ และการปรับสภาพ
พลังงาน
การใช้พลังงานสำหรับแต่ละกระบวนการแสดงไว้ในตารางที่ 1 พลังงานทั้งหมดที่ใช้ต่อกาแฟหนึ่งแก้วที่ผลิตได้คือ 1.94 เมกะจูล (โดยประมาณคือพลังงานจลน์ของรถโรงเรียนสองคันที่เดินทางด้วยความเร็ว 50 ไมล์ต่อชั่วโมง) ประมาณ 60% ของพลังงานนี้ถูกใช้ไปในช่วงใกล้สิ้นสุดอายุการใช้งานของกาแฟเมื่อมีการชงและล้างถ้วยในตารางที่ 1 การสูญเสียประสิทธิภาพนี้เกิดจากการชงกาแฟในปริมาณเล็กน้อย แต่ยังรวมถึง ประสิทธิภาพสัมพัทธ์ของผู้ผลิตกาแฟ (โรงงานขนาดใหญ่มีวิธีการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ ในขณะที่สินค้าอุปโภคบริโภคไม่มี)
กระบวนการ | เมกะจูลต่อ 100 มล |
---|---|
ชลประทาน (4000 ม.3/เฮกตาร์/ปี) | 0.24 |
การต้มเบียร์ | 0.86 |
ซักผ้า | 0.39 |
การผลิตถ้วยและอุปกรณ์กาแฟ | 0.05 |
การกระจาย | 0.03 |
กำลังประมวลผล | 0.05 |
บรรจุภัณฑ์ | 0.04 |
จัดส่ง | 0.04 |
การรักษา | 0.11 |
การเพาะปลูก | 0.2 |
ขยะสิ้นชีวิต | -0.07 |
ทั้งหมด | 1.94 |
น้ำ
น้ำถูกใช้อย่างกว้างขวางในการเจริญเติบโต การแปรรูป และการเตรียมกาแฟ ตารางที่ 2 รายงานปริมาณน้ำที่ใช้ต่อกาแฟหนึ่งถ้วยที่ผลิต การแปรรูปและการจัดส่งจะถือว่าไม่ใช้น้ำเมื่อทำกาแฟกรองดริป การชลประทานถือเป็นผู้ใช้น้ำรายใหญ่ที่สุดในวงจรกาแฟ โดยการใช้น้ำ 28 ลิตรต่อกาแฟหนึ่งถ้วย (100 มล.) ซึ่งมากกว่าปริมาณน้ำ 100 มล. ในถ้วยกาแฟถึง 280 เท่า
กระบวนการ | การใช้น้ำ (ลิตร/100มล.) |
---|---|
ชลประทาน (4000 ม.3/เฮกตาร์/ปี) | 25 |
การต้มเบียร์ | 1.96 |
ซักผ้า | 1.22 |
การผลิตถ้วยและอุปกรณ์กาแฟ | 0.07 |
การกระจาย | 0.05 |
กำลังประมวลผล | - - |
บรรจุภัณฑ์ | 0.1 |
จัดส่ง | - - |
การรักษา | 0.13 |
การเพาะปลูก | 0.37 |
ขยะสิ้นชีวิต | -0.07 |
ทั้งหมด | 28.83 |
การปล่อยก๊าซคาร์บอน
การปล่อยก๊าซคาร์บอนขึ้นอยู่กับส่วนผสมของพลังงานของยุโรปสำหรับการใช้ไฟฟ้า เชื้อเพลิงยานพาหนะ ขั้นตอนการประมวลผล ฯลฯ[3]ตารางที่ 3 แสดงการปล่อยก๊าซของแต่ละส่วนของกระบวนการ โดยมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนทั้งหมด 114 กรัมเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ต่อกาแฟหนึ่งถ้วยกาแฟ ผลิต ตัวเลขที่โดดเด่นที่สุดคือการต้มเบียร์ การซัก และการเพาะปลูก เทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ 44.03, 20.87 และ 24.37 กรัมต่อ 100 มล. ตามลำดับ การปล่อยก๊าซคาร์บอนสำหรับการผลิตเบียร์และการล้างนั้นมาจากโรงไฟฟ้าที่ให้พลังงานในการทำน้ำร้อน การปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพื่อการเพาะปลูกส่วนใหญ่มาจากอุปกรณ์การเกษตร เช่น รถแทรกเตอร์ดีเซล
กระบวนการ | กรัมของคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่าต่อ 100 มล |
---|---|
ชลประทาน (4000 ม.3/เฮกตาร์/ปี) | 6.08 |
การต้มเบียร์ | 44.03 |
ซักผ้า | 20.87 |
การผลิตถ้วยและอุปกรณ์กาแฟ | 3.29 |
การกระจาย | 2.79 |
กำลังประมวลผล | 2.63 |
บรรจุภัณฑ์ | 2.79 |
จัดส่ง | 2.63 |
การรักษา | 8.38 |
การเพาะปลูก | 24.32 |
ขยะสิ้นชีวิต | -3.78 |
ทั้งหมด | 114.03 |
อ้างอิง
- ↑ Coffee Detective เปิดเผยข้อเท็จจริงเกี่ยวกับกาแฟและเครื่องชงกาแฟ ซามารายห์ แซมป์สัน (2007)
- ↑ สิ่งของ. ชีวิตลับของสิ่งต่าง ๆ ในชีวิตประจำวัน จอห์น ซี. ไรอัน และอลัน เธน เดิร์นนิง เฝ้าระวังสิ่งแวดล้อมภาคตะวันตกเฉียงเหนือ (1997)
- ↑กระโดดขึ้นไปที่:3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 การประเมินวงจรชีวิตของกาแฟที่ละลายน้ำได้แบบพ่นแห้งและการเปรียบเทียบกับทางเลือกอื่น (ตัวกรองแบบหยดและเอสเปรสโซแบบแคปซูล ) เซบาสเตียน ฮัมเบิร์ต, อีฟ โลเอรินซิก, วินเซนต์ รอสซี่, มานูเอเล่ มาร์กนี่, โอลิวิเยร์ จอลเลียต วารสารการผลิตน้ำยาทำความสะอาด 17 (2552) 1351–1358