Neue Plasma-Technologie 20.06.2026, 17:36 Uhr

Popcorn-Effekt macht Kaffeesatz in 90 Sekunden zum Energieträger

Neue Plasma-Technologie wandelt feuchten Kaffeesatz direkt in Biokohle um. Der Heizwert erreicht Werte auf Kohle-Niveau.

Kaffeesatz

Aus Kaffeesatz wird in 90 Sekunden Biokohle: Forschende nutzen einen Popcorn-Effekt, um feuchte Abfälle ohne Trocknung energetisch zu verwerten.

Foto: Smarterpix / katukphoto1

Jeden Tag landen weltweit große Mengen Kaffeesatz im Abfall. Dabei steckt in den feuchten Rückständen mehr als nur Biomasse für die Biotonne. Forschende des Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) haben ein Verfahren entwickelt, das Kaffeesatz innerhalb von nur 90 Sekunden in energiereiche Biokohle umwandeln kann. Das Besondere: Die Abfälle müssen vorher weder getrocknet noch anderweitig aufbereitet werden. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Chemical Engineering Journal.

Millionen Tonnen Kaffeesatz bleiben bislang ungenutzt

Kaffee gehört zu den beliebtesten Getränken weltweit. Entsprechend groß sind die anfallenden Reststoffe. Nach Angaben der Forschenden entstehen jedes Jahr mehr als 10 Mio. t Kaffeesatz. Ein erheblicher Teil davon wird entsorgt oder verbrannt.

Dabei besitzt Kaffeesatz grundsätzlich ein beachtliches Energiepotenzial. Die Nutzung scheiterte bislang jedoch häufig an seinem hohen Wassergehalt. Frischer Kaffeesatz besteht oft zu mehr als der Hälfte aus Feuchtigkeit. Wer daraus Brennstoffe oder Kohlenstoffmaterialien herstellen will, muss das Material normalerweise zunächst trocknen. Dieser Schritt kostet Zeit und Energie und macht viele Verfahren wirtschaftlich unattraktiv. Genau hier setzt die neue Technologie aus Südkorea an.

Plasmaflamme verarbeitet feuchte Biomasse direkt

Die Forschenden entwickelten ein Verfahren, das sie Flammenplasma-Pyrolyse nennen. Dabei trifft feuchte Biomasse direkt auf eine Plasmaflamme, die durch die Verbrennung von Flüssiggas und Druckluft erzeugt wird. Die Temperaturen liegen bei etwa 800 bis 900 °C.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Hamburg Wasser-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik als Projektleiter EMSR (m/w/d) Hamburg Wasser
Hamburg Zum Job 
Hamburg Wasser-Firmenlogo
Projektleiterin als Ingenieurin Mittel- und Niederspannungstechnik (m/w/d) Hamburg Wasser
Hamburg-Rothenburgsort Zum Job 
N-ERGIE Aktiengesellschaft-Firmenlogo
Projektplaner Versorgungsnetze Fernwärme (m/w/d) N-ERGIE Aktiengesellschaft
Nürnberg Zum Job 
Mehrer Compression GmbH-Firmenlogo
Applikationsingenieur Verfahrenstechnik (m/w/d) Mehrer Compression GmbH
Balingen Zum Job 
AllTerra Deutschland GmbH-Firmenlogo
Support Mitarbeiter Vermessungslösungen / Vermessungstechnik (m/w/d), 80-100 % (Wunstorf bei Hannover, Hamburg, Berlin oder Leipzig) AllTerra Deutschland GmbH
Berlin, Leipzig, Hamburg, Wunstorf bei Hannover Zum Job 
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Bauingenieur als Sachgebietsleiter - Betriebsservice U-Bahn, Bauprojekte (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 
ME MOBIL ELEKTRONIK GMBH-Firmenlogo
Technischer Einkäufer (m/w/d) ME MOBIL ELEKTRONIK GMBH
Langenbrettach Zum Job 
Sanofi-Aventis Deutschland GmbH-Firmenlogo
Traineeprogramm für Ingenieure (all genders) - befristet für 24 Monate Sanofi-Aventis Deutschland GmbH
Frankfurt am Main Zum Job 
Technische Hochschule Deggendorf-Firmenlogo
Professorin | Professor (m/w/d) für das Lehrgebiet "Nachhaltige Sanierung und Renovierung" Technische Hochschule Deggendorf
Deggendorf Zum Job 
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein AöR (GMSH)-Firmenlogo
Bauingenieur (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau, Straßenbau oder Siedlungshydrologie Gebäudemanagement Schleswig-Holstein AöR (GMSH)
VDM Metals Gruppe-Firmenlogo
Qualitätsingenieur Schmiede (m|w|d) VDM Metals Gruppe
VDM Metals Gruppe-Firmenlogo
Trainee Nachhaltigkeitsmanagement (m|w|d) VDM Metals Gruppe
Werdohl, Altena, Unna, Dortmund, Frankfurt Zum Job 
VDM Metals Gruppe-Firmenlogo
Trainee Qualitätssicherung / Technische Klärung (m|w|d) VDM Metals Gruppe
Werdohl, Altena, Unna, Dortmund, Frankfurt Zum Job 
VDM Metals Gruppe-Firmenlogo
Initiativbewerbung Ingenieure / Produktionsmitarbeiter (m|w|d) VDM Metals Gruppe
Werdohl, Altena, Unna, Dortmund, Frankfurt Zum Job 
Immobilien Management Essen GmbH (IME)-Firmenlogo
(Senior) Projektkoordinator (m/w/d) Hochbau & Stadtentwicklung Immobilien Management Essen GmbH (IME)
intecplan integrierte technische Planung GmbH-Firmenlogo
Technischer Systemplaner / Technischer Zeichner (m/w/d) TGA intecplan integrierte technische Planung GmbH
Düsseldorf Zum Job 
AM Planungsgesellschaft für technische Gebäudeausrüstung mbH-Firmenlogo
Projektingenieur / Techniker Versorgungstechnik HLSK (m/w/d) AM Planungsgesellschaft für technische Gebäudeausrüstung mbH
Mannheim Zum Job 
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Fachbereichsleitung Energieanlagen (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 
PERI Group-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Klettertechnik & Automation (m/w/d) PERI Group
Weißenhorn Zum Job 
Dürkopp Fördertechnik GmbH-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) Sorting Solutions Steuerungstechnik Dürkopp Fördertechnik GmbH
Bielefeld Zum Job 

Anders als bei klassischen Pyrolyseverfahren entfällt die energieaufwendige Vortrocknung. Selbst Biomasse mit einem Feuchtigkeitsgehalt von rund 55 % lässt sich direkt verarbeiten.

Die Feuchtigkeit wird dabei nicht als Störfaktor behandelt. Im Gegenteil: Sie übernimmt eine aktive Rolle im Prozess.

Wenn Kaffeesatz wie Popcorn aufplatzt

Während der Behandlung verdampft das im Kaffeesatz eingeschlossene Wasser innerhalb kürzester Zeit. Der entstehende Dampf erzeugt einen starken Druck im Inneren der Partikel.

Lesen Sie auch:

Die Folge sind winzige Explosionen, die die Forschenden als „Popcorn-Effekt“ bezeichnen. Die Partikel reißen auf und bilden eine poröse Struktur. Gleichzeitig wird die Verkohlung beschleunigt.

Dadurch entstehen mehrere Vorteile:

  • die Reaktionsgeschwindigkeit steigt,
  • die Oberfläche des Materials vergrößert sich deutlich,
  • zusätzliche Aktivierungseffekte werden ausgelöst,
  • die Umwandlung erfolgt in sehr kurzer Zeit.

Die Feuchtigkeit, die bislang als Hindernis galt, unterstützt somit den Prozess.

Heizwert erreicht Kohle-Niveau

Unter optimalen Bedingungen gelang die vollständige Umwandlung des Kaffeesatzes innerhalb von nur 90 Sekunden. Die Masse verringerte sich dabei um rund 83 %.

Die entstandene Biokohle erreichte einen Heizwert von 29 MJ/kg. Zum Vergleich: Der ursprüngliche Kaffeesatz kam auf 21,8 MJ/kg. Damit liegt der Heizwert in einem Bereich, der mit Anthrazitkohle vergleichbar ist.

Auch weitere Eigenschaften verbesserten sich deutlich:

  • Der Anteil des gebundenen Kohlenstoffs stieg von 15,6 % auf 46,2 %.
  • Schwefelhaltige Verbindungen wurden entfernt, wodurch Schwefeloxid-Emissionen bei einer späteren Verbrennung reduziert werden könnten.
  • Die spezifische Oberfläche erhöhte sich von 1,5 auf 115,4 m²/g.
  • Die Bildung von Rauch und Teer blieb gering.

Vor allem die stark vergrößerte Oberfläche macht die Biokohle auch für andere Anwendungen interessant. Denkbar wäre beispielsweise der Einsatz als Ausgangsmaterial für Aktivkohle oder als Adsorptionsmaterial in Filtersystemen.

Schneller als etablierte Verfahren

Besonders auffällig ist die Geschwindigkeit. Bei der hydrothermalen Karbonisierung dauert die Behandlung typischerweise zwischen einer und sechs Stunden. Die neue Methode erledigt die Umwandlung innerhalb von anderthalb Minuten.

Auch gegenüber der Torrefizierung, einem etablierten Verfahren zur Biomasseaufbereitung, ergibt sich ein deutlicher Zeitvorteil. Dort sind häufig mindestens 30 Minuten erforderlich.

Nach Ansicht der Forschenden könnte zudem der Gesamtenergiebedarf sinken. Einer der Hauptgründe dafür ist der Wegfall der energieintensiven Trocknung. Ob sich dieser Vorteil auch im industriellen Dauerbetrieb vollständig bestätigt, müssen jedoch weitere Untersuchungen zeigen.

Potenzial weit über Kaffeesatz hinaus

Die Forschenden sehen die Technologie nicht ausschließlich für Kaffeeabfälle. Grundsätzlich könnte sie auch bei anderen feuchten organischen Reststoffen eingesetzt werden.

Dazu zählen unter anderem:

  • Lebensmittelabfälle,
  • Klärschlamm,
  • landwirtschaftliche Rückstände,
  • organische Industrieabfälle.

Gerade für dezentrale Anlagen könnte das interessant sein. Dort verursachen Transport und Trocknung oft einen erheblichen Teil der Kosten.

Allerdings handelt es sich bislang um ein Verfahren, das seinen wirtschaftlichen Nutzen erst noch im größeren Maßstab beweisen muss. Fragen zu Investitionskosten, Energieverbrauch, Emissionen und Dauerbetrieb sind noch nicht abschließend geklärt.

Studienleiter Taejun Park sieht dennoch großes Potenzial: „Diese Technologie stellt ein neues Paradigma dar, bei dem Abfall nicht mehr als Entsorgungsproblem, sondern als wertvolle Energieressource betrachtet wird.“

Die nächsten Schritte stehen bereits fest. Das Team will die Technologie auf weitere feuchte Reststoffe übertragen und für den industriellen Einsatz weiterentwickeln.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.