LCA of coffee/th

บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์วัฏจักรชีวิต (LCA) ของกาแฟ (ภาพที่ 1) โดยประเมินพลังงานทั้งหมด การปล่อยก๊าซคาร์บอน การใช้น้ำ และของเสียตลอดวัฏจักรชีวิตของกาแฟหนึ่งถ้วย (100 มล.) สรุปและค่าต่างๆ ด้านล่างนี้จำกัดเฉพาะกาแฟรูปแบบที่พบได้ทั่วไป ซึ่งผลิตโดยใช้เครื่องกรองแบบหยด

พื้นหลัง

LCA คืออะไร?

LCA เป็นคำย่อของ Life Cycle Assessment หรือการประเมินวัฏจักรชีวิต การประเมินวัฏจักรชีวิต หรือการวิเคราะห์ตั้งแต่ต้นจนจบ คือวิธีการที่เป็นระบบที่ใช้ในการประเมินวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์หรือบริการ การประเมินโดยทั่วไปจะรวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง: รายการปัจจัยนำเข้าและผลผลิตทั้งหมด การวิเคราะห์พลังงานของวัสดุต้นน้ำทั้งหมดที่ใช้ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

The Coffee Cycle

การเจริญเติบโตและการรักษา

ก่อนที่จะบริโภคกาแฟได้นั้น ต้องมีการปลูกและแปรรูปก่อน ต้นกาแฟเริ่มต้นจากเมล็ด เมล็ดจากต้นกาแฟจะถูกปลูกในดิน ภายใน 4 ถึง 8 สัปดาห์ ต้นกล้าจะปรากฏขึ้น (รูปที่ 2) ต้นกล้าจะถูกวางไว้ในที่ร่มเพื่อป้องกันไม่ให้ไหม้จากแสงแดดโดยตรง ต้นกล้าจะได้รับการดูแลและปล่อยให้เจริญเติบโตต่อไปอีก 9 ถึง 18 เดือน จนกระทั่งมีความสูงประมาณ 2 ฟุต ต้นกาแฟขนาดเล็กจะถูกปลูกลงดิน ต้นกาแฟจะเริ่มออกผลในอีก 3 ปี แต่จะเจริญเติบโตเต็มที่เมื่ออายุ 6 ปี เมื่ออายุ 6 ปี ต้นกาแฟจะเจริญเติบโตเต็มที่และให้ผลผลิตที่ดีที่สุด ต้นกาแฟจะให้ผลผลิตได้นาน 20 ถึง 25 ปี^{[ 1 ]}

การคั่ว

การคั่วกาแฟช่วยเพิ่มรสชาติของเมล็ดกาแฟดิบหรือเมล็ดกาแฟเขียว เมื่อเมล็ดกาแฟเขียวถูกคั่ว จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่ช่วยเพิ่มรสชาติและทำให้กาแฟไม่เสถียร กาแฟที่ไม่เสถียรจะคงความสดได้ประมาณหนึ่งเดือน ในขณะที่เมล็ดกาแฟเขียวจะคงความสดได้นานกว่ามาก ดังนั้นการคั่วจึงเกิดขึ้นก่อนการขายให้กับผู้บริโภค^{[ 2 ]}

การคั่วกาแฟเริ่มต้นด้วยการคัดแยกเมล็ดกาแฟออกจากสิ่งสกปรกที่ปะปนอยู่ หลังจากคัดแยกแล้ว จะชั่งน้ำหนักเมล็ดกาแฟเป็นชุดๆ แล้วนำไปใส่ในเครื่องคั่ว การคั่วกาแฟใช้เวลาตั้งแต่ 3 ถึง 30 นาที ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ต้องการ (ภาพที่ 3) อุณหภูมิของเครื่องคั่วจะอยู่ระหว่าง 188 ถึง 282 องศาเซลเซียส ระยะเวลาในการคั่วมีผลอย่างมากต่อรสชาติของกาแฟ ยิ่งคั่วน้อย สีของเมล็ดกาแฟก็จะยิ่งอ่อนลง รสชาติของกาแฟคั่วอ่อนจะมีลักษณะเฉพาะคือรสชาติดั้งเดิมหรือรสชาติดิบ รสชาติดั้งเดิมนี้จะชวนให้นึกถึงดินและสภาพอากาศที่กาแฟนั้นเติบโต ยิ่งคั่วนาน สีของเมล็ดกาแฟก็จะยิ่งเข้มขึ้น กาแฟคั่วเข้มจะดูเงางามกว่ากาแฟคั่วอ่อน เพราะความร้อนจะสกัดน้ำมันจากภายในเมล็ดกาแฟ รสชาติของกาแฟคั่วเข้มจะมีลักษณะเฉพาะคือรสชาติ "การคั่ว" รสชาติของการย่างนั้นเด่นชัดมากจนแทบจะไม่สามารถรับรู้รสชาติเดิมได้เลย

การขนส่ง

กาแฟปลูกกันทั่วโลกและส่งไปยังเกือบทุกที่ ต้นทุนการผลิตและการปล่อยมลพิษส่วนใหญ่ของกาแฟมาจากการขนส่ง ที่โรงงาน กาแฟจะถูกขนส่งโดยรถบรรทุกจากไร่และระหว่างกระบวนการต่างๆ เมื่อออกจากโรงงาน กาแฟส่วนใหญ่จะถูกขนส่งโดยเรือและรถบรรทุก รูปที่ 4 แสดงให้เห็นเมล็ดกาแฟที่ถูกเคลื่อนย้ายไปยังโรงงานแปรรูปซึ่งจะทำการกะเทาะเปลือกและอบแห้ง^{[ 3 ]}

การผลิต

ในการชงกาแฟหนึ่งถ้วย ขั้นตอนแรกต้องบดเมล็ดกาแฟให้ได้ความละเอียดที่เหมาะสม จากนั้นจึงนำน้ำร้อนเดือดมาต้ม กระบวนการนี้เรียกว่าการชงกาแฟ การชงกาแฟทำขึ้นเพื่อสกัดรสชาติและคาเฟอีนจากเมล็ดกาแฟคั่ว การต้มกากกาแฟไม่ควรทำ เพราะจะทำให้กาแฟมีรสชาติไม่ดี

มีวิธีการชงกาแฟหลักๆ 3 วิธี ได้แก่ การแช่ การต้ม และการชงด้วยแรงดัน

การชงกาแฟแบบแช่เย็นนั้นโดยทั่วไปจะใช้เครื่องชงกาแฟแบบเฟรนช์เพรส เฟรนช์เพรสเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกทำจากแก้วที่มีตัวกรองแบบลูกสูบโลหะซึ่งพอดีกับกระบอกแก้ว ใส่น้ำร้อนและกาแฟลงในเฟรนช์เพรสแล้วแช่ทิ้งไว้ 5-10 นาที จากนั้นจึงกดลูกสูบลงเพื่อแยกกากกาแฟออกจากน้ำกาแฟ กระบวนการแช่เย็นนี้ทำให้กาแฟมีรสชาติเข้มข้นขึ้น เพราะกากกาแฟสัมผัสกับน้ำร้อนนานขึ้น ยิ่งน้ำร้อนสัมผัสกับกากกาแฟนานเท่าไหร่ รสชาติและน้ำมันกาแฟก็จะถูกสกัดออกมาจากกากกาแฟได้มากขึ้นเท่านั้น

การต้มกาแฟเป็นเทคนิคการชงกาแฟที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่รู้จักกันมา ในสมัยก่อน การต้มกาแฟทำโดยการใส่ผงกาแฟและน้ำลงในหม้อแล้วต้ม กาแฟจะไม่ต้มเป็นเวลานานเพราะจะทำให้กาแฟมีรสขม จากนั้นจึงเทน้ำกาแฟใส่ถ้วยแล้วดื่ม โดยทั่วไปแล้วน้ำกาแฟจะมีผงกาแฟปนอยู่บ้าง แต่ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ก้นหม้อ

โดยทั่วไป การชงกาแฟด้วยแรงดันจะมีแหล่งที่มาของแรงดันสองแหล่ง ได้แก่ แรงดันจากแรงโน้มถ่วงและแรงดันน้ำ

การชงกาแฟด้วยแรงดันจากแรงโน้มถ่วง หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า กาแฟดริป เป็นวิธีการชงกาแฟที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา โดยใช้ตัวกรองใส่ผงกาแฟ แล้วค่อยๆ ปล่อยน้ำร้อนไหลผ่านผงกาแฟ แรงโน้มถ่วงจะทำให้น้ำร้อนไหลลงมาผ่านผงกาแฟ น้ำกาแฟจะหยดลงมาจากตัวกรองและถูกเก็บไว้ในภาชนะก่อนนำไปดื่ม

การชงกาแฟด้วยน้ำแรงดันสูงเป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อเอสเปรสโซ (ตัวอย่างเช่นเนสเพรสโซ D290 ) อุปกรณ์เชิงกลจะให้ความร้อนและเพิ่มแรงดันให้กับน้ำ แล้วดันน้ำร้อนผ่านผงกาแฟ กาแฟที่ชงด้วยวิธีนี้จะใช้ผงกาแฟต่อปริมาณน้ำกาแฟมากกว่าวิธีอื่นๆ

กาแฟ

หลังจากชงกาแฟเสร็จแล้ว กากกาแฟจะยังคงอยู่และต้องกำจัดทิ้ง วิธีการกำจัดทั่วไปมี 3 วิธี ได้แก่ ขยะมูลฝอย น้ำเสีย และการรีไซเคิล

กากกาแฟที่ถูกทิ้งลงถังขยะจะถูกขนส่งไปยังโรงงานกำจัดขยะมูลฝอยหรือสถานที่ทิ้งขยะในภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งในที่สุด

กากกาแฟที่ถูกชะล้างลงท่อระบายน้ำจะถูกลำเลียงไปกับน้ำเสียในท่อระบายน้ำไปยังโรงบำบัดน้ำเสีย ที่โรงบำบัดน้ำเสีย กากกาแฟจะถูกแยกออกและบำบัดตามระเบียบปฏิบัติของโรงบำบัดนั้นๆ

กากกาแฟที่นำกลับมาใช้ใหม่มักจะนำไปทำปุ๋ยหมักหรือใช้ปรับปรุงดินสำหรับปลูกพืช การทำปุ๋ยหมักจากกากกาแฟจะช่วยเพิ่มปริมาณไนโตรเจนในปุ๋ยหมัก เนื่องจากกากกาแฟมีขนาดเล็ก จึงย่อยสลายและกลายเป็นปุ๋ยหมักได้ค่อนข้างเร็ว เมื่อใช้กากกาแฟเป็นวัสดุปรับปรุงดิน กากกาแฟจะค่อยๆ ปล่อยไนโตรเจนและเพิ่มความเป็นกรดให้กับดิน

ผลการวิเคราะห์วัฏจักรชีวิต (LCA): การทบทวนทรัพยากรทั้งหมดที่ใช้

ตารางสามตารางแสดงสรุปการใช้พลังงาน (ตารางที่ 1) การใช้น้ำ (ตารางที่ 2) และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของกาแฟ (ตารางที่ 3) ควรสังเกตว่า "กระบวนการแปรรูป" ในตารางนั้นรวมถึง: การจัดการและการทำความสะอาดเมล็ดกาแฟดิบ การคั่ว การบด การบรรจุ และการบ่ม

พลังงาน

ตารางที่ 1 แสดงปริมาณการใช้พลังงานในแต่ละขั้นตอน พลังงานทั้งหมดที่ใช้ในการผลิตกาแฟหนึ่งถ้วยคือ 1.94 เมกะจูล (เทียบเท่าพลังงานจลน์ของรถโรงเรียนสองคันที่วิ่งด้วยความเร็ว 50 ไมล์ต่อชั่วโมง) ประมาณ 60% ของพลังงานนี้ถูกใช้ไปในช่วงท้ายของอายุการใช้งานของกาแฟ คือขั้นตอนการชงและการล้างถ้วย ดังแสดงในตารางที่ 1 การสูญเสียประสิทธิภาพนี้เกิดจากขนาดการผลิตกาแฟที่เล็ก และประสิทธิภาพของเครื่องชงกาแฟ (โรงงานขนาดใหญ่มีวิธีการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ได้ ในขณะที่ผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคไม่มี)

น้ำ

น้ำถูกใช้เป็นจำนวนมากในการปลูก การแปรรูป และการเตรียมกาแฟ ตารางที่ 2 แสดงปริมาณน้ำเป็นลิตรที่ใช้ต่อกาแฟหนึ่งถ้วย โดยถือว่ากระบวนการแปรรูปและการขนส่งไม่ใช้น้ำเมื่อทำกาแฟแบบดริปฟิลเตอร์ การชลประทานเป็นส่วนที่ใช้ปริมาณน้ำมากที่สุดในวงจรการผลิตกาแฟ โดยใช้น้ำ 28 ลิตรต่อกาแฟหนึ่งถ้วย (100 มิลลิลิตร) ซึ่งมากกว่าปริมาณน้ำในถ้วยกาแฟถึง 280 เท่า

ก๊าซคาร์บอน

การปล่อยก๊าซคาร์บอนนั้นอิงตามส่วนผสมพลังงานของยุโรปสำหรับการใช้ไฟฟ้า เชื้อเพลิงยานพาหนะ กระบวนการแปรรูป ฯลฯ^{[ 3 ]}ตารางที่ 3 แสดงการปล่อยก๊าซในแต่ละส่วนของกระบวนการ โดยมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนทั้งหมด 114 กรัมเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ต่อกาแฟหนึ่งถ้วยที่ผลิตได้ ตัวเลขที่โดดเด่นที่สุดคือการชง การล้าง และการเพาะปลูก ซึ่งอยู่ที่ 44.03, 20.87 และ 24.37 กรัมเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ต่อ 100 มิลลิลิตร ตามลำดับ การปล่อยก๊าซคาร์บอนสำหรับการชงและการล้างมาจากโรงไฟฟ้าที่ให้พลังงานในการทำความร้อนน้ำ การปล่อยก๊าซสำหรับการเพาะปลูกส่วนใหญ่มาจากอุปกรณ์ทางการเกษตร เช่น รถแทรกเตอร์ดีเซล

ข้อมูลอ้างอิง