Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.10
no.1
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pp.15-22
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2022
In this study, the hydration reaction and strength characteristic of cement mortar with spent coffee ground(SCG) was investigated. As a result of the study, it was found that as the firing temperature of the SCG increased, the mass loss due to the combustion of organic matter increased, but the density increased. In addition, when the SCG were mixed, SCG interfered with the hydration reaction and the compressive strength was significantly lowered. On the other hand, the coffee grounds ash(SCG_Ash) calcined at 800 ℃ showed a hydration reaction and a compressive strength equivalent to or higher than that of OPC mortar.
An experiment was conducted to evaluate the adsorptive removal of Pb(II) from an aqueous solution using a mixture of spent coffee grounds and chitosan on beads (CC-beads). Various parameters affecting the adsorption process of Pb(II) using CC-beads were investigated. Based on the experimental data, the adsorption kinetics and adsorption isotherms were analyzed for their adsorption rate, maximum adsorption capacity, adsorption energy and adsorption strength. Moreover, the entropy, enthalpy and free energy were also calculated by thermodynamic analysis. According to the FT-IR analysis, a CC-bead has a very suitable structure for easy heavy metal adsorption. The process of adsorbing Pb(II) using CC-beads was suitable for pseudo-second order kinetic and Langmuir model, with a maximum adsorption capacity of 163.51 (mg/g). The adsorption of Pb(II) using CC-beads was closer to chemical adsorption than physical adsorption. In addition, the adsorption of Pb(II) on CC-beads was exothermic and spontaneous in nature. CC-beads are economical because they are inexpensive and also the waste can be recycled, which is very significant in terms of the continuous circulation of resources. Thus, CC-beads can compete with other adsorbents.
The purpose of this study was to analyze the efficiency with which phosphorylated spent coffee grounds (PSCG) remove cationic Cu(II) ions from an aqueous solution. The pHpzc of the SCG was 6.43, but it was lowered to 3.96 in the PSCG, confirming that an acidic functional group was attached to the surface of the PSCG. According to FT-IR analysis, phosphorylation of the SCG added P=O, P-O-C (aromatic), P=OOH, and P-O-P groups to the surface of the adsorbent, and the peaks of the carboxyl and OH groups were high and broad. Also, the specific surface area, mesopore range, and ion exchange capacity increased significantly by phosphorylation. The adsorption kinetics and isothermal experiments showed that Cu(II) adsorption using SCG and PSCG was explained by PSO and Langmuir models. The maximum Langmuir adsorption capacity of SCG and PSCG was 42.23 and 162.36 mg/g, respectively. The adsorption process of both SCG and PSCG was close to physical adsorption and endothermic reaction in which the adsorption efficiency increased with temperature. PSCG was very effective in adsorbing Cu(II) in aqueous solution, which has great advantages in terms of recycling resources and adsorbing heavy metals using waste materials.
Kim, Youngsan;Lim, Daekyu;Kwon, Sangwoo;Jang, Hyunho;Park, Su-il
KOREAN JOURNAL OF PACKAGING SCIENCE & TECHNOLOGY
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v.28
no.2
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pp.89-95
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2022
The goal of this study was to evaluate the effect of spent coffee grounds (SCG) biofiller on the morphological, thermal, mechanical and hydrolytic degradation characteristics of poly(lactic acid) (PLA) based biocomposites. The PLA-based biocomposite films were fabricated by using a high-viscosity kneading and hot-pressing machine. The PLA/SCG biocomposites were analyzed with SEM, DSC, TGA, UTM and hydrolytic degradation test. Aggregation in the PLA matrix is a result of increasing SCG concentrations. In the thermal properties, it was described that the cold crystallization temperature (Tcc) decreased as SCG was added to PLA. When SCG was incorporated to PLA, the degradation onset temperature (Tonset) revealed a diminish. The elastic modulus increased while tensile strength of PLA diminished as SCG was applied. Through hydrolysis analysis, the decomposition of PLA was accelerated with the addition of SCG. This research confirmed the possibility of devloping an eco-friendly packaging material with high degradability as SCG hasten the breakdown of PLA.
As awareness of environmental issues continues to grow, there is an escalating demand for recycling and repurposing byproducts of agricultural and food production processes and their conversion to high-value products. Coffee is the most widely consumed beverage globally; during coffee beverage processing and consumption, byproducts such as coffee silverskin (CS), spent coffee grounds (SCGs), and oil are generated. Despite containing beneficial materials such as cellulose, hemicellulose, lignin, lipids, and bioactive substances, these byproducts are typically discarded in landfills or incinerated. The utilization of CS, SCGs, and oil in the development of packaging materials holds significant potentials toward the realization of a sustainable society. To this end, considerable research efforts have been dedicated to the development of high-value materials derived from coffee byproducts, including functional fillers, polymer composites, and biodegradable polymers. Notably, CS and SCGs have been employed as functional fillers in polymer composites. Additionally, lipids extracted from SCGs have been used as plasticizers for polymers and cultured with microorganisms to produce biodegradable polymers. This review focuses on the research and development of polymer/CS and polymer/SCG composites as well as cellulose extraction and utilization from CS and SCGs and its applications, oil extraction from SCGs, and cultivation with microorganisms using extracted oil for polyhydroxyalkanoates(PHA) production.
In this study, we investigated the characteristics of biodiesel using the waste coffee oil which was extracted by waste coffee grounds. We tried to deduce the optimum conditions by defining the operating variables, such as mole ratio between methanol and coffee oil (6~18) and the reaction temperature ($45{\sim}60^{\circ}C$) in the biodiesel production processes. The performance was evaluated in terms of yields, contents of fatty acid methyl ester (FAME), viscosities, and heating values. The optimum reaction temperature was $55^{\circ}C$. Also, the best biodiesel was produced at the mole ratio between methanol and coffee oil of 12. The highest heating value of the produced biodiesel made from coffee oil was 39.0~39.4 MJ/kg, which satisfies the general standard for the biodiesel energy density, 39.3~39.8 MJ/kg.
Kim, JongSu;Choi, SeukCheun;Lee, Uendo;Park, EunSeuk;Jeong, Soohwa
Clean Technology
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v.27
no.4
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pp.325-331
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2021
In this study, bio-carbons were produced by activation process from unused biomass (Grade 3 wood pellet and spent coffee grounds) to determine the removal performance of formaldehyde and acetaldehyde. The activation experiments were conducted in a fixed bed reactor using CO2 as an activation agent. The temperature of the activation reactor and input of CO2 were 900 ℃ and 1 L min-1 for all the experiments. The maximum BET surface area of about 788 m2 g-1 was obtained for bio-carbon produced from Grade 1 wood pellet, whereas about 544 m2 g-1 was achieved with bio-carbon produced from spent coffee grounds. In all the experiments, the bio-carbons produced were mainly found to have micro-porous nature. A lower ash amount in raw material was favored for the high surface area of bio-carbons. In the removal test of formaldehyde and acetaldehyde, the bio-carbon produced from spent coffee grounds showed excellent adsorption performance compared with woody biomass (Grade 1 wood pellet and Grade 3 wood pellet). In addition, the comparative experiment of commercial impregnated activated carbon and bio-carbon produced from spent coffee grounds was conducted. In terms of formaldehyde removal performance, the commercial impregnated bio-carbon was excellent, while bio-carbon produced from spent coffee grounds was excellent in acetaldehyde removal.
Vinitsa Chanthavong;M. N. Prabhakar;Dong-Woo Lee;Jung-Il Song
Composites Research
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v.36
no.4
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pp.264-269
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2023
Spent coffee grounds (SCG) are a ubiquitous byproduct of coffee consumption, representing a significant waste management challenge, as well as an untapped resource for economic development and sustainability. Improper disposal of SCG can result in environmental problems such as methane emissions and leachate production. This study aims to investigate the physicochemical properties of SCG and their potential as a reinforcement material in polypropylene (PP) to fabricate an eco-friendly composite via extrusion and injection molding, with SCG filler ratios ranging from 5-20%. To evaluate the effect of SCG on the morphological and mechanical properties of the bio- composite, thermogravimetric analysis, SEM, tensile, flexural, and impact tests were conducted. The results demonstrated that the addition of SCG lead to a slight increase in brittleness of the composite but did not significantly affect its mechanical properties. Impressively, the presence of a significant organic component in SCG contributed to the enhanced thermal performance of PP/SCG composites. This improvement was evident in terms of increased thermal stability, delayed onset of degradation, and higher maximum degradation temperature as compared to pure PP. These findings suggest that SCG has potential as a filler material for PP composites, with the ability to enhance the material's properties without compromising overall performance.
This study was conducted to analyze the differences in consumer behavior of coffee product according to monthly income in franchised coffee shop's consumer in Korea. A total of 293 questionnaires were used out of the 330 that had been distributed for analysis; those that lacked reliability were excluded. Frequency, ANOVA, and Duncan's multiple range test was conducted to analyze the hypotheses of the study. The findings are summarized as follows. There were significant differences in consumer behavior with regard to seeking health, eco-friendly products, product brand, and product taste as well as preferred coffee menu and coffee consumption expenditures. High income consumers rather than low income groups showed much higher score for concerning health, concerning diet, concerning calorie, concerning instant, concerning caffeine and concerning nature, organic in coffee consumer behavior. In amount spent on purchasing coffee products according to income, low income consumers rather than high income groups had much higher financial expense burden.
Thenepalli, Thriveni;Ramakrishna, Chilakala;Ahn, Ji Whan
Journal of Energy Engineering
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v.26
no.2
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pp.39-49
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2017
Coffee is one of the most popular and consumed beverages in the world, which leads to a high contents of solid residue known as spent coffee grounds (SCG). As is known, coffee beans contain several classes of health related chemicals, including phenolic compounds, melanoidins, diterpenes, xanthines and carotenoids. The waste water coming out of coffee industries has high concentration of organic pollutants and is very harmful for surrounding water bodies, human health and aquatic life if discharged directly into the surface waters. Hence it is essential to treat and manage the coffee waste. Oyster shells are a waste product from mariculture that creates a major disposal problem in coastal regions of southeast Korea. In the study, the oyster shell waste was used to treat the coffee waste and its effluents. Oyster shells are calcined at $1000^{\circ}C$ for 2 h, and allowed to test the calcined CaO powder ability to inhibit the growth of bacteria in different aging coffee wastes. Calcined oyster shell powder showed anti-bacterial effect that inhibited cell growth of Escherichia coli and other bacterial forms. The antimicrobial activity of calcium oxide from oyster shell waste for biological treatment and utilization as a fertilizers with economic ecofriendly in nature.
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