ОБНПочвоведение Eurasian Soil Science

  • ISSN (Print) 0032-180X
  • ISSN (Online) 3034-5618

Экотоксикологическая оценка кофейных отходов как компонента органических удобрений

Код статьи
S3034561825110142-1
DOI
10.7868/S3034561825110142
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 11
Страницы
1567-1579
Аннотация
Ежегодно в мире образуется около 6 млн т кофейных отходов, которые в большинстве случаев не перерабатываются, накапливаются и оказывают негативное влияние на окружающую среду из-за содержания кофеина, танина, полифенолов и иных токсичных веществ. Использование кофейных отходов в качестве органического удобрения ограничено присутствием тех же токсичных соединений. Возможным подходом к снижению негативного влияния кофейных отходов на почвенную биоту может быть их компостирование, в том числе с использованием вермикльтуры. В исследовании проведена экотоксикологическая оценка кофейных отходов до и после вермикомпостирования с использованием дождевых червей Eisenia andrei. Исходные отходы проявили высокую токсичность: кофейная гуща отнесена ко II классу опасности, шелуха – к III. После вермикомпостирования токсичность снизилась: образцы с 25–50% содержанием отходов стали малоопасными (IV класс), а со 100% – умеренно опасными (III класс). Исследование подтвердило, что вермикомпостирование – эффективный метод детоксикации кофейных отходов, позволяющий получать безопасные органические удобрения. Для практического применения рекомендованы дозировки не более 50% отходов в компосте.
Ключевые слова
кофейная шелуха кофейная гуща вермикомпостирование класс опасности утилизация отходов
Дата публикации
01.08.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
28

Библиография

  1. 1. Воробьева Л.А., Лопухина О.В., Салпагарова И.А., Расторова О.Г., Андреев Д.П., Ладонин Д.В., Федорова Н.Н., Касаткина Г.А., Глебова Г.И., Рудакова Т.А. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  2. 2. Квиткина А.К., Журавлева А.И., Дударева Д.М., Быховец С.С. Влияние соотношения углерода к азоту (С/N) на минерализацию и трансформацию лигнина: модельный подход // Экология урбанизированных территорий. 2020. № 2. С. 30–40.
  3. 3. Семенов В.М. Функции углерода в минерализации-иммобилизационном обороте азота в почве // Агрохимия. 2020. № 6. С. 78–96. Semenov V.M. Functions of Carbon in the Mineralization-Immobilization Turnover of Nitrogen in Soil. Agrochemistry. No. 6. P. 78–96. doi: 10.31857/S0002188120060101
  4. 4. Скрынникова И.Н. Методы определения окислительно-восстановительных условий в почве // Методы стационарного изучения почв. М.: Наука, 1997. 296 с.
  5. 5. Al-Yousef H.M., Amina M. Essential oil of Coffee arabica L. husks: a brilliant source of antimicrobial and antioxidant agents // Biomed Res. Allied Academies. 2018. V. 29. P. 174–180. doi: 10.4066/biomedicalresearch.29-17-867
  6. 6. Blinová L., Sirotiak M., Bartošová A., Soldán M. Review: utilization of waste from coffee production // Research Papers Faculty of Materials Science and Technology Slovak University of Technology. 2017. V. 25. P. 91–101.
  7. 7. Campos-Vega R., Loarca-Piña G., Vergara-Castañeda H.A., Oomah B.D. Spent coffee grounds: A review on current research and future prospects // Trends Food Sci Technol. 2015. V. 45. P. 24–36. doi: 10.1016/j.tifs.2015.04.012
  8. 8. Cervera-Mata A., Fernández-Arteaga A., Navarro-Alarcón M., Hinojosa D., Pastoriza S., Delgado G., Rufián-Henares J.A. Spent coffee grounds as a source of smart bio-chelates to increase Fe and Zn levels in lettuces // J. Clean Prod. 2021. V. 328. P. 129548. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.129548
  9. 9. Cervera-Mata A., Fernández-Arteaga A., Fornasier F., Mondini C. Spent coffee grounds by-products and their influence on soil C–N dynamics // J. Environ. Manage. 2022. V. 302. P. 114075. doi: 10.1016/j.jenvman.2021.114075
  10. 10. Cervera-Mata A., Martin-García J.M., Delgado R., Sancéz-Marán M., Delgado G. Short-term effects of spent coffee grounds on the physical properties of two Mediterranean agricultural soils // Int. Agrophys. 2019. V. 33. P. 205–216. doi: 10.31545/intagr/109412
  11. 11. Cervera-Mata A., Navarro-Alarcón M., Rufián-Henares J.A., Pastoriza S., Montilla-Gomez J., Delgado G. Phytotoxicity and chelating capacity of spent coffee grounds: Two contrasting faces in its use as soil organic amendment // Sci. Total Environ. 2020. V. 717. P. 137247. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.137247
  12. 12. Corrêa P.C., Oliveira G., Oliveira A., Vargas-Elías G., Santos F., Baptestini F. Preservation of roasted and ground coffee during storage Part 1: Moisture content and repose angle // Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 2016. V. 20. P. 581–587. doi: 10.1590/1807-1929/agriambi.v20n6p581-587
  13. 13. Cruz R., Baptista P., Cunha S., Pereira J.A., Casal S. Carotenoids of Lettuce (Lactuca sativa L.) Grown on soil enriched with spent coffee grounds // Molecules. 2012. V. 17. P. 1535–1547. doi: 10.3390/molecules17021535
  14. 14. Domínguez J., Gómez-Brandan M. Vermicomposting: Composting with earthworms to recycle organic wastes // Manage Org Waste. IntechOpen. 2012. P. 2–39. doi: 10.5772/33874
  15. 15. Dzung N., Dzung T.T., Thi V., Khanh P. Evaluation of coffee husk compost for improving soil fertility and sustainable coffee production in rural central highland of Vietnam // Resources Environ. 2013. V. 3. P. 77–82. doi: 10.5923/j.re.2013.0304.03
  16. 16. Echeverria M.C., Nuti M. Valorisation of the residues of coffee agro-industry: Perspectives and limitations // Open Waste Manage J. 2017. V. 10. P. 13–22. doi: 10.2174/1874233101710010013
  17. 17. Edward C.A. Earthworm Ecology. Boca Raton: CRC Press LLC, 2004. 456 p. doi: 10.1201/9781420039719
  18. 18. Fernandes A.S., Mello F.V.C., Filho S.T., Carpes R.M., Honorio J.G., Marques M.R.C., Felzenszwalb I., Ferrax E.R.A. Impacts of discarded coffee waste on human and environmental health // Ecotoxicol Environ Saf. 2017. V. 141. P. 30–36. doi: 10.1016/j.ecoenv.2017.03.011
  19. 19. Gomes T., Pereira J.A., Ramalhosa E., Casal S., Baptista P. Effect of fresh and composted spent coffee grounds on lettuce growth, photosynthetic pigments and mineral composition // VII Congreso Ibérico de Agroingenieria y Ciencias Horticolas, Madrid, 26–29 August 2013, P. 1372-1376.
  20. 20. González-Moreno M.A., Gracienteparaluceta G.B., Sadaba S.M., Urdin J.Z., Dominguez E.R., Ezcurdia M.A.P., Meneses A.S. Feasibility of vermicomposting of spent coffee grounds and silverskin from coffee industries: a laboratory study // Agronomy. 2020. V. 10. P. 1125. doi: 10.3390/agronomy10081125
  21. 21. Hardgrove S.J., Livesley S.J. Applying spent coffee grounds directly to urban agriculture soils greatly reduces plant growth // Urb Forest Urb Green. 2016. V. 18. P. 1–8. doi: 10.1016/j.ufug.2016.02.015
  22. 22. Hechmi S., Guizani M., Kallel A., Zoghlami R., Ben Zrig E. Impact of raw and pre-treated spent coffee grounds on soil properties and plant growth: a mini-review // Clean Techn Environ Policy. 2023. Vol. 25. P. 2831–2843. doi: 10.1007/s10098-023-02544-w
  23. 23. Hoseini M., Cocco S., Casucci C., Cardelli V., Corti G. Coffee by-products derived resources. A review // Biomass Bioen. 2021. V. 148. P. 106009. doi: 10.1016/j.biombioe.2021.106009
  24. 24. Jiménez-Zamora A., Pastoriza S., Rufián-Henares J.A. Revalorization of coffee by-products. Prebiotic, antimicrobial and antioxidant properties // LWT − Food Science Technol. 2015. V. 61. P. 12–18. doi: 10.1016/j.lwt.2014.11.031
  25. 25. Kaur T. Vermicomposting: An Effective Option for Recycling Organic Wastes // Org Agriculture. IntechOpen. 2020. doi: 10.5772/intechopen.91892
  26. 26. Kovalcik A., Obruca S., Marova I. Valorization of spent coffee grounds: A review // Food Bioproducts Process. 2018. V. 110. P. 104–119. doi: 10.1016/j.fbp.2018.05.002
  27. 27. McNutt J., He Q. (Sophia). Spent coffee grounds: A review on current utilization // J Ind Eng Chem. 2019. V. 71. P. 78–88. doi: 10.1016/j.jiec.2018.11.054
  28. 28. Moore M.T., Greenway S.L., Farris J.L., Guerra B. Assessing caffeine as an emerging environmental concern using conventional approaches // Arch Environ Contam Toxicol. 2008. V. 54. P. 31–35. doi: 10.1007/s00244-007-9059-4
  29. 29. Moreira A.S.P., Nunes F.M., Domingues M.R., Coimbra M.A. Coffee melanoidins: structures, mechanisms of formation and potential health impacts // Food Funct. Royal Soc. Chem. 2012. V. 3. P. 903–915. doi: 10.1039/C2FO30048F
  30. 30. Morikawa C.K., Saigusa M. Recycling coffee and tea wastes to increase plant available Fe in alkaline soils // Plant Soil. 2008. V. 304. P. 249–255. doi: 10.1007/s11104-008-9544-x
  31. 31. Munirwan R.P., Mohd Taib A., Taha M.R., Abd Rahman R., Munirwansyah M. Utilization of coffee husk ash for soil stabilization: A systematic review // Phys Chem Earth. Parts A/B/C. 2022. V. 128. P. 103252. doi: 10.1016/j.pce.2022.103252
  32. 32. Murthy P., Naidu M. Sustainable management of coffee industry by-products and value addition—A review // Resources Conservation Recycling. 2012. Т. 66. P. 45–58. doi: 10.1016/j.resconrec.2012.06.005
  33. 33. Mussatto S.I., Machado E., Martins S., Teixeira J. Production, composition, and application of coffee and its industrial residues // Food Bioprocess Technol. 2011. V. 4. P. 661–672. doi: 10.1007/s11947-011-0565-z
  34. 34. Pérez-Burillo S., Cervera-Mata A., Fernández-Arteaga A., Pastoriza S., Rufián-Henares J.A., Delgado G. Why should we be concerned with the use of spent coffee grounds as an organic amendment of soils? A narrative review // Agronomy. 2022. V. 12. P. 2771. doi: 10.3390/agronomy12112771
  35. 35. Pigozzi M.T., Passos F.R., Mendes F.Q. Quality of Commercial Coffees: Heavy Metal and Ash Contents // J. Food Quality. 2018. 5908463. doi: 10.1155/2018/5908463
  36. 36. Ribeiro J.P., Vicente E.D., Gomes A.P., Nunes M.I., Alves C., Tarelhoet L.A.C. Effect of industrial and domestic ash from biomass combustion, and spent coffee grounds, on soil fertility and plant growth: experiments at field conditions // Environ Sci Pollut Res. 2017. V. 24. P. 15270–15277. doi: 10.1007/s11356-017-9134-y
  37. 37. Rufián-Henares J.A., de la Cueva S.P. Antimicrobial activity of coffee melanoidins—a study of their metal-chelating properties // J. Agric. Food Chem. Am. Chem. Soc. 2009. V. 57. P. 432–438. doi: 10.1021/jf8027842
  38. 38. Sanchez-Hernandez J.C., Domínguez J. Chapter 12 – Vermicompost derived from spent coffee grounds: assessing the potential for enzymatic bioremediation // Handbook of Coffee Processing By-Products / Ed. Galanakis C.M. Academic Press, 2017. P. 369–398. doi: 10.1016/B978-0-12-811290-8.00012-8
  39. 39. Santos C., Fonseca J., Aires A., Coutinho J., Trindade H. Effect of different rates of spent coffee grounds (SCG) on composting process, gaseous emissions and quality of end-product // Waste Manage. 2017. V. 59. P. 37–47. doi: 10.1016/j.wasman.2016.10.020
  40. 40. Silva S.A., Mendes F.Q., Reis M.R., Passos F.R., Carvalho A.M., Rocha K.R., Pinto F.G. Determination of heavy metals in the roasted and ground coffee beans and brew // AJAR. Academic J. 2017. V. 12. P. 221–228. doi: 10.5897/AJAR2016.11832
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека