Sử dụng máy rang điện kết hợp với năng lượng mặt trời đang mở ra một hướng đi mới cho ngành cà phê. Công nghệ này có thể giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải, dù hiện vẫn phù hợp hơn với các cơ sở rang quy mô nhỏ.
Khi nói đến tính bền vững của ngành cà phê, sự chú ý thường tập trung vào khâu trồng trọt, sử dụng nước, phân bón, vận chuyển hay thu nhập của người sản xuất.
Tuy nhiên, quá trình rang cà phê cũng tiêu thụ một lượng năng lượng đáng kể.
Phần lớn máy rang thương mại hiện nay sử dụng khí đốt để tạo nhiệt. Trong quá trình vận hành, hệ thống này không chỉ tiêu thụ nhiên liệu mà còn tạo ra khí thải và các chất phát sinh từ quá trình đốt.
Trước yêu cầu giảm phát thải, một số doanh nghiệp rang xay tại Mỹ đang thử nghiệm máy rang điện kết hợp với hệ thống điện mặt trời.
Rang cà phê bằng điện mặt trời
Sun Bean Roastery là một cơ sở rang cà phê nhỏ tại thành phố Indianapolis, bang Indiana, Mỹ.
Doanh nghiệp được Jenny và Billy Holland thành lập vào năm 2023, sau khi hai người bắt đầu tìm hiểu về rang cà phê và năng lượng mặt trời trong thời gian xảy ra đại dịch COVID-19.
Điểm đặc biệt của Sun Bean là toàn bộ hoạt động của cơ sở, từ vận hành tòa nhà đến máy rang cà phê, đều sử dụng điện từ hệ thống gồm 31 tấm pin mặt trời.
Thay vì sử dụng máy rang đốt bằng khí gas, Sun Bean vận hành máy rang điện có khả năng lọc khói và tái sử dụng một phần nhiệt trong quá trình rang.
Theo thông tin do doanh nghiệp công bố, hệ thống này tiêu thụ năng lượng ít hơn khoảng 20 lần và tạo ra lượng khí thải thấp hơn khoảng 85% so với một máy rang sử dụng khí đốt truyền thống.
Nhờ tự sản xuất điện từ năng lượng mặt trời, chi phí điện cho hoạt động rang xay thông thường của cơ sở cũng được giảm đáng kể.
Mô hình này cho thấy cà phê hoàn toàn có thể được rang bằng nguồn năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại, giải pháp này vẫn phù hợp hơn với các cơ sở rang nhỏ.
Công suất vẫn là hạn chế lớn
Một trong những trở ngại lớn nhất của máy rang điện hiện nay là công suất.
Nhiều dòng máy rang điện chỉ có thể xử lý khoảng 2–3 kg cà phê mỗi mẻ. Trong khi đó, các máy rang thương mại sử dụng khí đốt có thể đạt công suất trên 45 kg mỗi mẻ, thậm chí cao hơn nhiều đối với các hệ thống công nghiệp.
Sự khác biệt này ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất.
Một cơ sở nhỏ có thể thực hiện nhiều mẻ rang trong ngày để phục vụ khách hàng địa phương hoặc bán lẻ trực tuyến. Nhưng đối với các doanh nghiệp rang hàng chục hoặc hàng trăm tấn cà phê mỗi tháng, việc sử dụng hoàn toàn máy rang điện công suất nhỏ sẽ khó khả thi.
Máy rang điện công suất lớn cũng cần nguồn điện ổn định.
Nếu toàn bộ điện được cung cấp từ năng lượng mặt trời, doanh nghiệp có thể phải đầu tư diện tích lắp đặt pin lớn hơn, hệ thống lưu trữ điện và hạ tầng điện có công suất cao.
Vì vậy, việc xây dựng một nhà máy rang quy mô lớn vận hành hoàn toàn bằng điện mặt trời hiện vẫn đòi hỏi chi phí đầu tư đáng kể.
Không nhất thiết phải thay toàn bộ máy rang
Điện mặt trời vẫn có thể mang lại lợi ích ngay cả khi doanh nghiệp tiếp tục sử dụng máy rang bằng khí đốt.
Wonderstate Coffee tại bang Wisconsin là một ví dụ.
Doanh nghiệp này lắp đặt hệ thống điện mặt trời từ năm 2015 với 96 tấm pin, tổng công suất khoảng 30 kW.
Nguồn điện được sử dụng cho khu sản xuất, văn phòng, hệ thống thông gió và nhiều thiết bị khác trong nhà máy.
Tuy nhiên, các máy rang cà phê chính của Wonderstate vẫn sử dụng khí đốt.
Điều này cho thấy một nhà máy sử dụng điện mặt trời không nhất thiết phải chuyển toàn bộ hoạt động rang sang điện.
Doanh nghiệp có thể bắt đầu bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời cho chiếu sáng, đóng gói, thông gió, kho hàng, văn phòng và các thiết bị phụ trợ.
Đây cũng là cách chuyển đổi dễ thực hiện hơn đối với những cơ sở rang quy mô vừa và lớn.
Máy rang điện chỉ thực sự “xanh” khi nguồn điện cũng sạch
Một yếu tố quan trọng khác là nguồn điện dùng để vận hành máy rang.
Nếu điện vẫn được sản xuất chủ yếu từ than đá hoặc khí tự nhiên, lượng phát thải gián tiếp của quá trình rang vẫn có thể ở mức đáng kể.
Ngược lại, nếu điện đến từ năng lượng mặt trời, gió, thủy điện hoặc những nguồn phát thải thấp khác, lợi ích môi trường sẽ rõ rệt hơn.
Điều này đặc biệt đáng chú ý tại Indiana, nơi Sun Bean đặt cơ sở rang. Trong năm 2024, than đá vẫn chiếm khoảng 42% sản lượng điện của bang.
Vì vậy, việc doanh nghiệp tự sản xuất điện mặt trời không chỉ giúp giảm chi phí mà còn giảm sự phụ thuộc vào nguồn điện có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch.
Rang bằng điện có hoàn toàn không phát thải?
Không.
Máy rang điện có thể loại bỏ việc đốt khí gas tại chỗ, nhưng bản thân quá trình rang hạt cà phê vẫn tạo ra khói, bụi mịn, mùi và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi.
Do đó, cơ sở rang vẫn cần hệ thống hút khói, lọc khí hoặc các thiết bị xử lý khí thải phù hợp.
Lợi thế của máy rang điện nằm ở việc không cần đốt nhiên liệu để tạo nhiệt.
Nếu nguồn điện đến từ năng lượng tái tạo và khí thải từ quá trình rang được xử lý tốt, tổng lượng phát thải có thể giảm đáng kể.
Một hệ thống rang cà phê bền vững vì vậy không chỉ phụ thuộc vào nguồn điện mà còn cần kết hợp nhiều yếu tố như:
- máy rang có hiệu suất năng lượng cao;
- nguồn điện phát thải thấp;
- hệ thống thu hồi và tái sử dụng nhiệt;
- thiết bị xử lý khói và bụi;
- quy trình vận hành và bảo trì hợp lý.
Các cơ sở rang nhỏ có lợi thế
Sun Bean hiện có khả năng sản xuất khoảng 300 túi cà phê loại 340 gram mỗi tuần, tương đương hơn 100 kg cà phê thành phẩm.
Đây là quy mô phù hợp với một cơ sở rang nhỏ phục vụ khách hàng địa phương hoặc bán hàng trực tuyến.
Trong khi đó, các nhà máy rang thương mại lớn có thể xử lý lượng cà phê cao hơn rất nhiều.
Điều này cho thấy các cơ sở nhỏ đang có lợi thế khi thử nghiệm máy rang điện kết hợp với điện mặt trời.
Họ cần ít thiết bị hơn, sản lượng hàng ngày thấp hơn và dễ điều chỉnh lịch rang theo khả năng cung cấp điện của hệ thống.
Đối với doanh nghiệp lớn, quá trình chuyển đổi có thể diễn ra từng bước.
Một nhà máy có thể bắt đầu bằng việc lắp điện mặt trời, cải thiện hiệu suất thiết bị, thu hồi nhiệt và sau đó từng bước thay thế máy rang khi công nghệ phù hợp hơn xuất hiện.
Tương lai của ngành rang cà phê?
Trong tương lai gần, khó có khả năng toàn bộ ngành cà phê chuyển sang máy rang điện chạy bằng năng lượng mặt trời.
Máy rang sử dụng khí đốt vẫn có nhiều lợi thế về công suất, độ ổn định và mức độ phổ biến.
Hệ thống bảo trì, phụ tùng và kinh nghiệm vận hành dành cho loại máy này cũng đã được phát triển trong nhiều năm.
Tuy nhiên, sự xuất hiện của máy rang điện cho thấy ngành rang xay đang có thêm một hướng đi mới.
Khi công nghệ tiếp tục phát triển, máy rang điện có thể đạt công suất lớn hơn, kiểm soát nhiệt tốt hơn và giảm chi phí vận hành.
Cùng với sự phổ biến của điện mặt trời và các hệ thống lưu trữ năng lượng, mô hình rang cà phê phát thải thấp có thể trở nên khả thi hơn trong tương lai.
Thay vì chờ đợi một cuộc chuyển đổi hoàn toàn, các doanh nghiệp rang cà phê có thể bắt đầu từ những bước nhỏ như sử dụng điện mặt trời cho nhà xưởng, nâng cấp thiết bị tiết kiệm năng lượng, cải thiện hệ thống xử lý khí thải và theo dõi mức tiêu thụ năng lượng trong từng mẻ rang.
Một hướng đi đáng chú ý của ngành cà phê
Rang cà phê bằng điện mặt trời chưa phải là giải pháp có thể áp dụng ngay cho mọi doanh nghiệp.
Những hạn chế về công suất, diện tích lắp đặt và chi phí đầu tư vẫn là những trở ngại đáng kể.
Tuy nhiên, các mô hình như Sun Bean cho thấy một cơ sở rang nhỏ hoàn toàn có thể vận hành bằng năng lượng tái tạo và giảm đáng kể lượng khí thải so với phương pháp truyền thống.
Trong khi đó, những doanh nghiệp lớn hơn có thể lựa chọn phương án chuyển đổi từng phần, sử dụng điện mặt trời cho nhà máy trước khi thay đổi toàn bộ hệ thống rang.
Trong tương lai, ngành rang cà phê có thể không phụ thuộc vào một giải pháp duy nhất.
Sự kết hợp giữa năng lượng tái tạo, máy rang hiệu suất cao, công nghệ thu hồi nhiệt và hệ thống kiểm soát khí thải có thể trở thành một phần quan trọng trong quá trình giảm dấu chân carbon của ngành cà phê.
