Tass kohvi, palun! Aga mida sa kohvipaksuga teed?

Allikas: Agronoomia 2024 artiklite kogumik. Autorid: Tõnu Tõnutare, Raimo Kõlli, Tõnis Tõnutare, Kadri Krebstein, Kersti Vennik. Artklit toimetas: Manuela Kollom, METK

Kohvi on üks populaarsemaid jooke maailmas ning on maailmas kaubeldava kaubana naftatoodete järel tähtsuselt teisel kohal. Kohvi valmistamiseks ekstraheeritakse klassikaliselt kuuma veega eelnevalt röstitud ja jahvatatud kohviube. Kohvi kui joogi valmistamisel tekib paratamatult jääkprodukt – kohvipaks. Mida sa kohvipaksuga teed? Väga suures ulatuses läheb see seni prügisse. Valdavalt olmeprügisse, osaliselt aga biolagunevasse prügisse kohtades, kus on organiseeritud prügi liigiti kogumine.

Seoses vastu võetud ringmajanduse direktiiviga on mõttekas vaadata kohvipaksu aga kui perspektiivset toorainet kasutamiseks erinevates valdkondades. Käesoleva artikli eesmärk on anda ülevaade kohvipaksu omadustest ja koostisest. Samuti tutvustada kohvipaksu kasutusvõimalusi nii energia kui tooraine allikana, eriti mullaparandusainena aianduses ja põllumajanduses.

Kohvi päritolu

Kohvi kasvatatakse tänapäeval enam kui 60 riigis, mis asuvad eranditult piirkonnas, mida nimetatakse “kohvivööndiks”. „Kohvivöönd“ kulgeb üle kogu maakera Kaljukitse ja Vähi pöörijoone vahel. Kohvi kasvatamisega tegeletakse 12,5 miljonis kohvifarmis, millest 85% on väiksemad kui 2 hektarit. Hinnanguliselt toodavad väiketalunikud kuni 73% kogu kohvist. Lisaks juhivad neljandikku neist farmidest naised, kes annavad kuni 70% kohvitootmise tööjõust (European Coffee Federation).

Kohvi tarbimine

Kohvi tarbimine kasvab maailmas aasta aastalt. Euroopa on maailma suurim kohvitarbimise piirkond, kus tarbitakse 39,8% kogu maailma kohvitoodangust (Joshi, 2023). Vastavalt ICO (ICO, 2023) andmetele tarbiti Eestis 2019/2020 aastal 8900 t ja 2022. aastal ECF andmetel (European Coffee Report 2022/2023, 2023) 6000 t kohvi (mõlemad andmed on saadud modelleerimisel), samal ajal Soomes 49 000 tonni. Suurim kohvitarbija Euroopas on Saksamaa 450 000 tonniga.

2022. aastal tarbiti EL-s keskmiselt 5,7 kg kohvi inimese kohta aastas, suurim oli tarbimine inimese kohta Soomes, keskmiselt 11,8 kg aastas. Eestis oli see rohkem kui poole võrra väiksem kui Soomes, 4,17 kg (Statista, 2024). Samas aga oli see 5,56 kg inimese kohta 2019. aastal (Coffee Consumption Statistics, 2024). Kogu Euroopa Liidu kohvi sektori väärtus tõusis 25,93 miljardi euroni 2022 aastal.

Eestisse imporditud kohvist moodustasid 497 t rohelised kohvioad, 5967 t röstitud kohvi ja 258 t lahustuv kohvi (European Coffee Federation). Sõltuvalt kohvi töötlemisest ja valmistamisest on tekkiv jäätmete hulk erinev. Lahustuva kohvi tootmisel tekib Stylianou jt (2018) andmetel 1 kg lahustuva kohvi kohta 2 kg kõrge niiskuse sisaldusega jääkprodukti. Kohvi valmistamiseks kasutatud 1 g jahvatatud kohvist tekib keskmiselt 0,91 g kohvipaksu (Tan jt, 2020; Barrios jt, 2022). Arvestatakse, et 1000 kg rohelistest ubadest tekib kohvi valmistamisel 650 kg jäätmeid (Kookos, 2018).

Kohvi valmistamisel tekkiv kohvipaks on rikas nii erinevate mineraalelementide kui ka bioaktiivsete ühendite sisalduse poolest. Bioaktiivsete ühendite hulk sõltub sordist ja valmistamise meetodist. Kohvipaks koosneb valdavalt süsivesikutest, ligniinidest, lipiididest ja proteiinidest (Bomfim jt, 2023). Oluliseimad kohvipaksu koostises olevad ühendid on antioksüdandid (kofeiin, polüfenoolid, klorogeenhape, melanoidiinid jt) ja diterpeenid, mis mitte ainult ei tingi spetsiifilist lõhna vaid mõjutavad ka füsioloogilist toimet inimorganismile (Solomakou jt, 2022). Kohvipaks sisaldab veel ka flavonoide, karotenoide, ksantiine, vitamiine jt ühendeid (Stylianou jt, 2018). Tänu sellisele koostisele on kohvipaks väärtuslik perspektiivne tooraine erinevate toodete valmistamiseks.

Kohvi keemiline koostis

Kohvioad koosnevad keskmiselt 30%-st lahustuvatest ja 70% mitte lahustuvatest ühenditest. Valdav osa lahustuvatest ühenditest ei ekstraheeru kohvi pulbrist esimese ekstraheerimise ehk siis kohvi valmistamise ehk nn „keetmise“ jooksul saadavasse jooki. Kohvi koosneb rohkem kui 1000-st erinevast bioaktiivsest ühendist, millest 60% on erinevad polüsahhariidid. Enamik polüsahhariididest laguneb röstimise protsessi käigus. (Nguyen jt, 2023). Klorogeenhappe sisaldus on vahemikus 4,0‒8,0 mg kg-1 ja kogu polüfenoolide sisaldus jääb vahemikku 8,6–8,8 mg kg-1 (Arya jt, 2022).

Kohvi keemiline koostis sõltub nii liigist kui ka kasvukoha geograafilisest asukohast. Robusta (Coffea canephora) oad sisaldavad keskmiselt rohkem P ja Cu ning vähem Mn kui arabika (Coffea arabica) oad (Santato jt, 2012). Kahe mandri nelja riigi 10 kohvikasvatuse piirkonnast pärit arabika ubade analüüsi tulemused näitavad geograafilisest piirkonnast tingitud erinevusi kohviubade keemilises koostises. Cr ja Pb leidus ainult Aafrikast pärit kohviubades, seleeni seevastu aga ainult Lõuna-Ameerikas kasvatatud ubades (Sim jt, 2023). Kohviubade keemilise koostise sõltuvuse iseloomustamiseks geograafilisest piirkonnast on tabelis 1 esitatud nelja erineva regiooni kohviubade elementide sisaldused. Lõuna-Ameerika kohviubade madalaimad K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn ja Cu sisaldused on oluliselt madalamad võrreldes teistelt mandritelt pärit kohviubade miinimum sisaldustega. Samas on aga Aafrikas kasvatatud ubade puhul maksimaalsed Mn ja Zn sisaldused oluliselt kõrgemad teiste regioonide omadest.

Kohvi jäägi keemiline koostis

Kohvi jäägi keemiline koostis sõltub kasutatava oa keemilisest koostisest ja ka kohvi valmistamise protseduurist ning kasutatavatest vahenditest. Võrreldes ubadega on kohvipaksus oluliselt madalamad K ja Na sisaldused (tabel 2). Tõenäoliselt on selle põhjuseks K ja Na ühendite väga hea lahustuvus ja seega ka nende suur ekstraheeruvus vette kohvi valmistamisel.

Kohvipaksu väärtuse hindamisel on väga oluline selle koostises olevate erinevate orgaaniliste ühendite sisaldus. Valdavalt koosneb kohvipaks erinevatest süsivesikutest, millest suur osa langeb kiudainete arvele (tabel 3). Kohvipaksus olevate süsivesikute hulka kuuluvad lisaks kiudainetele (tselluloos, hemitselluloos, ligniin) ka suhkrud (Arya jt, 2022). Suur on ka polüfenoolsete ühendite, tanniinide sisaldus kohvipaksus (Cruz-Lopez jt, 2017). Olulisel määral sisaldab kohvipaks ka valku ja õlisid. Kohvipaks koosneb suurel määral (45%) tselluloosi ja hemitselluloosi koostisesse polümeriseerunud suhkrutest (Musatto jt, 2011).

Robusta rohelistes ubades on kofeiinisisaldus kõrgem

Röstimise käigus polüsahhariidide (välja arvatud tselluloos) lahustuvus suureneb, kuna polümerisatsiooni aste väheneb (Franca jt, 2022). Kui tselluloosi ahel koosneb ainult glükoosi molekulidest, siis hemitselluloos koosneb kolmest suhkrust: mannoosist, galaktoosist ja arabinoosist. Suhkrute omavaheline suhe on erinevates uuringutes erinev. Musatto jt (2011) andmetel on kohvipaksus 46,8% mannoosi, 30,4% galaktoosi, 19,0 glükoosi ja 3,8% arabinoosi. Simões jt, (2009) järgi on aga 57% mannoosi, 26% galaktoosi, 11% galaktoosi ja 6% arabinoosi. Suur erinevus erinevate autorite poolt leitud suhkrute sisalduses on tingitud kohviubade erinevast keemilisest koostisest ja röstimisja ekstraheerimis protsesside erinevustest (Campos-Vega jt, 2015).

Kofeiini sisaldus rohelistes kohviubades jääb vahemikku 0,8–2,5% ja sõltub oluliselt kohvi sordist. Enamasti on arabika rohelistes ubades kofeiini sisaldus 0,8–1,5%, robusta puhul aga 1,6–2,2% (Bicho jt, 2013). Röstimise tulemusel kohviubade kofeiini sisaldus kasvab ning robusta puhul on see vahemikus 1,7–4,0%, arabika puhul aga jääb endiselt 0,8–1,4% (Gaibor jt, 2020.). Kuigi kohvi valmistamisel ekstraheerub vette suur hulk kofeiini jääb seda küllatki palju ka kohvipaksu. Kofeiini sisaldus kohvipaksus sõltub oluliselt ekstraktsiooni meetodist. Kohvipaks võib sisaldada 18–48% rohelistest kohviubadest ja 8–31% röstitud kohviubadest superkriitilise CO2 ekstraktsiooniga (meetod, mida kasutatakse kofeiinivaba kohvi valmistamiseks) eraldatavast kofeiinist (Campos-Vega jt, 2015). Espresso tüüpi kohvi valmistamisel, tingituna väga lühikesest ekstraktsiooni protsessi kestvusest, jääb kohvipaksu 15–25% algmaterjalis sisaldunud kofeiinist (Oestreich-Janzen, 2010). Kohvipaksu kofeiini sisaldus jääb erinevate uurimistööde alusel vahemikku 0,007–0,5% (Andrade jt, 2012; Cruz jt, 2012; Murty, Naidu, 2012; Ramalakshmi jt, 2009).

Kohvi jäägi kasutusvõimalused

Kohvi valmistamisel tekkiva jäägi kasutamisel on väga palju erinevaid võimalusi, kuid praktiliselt kasutatakse neid väga piiratud hulgal. Potentsiaalsed kohvipaksu kasutusalad on:

✓ Tahke küttematerjalina, pelletid;
✓ Õli, biodiislikütuse, bioetanooli, bioöe ja biogaasi tootmine;
✓ Erinevate orgaaniste ja bioaktiivsete ühendite tootmine toiduainete, kosmeetika ja farmaatsia tööstusele;
✓ Absorbent erinevate saasteainete püüdmiseks;
✓ Täitematerjal ehitusmaterjalide tootmisel;
✓ Mullaparandusaine, substraat taimede kasvatamisel, kompostide valmistamine;
✓ Biosöe, veesöe, aktiivsöe tootmine.

Pacioni jt (2016) on valmistanud kasutatud kohvipaksust biosütt kütteväärtusega 28 MJ kg-1. Kang jt (2017) on näidanud, et kohvipaks sobib kasutamiseks väikestes, kuni 6,5 kW võimsusega kütteseadmetes. Kohvipaksu kasutamist kütusena piirab aga tema kõrge vee sisaldus ja suur tahkete osakeste emissioon põlemisgaasidega. Kasutatud kohvipaksu osakeste suurus sõltub jahvatamiseks kasutatud masinast ja kohvi valmistamise tehnoloogiast. Kang jt 2017. a. teostatud uuringus kasutatud kohvipaksus oli 68% osakeste suurus vahemikus 250–500 µm. Teine olulisim fraktsioon oli 100–250 µm 28%-ga. Seega valdavalt jääb osakeste diameeter kohvipaksus vahemikku 100–500 µm.

Šveitsi 3R kompanii valmistab kasutatud kohvipaksust pressitud brikette grillimiseks ja ka küttekolletes kasutamiseks (Itten jt, 2011). Kohvipaks sisaldab vahetult peale valmistamist rohkem kui 55% vett. Seetõttu on ka värske kohvipaksu kütteväärtus madal, ~ 8,4 MJ kg-1 ligikaudu võrdne kuuse koore ja toorest puidust hakke kütteväärtusele). Seevastu kui kohvipaksu niiskuse sisaldus jääb alla 15%, siis kasvab kütteväärtus 18,8 MJ/kg, mis on oluliselt kõrgem kui tavalisel kütteks kasutataval puidu pelletil. Samas tänu suuremale vesiniku sisaldusele on kohvipaksul (8–10% vee sisalduse juures) kõrgem kütteväärtus kui puidu pelletil. Negatiivseks pooleks on aga kõrgem N sisaldus (1,4% võrreldes 0,42% puidust pelletis), mis toob endaga kaas kõrgema NOx sisalduse põlemisel tekkivas suitsus (Kang jt, 2017).

Nestlé kasutab kohvi töötlemise jäätmeid taastuvenergia allikatena

Maailma suurim toiduainete tööstuse kontsern Nestlé on lubanud alates 2020 aastast kasutada kohvi töötlemise jäätmeid taastuvenergia allikatena oma rohkem kui 20-s Euroopas asuvas tehases (Campos-Vega jt, 2015). Kohvipaksust ekstraheerimisel saadud õlide uuringu tulemused näitavad, et need on oma omadustelt samaväärsed või isegi paremad kui sünteetilised industriaal ja mootori õlid.

Võrreldes mitmetes uuringutes standardina kasutatava õliga PAO 8 on kohvi paksust toodetud õli hõõrdetegur väiksem kui sünteetilisel õlil, ning isegi juba 5% kohvist saadud õli lisamine vähendab sünteetilise õli hõõrdetegurit. Samuti näitavad katsed, et oksüdeerivas atmosfääris on kohvist saadud õlil tunduvalt kõrgem oksüdeeriva lagunemise temperatuur (281 °C) kui sünteetilisel õlil (241 °C) (Pichler jt, 2023). Seetõttu on see toode perspektiivne nii autotööstuse kui ka teiste mehhaanikaga seotud tööstuste, sealhulgas eriti toiduainete tööstuse jaoks.

Kohvipaksust saadud õli biodiiselkütuseks

Suur osa kohvipaksust ekstraheerimise teel saadud õli kasutatakse biodiiselkütuse tootmiseks transesterifikatsiooni teel. Segavaks teguriks biodiiselkütuse valmistamisel on ekstraktsiooniprodukti kõrge happesus ja vee sisaldus. Õli saagikus erinevate uurijate andmetel on 60–173 g kg-1 kohvipaksu kohta ning saadud biodiisli kogus 22–138 g kg-1 kohvipaksu kohta. Saadud kütuse kütteväärtus on 40 MJ kg-1 (Marx jt, 2022).

Kasutatud kohvipaksu happelisel hüdrolüüsil 5%-list väävelhapet kasutades on võimalik saada hüdrolüsaate, mille suhkru sisaldus on kuni 33 g L-1 (saagis kuni 29%) (Juarez jt, 2018). Sellise suhkrusisaldusega lahused on sobilikud kasutamiseks fermentatsiooni protsessides. Kohvi valmistamisel tekkinud jäägi otsesel hüdrolüüsil ja fermentatsioonil pärmseente abil (Saccharomyces cerevisae) on saadud 0,18–0,22 L etanooli kg kuiva kohvipaksu kohta (Tehrani jt, 2015). Kuigi enamus kohvipaksust saadavast etanoolist kasutatakse kütusena on sellele ka erandeid.

Kohvipaksust hüdrotermilise ekstraktsiooni, fermentatsiooni ja destillatsiooni tulemusel on õnnestunud toota ka toidukvaliteediga alkohoolset jooki (Sampaio jt, 2013). Antud kohvile omase lõhnaga joogis on identifitseeritud 17 erinevat lenduvat ühendit. Vaatamata kirbele maitsele on see jook sensoorse analüüsi tulemusena tunnistatud meeldivaks ning saanud soovituse omadusi vaadis laagerdamisega veelgi parandada (Sampaio jt, 2013).

Kohvipaks parandab küpsiste koostist

Passos jt (2017) soovitab kasutada kohvis sisalduvaid melanoidiine alternatiivina pagaritööstuses kasutatavale pruuni värvi ammooniumkaramellile kui kõrge suhkru sisaldusega ainele. Kohvis sisalduvad melanodiinid on samuti pruuni värvi, kuid toorainest tingitud kõrge kofeiiini sisaldus takistab nende otsest kasutamist pagaritööstuses. Passos jt (2017) poolt välja töötatud fraktsioneerimise metoodika võimaldab eraldada melanoidiinid kofeiinist ning saada sobivate omadustega pruun värvaine küpsiste ja teiste pagaritoodete valmistamiseks. Küpsiste valmistamisel kuni 10% jahu asendamine kuivatatud ja jahvatatud kohvipaksuga annab tootele parema keemilise koostise (kõrgem kiudainete, proteiini ja niiskuse sisaldus, väiksem süsivesikute sisaldus) ja väiksema energia sisalduse ning on samal ajal ka heade sensoorse analüüsi tulemustega (Koay jt, 2023).

Peshev jt (2018) on aga oma uurimistöös näidanud, et kõrge kofeiini ja anti-oksüdantide sisaldus kohvipaksus teeb ta sobivaks tooraineks karastus- ja energiajookide valmistamisel. Kua jt (2016) poolt läbi viidud uuringu tulemused näitavad, et kohvipaksu võib kasutada ka ehitusmaterjalide tööstuses. Kasutades kohvipaksu töötlemiseks leelist on õnnestunud valmistada komposiitmaterjal.

Tsementeerimiseks lendtuhka ja šlakki kasutades on saadud materjal mis oma omadustelt on vastav maantee aluse valmistamiseks kasutavale täitematerjalile esitatavatele nõuetele. Lisaks näitavad uuringud, et selle materjali kasutamine teede ehituses ei too kaasa ei mulla ega pinnavee lisasaastumist (Kua jt, 2019). On teostatud uuringuid selgitamaks kohvi kasutamist keskkonnasõbraliku värvainena tekstiilitööstuses nii villa, siidi kui ka puuvillase materjali värvimiseks. Nguen jt (2023) on välja töötanud optimeeritud retsepti puuvillase kanga värvimiseks kohvi paksu kasutades.

Kohvipaksu on uuritud ka kui biolagunevate polümeeride võimalikku toorainet. Kohvipaksust ekstraheeritud polüfenoolidest on Bacillus megaterium ja Burkholderia cepacia abil õnnestunud sünteesida polühüdroksüalkanoaate (PHA), biolagunevaid polümeere (Obruca jt, 2015). Kohvipaksust eraldatud õlist on Cupriavidus necator abil õnnestunud toota samuti PHA rühma kuuluvat biopolümeeri polü-(3-hüdroksübutüraati) (Obruca jt, 2014).

Kohvi jäägi kasutamise võimalused põllumajanduses

Tahke kohvipaks on paljulubav taimedele kasvuks vajalike toitainete allikas, kuna tema omadused lubavad eeldada mulla struktuuri ja aeratsiooni parandamist ning samuti viljakuse kasvu. Kohvipaksu kasutamine mullaparandusainena vajab teaduslikke kinnitusi. Seni tehtud uurimistööd näitavad vastu käivaid tulemusi. Viimatised uuringud näitavad erinevaid tulemusi aiakultuuridel sõltuvalt kasutuskogusest (Hardgrove, Livesley, 2016). Kasvusubstraadile lisatava kohvipaksu koguse suurenemisega kaasnev taimede kasvu pidurdumine ja saagi vähenemine on põhjustatud fenoolsete ühendite poolt tingitud fütotoksilisest efektist (Yamane jt, 2014; Hardgrove, Livesley, 2016) või oksüdatiivsest stressist (Gomes jt, 2013).

Kohvipaks on rikas fütotoksiliste omadustega kofeiini ja tanniinide sisalduste poolest (Pandey jt, 2000), kuid nende täpne fütotoksiline mehhanism pole veel selge. Kompostitud kohvipaksu on kasutatud kui kasvuturba asendajat basiiliku ja tomati kasvatamiseks pottides. Tulemused näitavad, et 10–40% turba asendamisel kasvusubstraadis kompostitud kohvipaksuga suurenevad taimede lehtede arv, lehtede pindala ja taime biomass.

Turbale kohvi paksu lisamisel ei ilmnenud taimedel mineraalsete toitainete puudust ja seega võib järeldada, et komposteeritud kohvipaksu kasutamisel substraadi koostises võib vähendada või üldse loobuda mineraalväetiste kasutamisest (Ronga jt, 2016). Cruz jt (2014) katses võrreldi värske ja komposteeritud kohvipaksu mõju taimede kasvule. Kõrge orgaanilise aine sisaldusega (>70%, pH 5,0–6,0 ) mullale lisati eri variantides 2,5‒20% (V:V) töötlemata värsket kohvipaksu ja 5–30% (V:V) komposteeritud kohvipaksu. Kohvipaksu kompostimine toimus 6 kuu vältel koos võrdse ruumala värske rohu ja põhk/saepuru seguga. Tulemuste analüüs näitab selgelt erinevaid parameetrite väärtusi gruppide (kontroll, värske- ja kompostitud kohvipaks) vahel.

Kohvipaksu tasub komposteerida

Värske kohvipaksu kasutamine näitab enamuse taimedele oluliste elementide märgatavat sisalduse vähenemist taimedes. See on tõenäoliselt põhjustatud mineraalelementide kättesaadavuse vähenemisest ja tüüpiliste kohvis esinevate bioaktiivsete ühendite (näiteks kofeiin) poolt põhjustatud taimede stressist. Komposteeritud kohvipaksu kasutamine väikestes kogustes (kuni 15% V:V) põhjustab oluliste taimetoiteelementide (K, Mg, Mn) sisalduse kasvu lehtsalatis parandades sellega saagi kvaliteeti.

Kohvipaksu kompostimine segus teiste orgaaniliste ainetega on efektiivne meetod värske kohvipaksu fütotoksiliste omaduste vähendamiseks. Kompostimise ajal kasvav mikrobiaalne aktiivsus ja temperatuur soodustavad peamiste polüfenoolide lagunemist. Uurimistulemused näitavad, et kohvipaksu kasutamine kompostimisel parandab saadava komposti kvaliteeti ja vähendab samaaegselt kasvuhoonegaaside emissiooni kompostimisprotsessi jooksul (Santos jt, 2017).

Kuna aianduses substraadina kasutatav turvas on mittetaastuv loodusvara ja tema kaevandamisega käib paratamatult kaasas keskkonnakahju tekitamine, siis on aktuaalne otsida talle asendust. Aastate jooksul on paljud uurimistööd olnud pühendatud kasvusubstraadi alternatiivsete materjalide otsinguile. Tihti on selleks olnud erinevad kompostitud materjalid. Tulemused pole alati olnud rahuldavad. Viimased uuringud on näidanud et kohvipaksu kompostiga saab edukalt asendada osa turbast taimede kasvatamisel pottides (Ronga jt, 2016). Taimed, mis on kasvanud kohvipaksu sisaldavates segudes ei erine oma kvaliteedilt väetatud turbasegudes kasvanud taimedest. Nende tööde tulemused näitavad, et komposteeritud kohvipaks sisaldab taimede kasvuks piisavalt toitelemente (Ceglie jt, 2015).

Kohvipaks sisaldab taimedele vajalikke toitaineid

Ribeiro jt poolt viidi läbi uuring (2017), selgitamaks biomassi tuhale lisatud kohvipaksu mõju taime kasvule ja saagile. Uuringus kasutati eramajade kütteks kasutatud biomassi tuhka ja selle segu (50/50% kuivaines) kohvipaksuga, et saada võimalikud sarnased tulemused kodumajapidamistes ettetuleva olukorraga.

Kohvipaks (niiskus 56%, pH 5,76) segati tuhaga ilma eeltöötluseta. Katses kasutatavat mulda (Cambisol, pH 5,3) väetati normiga 7 t ha-1 ning raiheina (Lolium perenne) saak koristati 60 päeva peale külvi. Kohvipaks sisaldas oluliselt rohkem taimedele vajalikke toitaineid (K, P, Mg) kui biomassi tuhk. Kohvipaksu lisandiga tuhasegu põhjustas 0,2 pH ühiku võrra väiksema mulla pH kasvu (pH 7,7) võrreldes puhta biomassiga väetatud variandiga (pH 7,9).

Ka kogusaak on kohvipaksu seguga 50% väiksem kui kontroll variandil ning 38% väiksem ainult biomassi tuhaga väetatud variandi saagist. Sellest võib järeldada, et värske kohvipaksu kasutamine põhjustab saagi vähenemise. Mulla taimedele omastatavate toitainete analüüs Mehlich 3 meetodil näitab olulist K, Ca, Mg ja Mn ja P sisalduse kasvu võrreldes kontrollvariandiga kuid samas puudub usutav erinevus tuha ja tuha-kohvipaksu segu vahel (Ribeiro jt, 2017).

Kohvipaks ja sellest valmistatud bio- ja veesüsi (hydrochar) on jääkproduktid, mis stimuleerivad mulla bioloogilist aktiivsust, tänu asjaolule, et need sisaldavad kergesti lagunevaid süsinikku sisaldavaid molekule.

Hüdrotermiline karboniseerimisprotsess (veesöe generaator) suurendab kergesti lagunevate orgaaniliste molekulide teket söe pinnal. Selle tulemusena nii kohvipaks kui ka veesüsi viivad lühikeses ja keskmises perspektiivis N immobiliseerimiseni mullas, vähendavad orgaanilise C sidumist mulda ja vähendavad CO2 emissiooni mullast. Kohvipaksu pürolüüsi protsess, mille tulemusel tekib biosüsi, eemaldab aga just suure osa algses materjalis olevast kergesti lagunevatest süsinikku sisaldavatest ühenditest, mis põhjustab väiksema N immobilisatsiooni ja orgaanilise C suurema fikseerimise mullas. Seetõttu kaks erinevat termilise muundamise protsessi viivad materjalide tekkeni, millel on erinevad omadused ja seega ka erinev mõju mulla omadustele.

Kohvipaksu vermikompostimine tekitab stabiilseid süsiniku molekule sisaldava materjali, millel on kõrge erinevate lämmastiku vormide sisaldus. Vermikompost on ka ainus kohvipaksu töötlemise saadus, mis ei too endaga kaasa lämmastiku immobiliseerimist mullas ja seda võib kasutada isegi N-väetisena. Ükski uuritud materjalidest ei põhjusta N2 O emissiooni kasvu mullast (Cervera-Mata jt, 2022). On teostatud ka uurimisi kohvipaksu sobivusest kui substraadist seente kasvatamiseks. Saadud tulemused näitavad olulist kofeiini ja tanniini sisalduse vähenemist 50 päeva jooksul, ilma seente (austerservikud, Pleurotus ostreatus) saagile mõju avaldamata. Need tulemused lubavad eeldada, et kohvipaksu võib kasutada kui eeltöötlust mitte vajavat substraati inimtoiduks tarbitavate austerservikute kasvatamisel (Fan jt, 2000).

Kohvipaks suurendab taimekasvu soodustavate batkerite hulka

Kohvipaksu lisamine mitte ainult ei tõsta mulla toitainetega varustatust vaid suurendab ka taimekasvu soodustavate bakterite (eng. plant-growth promoting bacteria) hulka. Tänu neile bakteritele väheneb kohvipaksust pärit fenoolsete hapete sisaldus ja koos sellega ka fütotoksilisus. Sõltuvalt mullast võib kuluda 30–60 päeva või isegi rohkem, et sellele lisatud 10%-s kohvipaksus sisalduvad toitained muutuks taimedele kättesaadavaks ja fenoolsete ühendite sisaldus langeks taimedele ohutu tasemeni (Vela-Cano jt, 2019).

Kohvipaksu on aiandites võimalik kasutada mullas levivate patogeenide tõrjumiseks. Uuringute tulemused näitavad, et kohvipaksu kasutamine 10% lisandina substraadis omab pärssivat toimet nii Sclerotinia scleroticumi kui ka Phytophthora nicotianae kasvule. Seemikute idanemise ja tärkamise faasis ei ole kasvukiiruse mõõdukas mahasurumine kriitilise tähtsusega ja sellest saab üle, kui järgmistes kasvufaasides välditakse kohvipaksu sisaldava kasvusubstraadi kasutamist (Ghilosi jt, 2020). Üldistava hinnangu kohvipaksu kasutamisele põllumajanduses annab oma artiklis Hechmi jt (2023), kus väidetakse, et töötlemata kohvipaksu kasutamine avaldab positiivset mõju mulla füüsikalistele (poorsus, niiskuse sisaldus) ja keemilistele (toiteelementide sisalduse kasv) omadustele. Vaatamata sellele ei soovitata aga värsket kohvipaksu kasutada isegi madalatel kontsentratsioonidel (2,5%) fütotoksiliste ühendite (polüfenoolid) poolt esile kutsutava taimede stressi tõttu.

Fütotoksiliste ühendite sisaldus väheneb kompostimise ja madalatemperatuurse (270 °C) pürolüüsi toimel. Taimedele stressi tekitavate polüfenoolide ja teiste fütotoksiliste ühendite sisalduse kohvipaksus saab ohutu tasemeni alandada vermikompostimse ja kõrgemal temperatuuril (400 °C) teostava pürolüüsi teel (Hechmi jt, 2023).