Keywords
caffeine
reactors
activated carbons
membrane filtration
disinfection
How to Cite
Abstract
The research aimed to determine the efficiency of caffeine removal from synthetic wastewater, using biological wastewater treatment and a multi-stage process line. The study was carried out in a Sequential Biological Reactor (SBR) with different hydraulic retention times – 5, 10, 15, and 25 days, and in a process line consisting of biological treatment supplemented by the following treatment processes: sorption on activated carbon, membrane filtration, ozonation, and UV radiation. Analysis of caffeine concentration after the treatment processes was performed by liquid chromatography. Biological wastewater treatment in SBR effectively reduced caffeine to below the detection limit (<0.1 mg/dm3), regardless of the initial concentration and treatment options used. Additional pretreatment processes did not significantly enhance caffeine reduction. The results indicate the potential for using SBR as an effective and environmentally friendly method of caffeine removal. The study involved synthetic wastewater; hence, further research is needed on real samples.
References
Adamczyk, M., Kamińska, G., & Bohdiewicz, J. (2018). Wpływ stężenia polimeru i nanorurek węglowych na retencję kofeiny w procesie ultrafiltracji. Proceedings of ECOpole, 12. https://doi.org/10.2429/proc.2018.12(2)035 (in Polish).
Bujak, M., Kudlek, E., Lempart, A., & Dudziak, M. (2018). Wpływ mocy lamp UV na powstawanie ubocznych produktów uzdatniania wody basenowej. VII Międzynarodowa Konferencja Naukowa Inżynieria Środowiska–Młodym Okiem, 20. (in Polish).
Czech, B. (2012). Usuwanie farmaceutyków z wód i ścieków z wykorzystaniem metod adsorpcyjnych i fotokatalitycznych. Absorbenty i Katalizatory. Wybrane Technologie a Środowisko, 443-452. (in Polish).
Ijanu, E. M., Kamaruddin, M. A., & Norashiddin, F. A. (2020). Coffee processing wastewater treatment: a critical review on current treatment technologies with a proposed alternative. Applied Water Science, 10.1, 11. https://doi.org/10.1007/s13201-019-1091-9
Jagoda, A., Dąbrowska, B., & Żukowski, W. (2010). Kofeina jako wskaźnik antropogenicznego zanieczyszczenia środowiska-metody oznaczania. V Krakowska Konferencja Młodych Uczonych, 23(25), 255-263. (in Polish).
Kudlek, E. (2020). Wpływ materii organicznej na rozkład zanieczyszczeń szczególnie niebezpiecznych w środowisku wodnym. Proceedings of ECOpole, 14.1, 97-105. (in Polish). https://doi.org/10.2429/proc.2020.14(1)010
Kudlek, E. A., & Dudziak, M. (2017). The influence of selected organic micropollutants on water ecosystems. Ecological Engineering & Environmental Technology, 18.3, 83-90. https://doi.org/10.12912/23920629/70261
Lempart, A., Kudlek, E., & Dudziak, M. (2019). Przemiany farmaceutyków w wodzie basenowej. Proceedings of ECOpole, 13. https://doi.org/10.2429/proc.2019.13(1)013 (in Polish).
Miksch, K., Felis, E., Kalka, J., Sochacki, A., & Drzymała, J. (2016). Mikrozanieczyszczenia w środowisku–występowanie, interakcje, usuwanie. Rocznik Ochrona Środowiska. https://ros.edu.pl/index.php/pl/?view=article&id=523:mikrozanieczyszczenia-w-srodowisku-wystepowanie-interakcje-usuwanie&catid=44 (in Polish).
Próba, M. (2013). Wybrane antropogeniczne czynniki zanieczyszczenia wód powierzchniowych. Analiza zjawiska. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 16(1), 113-124. (in Polish).
Skorupa, A. (2024). The coffee industry and environmental protection: New trends in wastewater treatment In M. Bogacka (Ed.), Contemporary problems of power engineering and environmental protection 2023 (pp. 202-209). Silesian University of Technologies. https://repolis.bg.polsl.pl/dlibra/publication/90122/edition/80083/content
Skorupa, A. (2025b). Filtracja membranowa jako uzupełnienie sorpcji na węglu aktywnym w procesie oczyszczania ścieków, In E. Brągoszewska & M. Lewandowski (Eds.) Współczesne Problemy Ochrony Środowiska i Energetyki 2024 (pp. 393-398). Silesian University of Technologies. (in Polish).
Skorupa, A., & Worwąg, M. (2022). Management and use of by-products from coffee bean processing. In M. Smol (Ed.), New Insights into the Green Deal Strategies (pp. 63–77). Mineral and Energy Economy Research Institute PAS – Publishing House. Green-Deal-2023-final-1.pdf
Skorupa, A., Worwąg, M., & Kowalczyk, M. (2023). Coffee Industry and Ways of Using By-Products as Bioadsorbents for Removal of Pollutants. Water, 15(1), 112. https://doi.org/10.3390/w15010112
Skorupa, A., Worwąg, M., & Kowalczyk, M. (2025a). Analysis of the effect of caffeine on the efficiency of wastewater treatment processes by integrated methods. Desalination and Water Treatment, 322, 101198. https://doi.org/10.1016/j.dwt.2025.101198
Yang, X., Flowers, R. C., Weinberg, H. S., & Singer, P. C. (2011). Occurrence and removal of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in an advanced wastewater reuse facility. Water Research, 45(16), 5218–5228. https://doi.org/10.1016/j.watres.2011.07.026
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Copyright (c) 2025 Economics and Environment