Name: 低温マイクロ波支援によるウィローウッド燃料排出量の削減補助熱炭化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: 学ぶウィロー材の低温マイクロ波水熱炭化による排出前駆体除去法。有機酸触媒を用いてバイオマスを改質し、クリーン燃焼向け燃料特性を向上させる持続可能なエネルギー技術を探索する。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

作者は、テクニカルサポートのためにクリストフ・ヴァルト、マイケル・ラス、カローラ Lepski、ジュリアン・テハダ、ライナー・ Kirchhof 博士に感謝したいとしています。この研究は、BMBF (プロジェクト BiCoLim-バイオ可燃物 Limpios) によって助成された。

1. 試料材料の調製
<ol><li>収穫5歳の柳、クローンタイプの「Tordes」 ([ヤナギ schwerinii x s. viminalis] × vim.)、高さ12− 14 m、乳房径約15cm。</li>
	<li>木材をチップし、105° c で24時間の窯乾燥機でチップを乾燥させます。</li>
	<li>木材チップを切削ミルで切り、遠心ミルで 0.12 mm の粒径に粉砕します。</li>
</ol>2. マイクロ波補助熱水炭化
<ol><li>850 W の電子レンジと、2455 MHz のマグネトロン周波数を使用してください。</li>
	<li>場所500は、スパチュラで 50 mL ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) 反応容器中のステップ1.3 から原料の mg を置きます。10 mL の脱塩水水を加えます。キャップの圧力バルブがキャップの縁と同じレベルになるように、反応容器のキャップをねじ込みます。</li>
	<li>各処理温度については、原料を用いた12個の反応槽を電子レンジに入れ、オーブンを閉じます。</li>
	<li>3つの温度のマイクロ波で3つの温度プログラムを設定します: 150 ° c (ランプ + 12.5 ° c min-1、ホールド 60 min、ピークパワー 50%)、170° c (ランプ + 9.6 ° c 分-1、ホールド 60 min、ピークパワー 80%)、および185° c (ランプ + 5.3 ° c min-1、ホールド30分、ランプ-1.1 ° c 分-1 ~ 150 ° c、ピークパワー 100%)。各単一のプログラムのための電子レンジを開始します。</li>
	<li>プログラムが完了したら、反応容器を取り除き、冷却して再活性化させます。その後、内部の圧力を解放した後、ヒュームの食器棚の下でそれらを開きます。</li>
	<li>各反応容器に2回蒸留水の 35 mL を加えます。遠心分離機シリンダーに各容器に溶液を注ぎ、10分間 1714 x gで遠心分離します。</li>
	<li>プロセス水を別のチューブに排水し、pH およびガスクロマトグラフィー質量分析 (GC-MS) 解析のために-5 ° c で凍結保存します。</li>
	<li>残りの biocoal ペレットを-5 ° c で遠心分離シリンダーを凍結します。その後、biocoal ペレットを取り出し、24時間105° c で乾燥させます。 biocoal ペレットを計量し、MAHC 処理によって誘発される体重減少を計算します。</li>
	<li>各温度 (48 の反応容器) につき4回の手順を繰り返して、その後の解析に十分な biocoal (約 22 g) を生成します。</li>
</ol>3. 灰含有量の決定
<ol><li>個別に20個の空のセラミック料理を量ります。各1グラムのサンプル (原料の 5 x 1 g、および各温度処理から 5 x 1g の biocoal) を加えます。 注: 皿にラベルを付けることができないので、オーブンの容器の配置のために計画を描かなければなりません。</li>
	<li>開陶皿をマッフル炉に入れ、炉を閉める。</li>
	<li>マッフル炉のための温度プログラムをプログラムする (+ 6 ° c の min-1からの25° c への250° c、60 min、+ 10 ° c min-1に550° c、保持 120 min) を握り、プログラムを開始しなさい。</li>
	<li>プログラムが完了した後、マッフル炉を105° c まで冷却させなさい。その後、炉を開き、セラミック料理を取り出します。</li>
	<li>シリカゲルからなる乾燥剤を充填した抽出器 (材料表) にセラミックディッシュを配置します。デシケーターを閉め、真空ポンプの助けを借りて真空乾燥させます。</li>
	<li>冷却の24時間後にセラミック料理を取り出します。灰を含むセラミック皿を計量し、空のセラミック皿の重量を減算することにより、灰の重量を計算します。</li>
	<li>灰の重量を原料または biocoal の乾燥質量で割ってパーセントで灰含量を求める。</li>
</ol>4. より高いと低い加熱値の決定
<ol><li>熱量計の水ポンプをアクティブにし、熱量計に 99.5% の酸素を供給するために酸素バルブを開きます。</li>
	<li>グルコースの1g の重量を量り、46479 J/g の定義された発熱量が付いているプラスチックサンプル袋にそれを置きなさい。熱量爆弾の燃焼るつぼにサンプル袋を入れます。</li>
	<li>爆弾の底に2倍の脱イオン水を 5 mL 加え、爆弾をねじ込みます。熱量計に爆弾を入れて、熱量計を閉じます。</li>
	<li>サンプルの重量を入力し、サンプルバッグの方法に設定を変更します。熱量計を開始します。</li>
	<li>測定が完了したら、爆弾を取り出し、逆さまに回し、1分間ゆっくりと振ってください。</li>
	<li>爆弾を緩め、2回脱塩水水を 5 mL 除去し、その後のイオンクロマトグラフィー分析のためにスクリューキャップ容器に保管する。</li>
	<li>手順 4.2 ~ 4.6 を3回繰り返して、キャリブレーション標準を取得します。</li>
	<li>各 MAHC biocoal (150 ° c、170° c、185° c) と原料を使用して、ステップ4.2 −4.6 を5回繰り返します。</li>
	<li>次の式40を使用して、低い発熱値を計算します。 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq2.jpg"> LHV がより低い加熱値である場合、HHV はステップ4.4 において熱量計から得られるより高い加熱値であり<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq3.jpg"> 、ωは元素分析から得られる水素含有量である。</li>
</ol>5. 塩素の定量化のためのイオンクロマトグラフィー
注: 分析前にイオンクロマトグラフのキャリブレーションを確認してください。
<ol><li>ステップ4.8 から 5 mL の溶液を取り出し、50 mL の容積式マスクに2回脱塩水水の 45 mL を加えます。</li>
	<li>サンプルの吸引管をサンプル容器に挿入し、注射器でサンプルの約 3 mL を前列に引きます。解析の実行を開始します。</li>
	<li>メーカーの指示に従って測定を行ってください。</li>
	<li>セクション4で準備した各サンプルについて、ステップ5.2 および5.3 を繰り返してください。</li>
</ol>O/C および H/C 比の決定のための元素分析
<ol><li>測定するサンプルについては、計器のマニュアルから適切な方法を選択してください。</li>
	<li>デバイスのキャリブレーションに必要なすべての 20 mg のスルホンアミド標準とブランクを作成します。</li>
	<li>材料サンプルを調製するには、マイクロバランス上の錫箔に 20 mg のサンプルを入れてください。錫箔上のサンプルを計量し、サンプルの周りに箔を閉じて、可能な限り少ない空気を含むようにパッケージを押してください。その後、サンプルごとにこの5x を繰り返します。 注: バイオ炭サンプルを分析できるようにするために、サンプルの量として三酸化タングステンの同じ量を1:1 の比率で添加しなければなりません。これは、バイオ炭の不足している酸素を補うために、元素分析装置で完全な燃焼を確保するために必要です。</li>
	<li>エレメンタルアナライザのオートサンプラーに調製したサンプルを挿入します。</li>
	<li>元素分析装置の燃焼室用の酸素とヘリウム弁を開きます。</li>
	<li>デバイスが指定した温度に達したときに解析を開始します。この場合、温度が900° c に達するまで待ちます。</li>
	<li>スルホンアミド標準重量 (ステップ 6.2) によってスルホンアミド標準の各要素のモルを計算し、それぞれの要素の1モルの重量。</li>
	<li>ステップ6.7、およびそれぞれのピーク領域から得られたスルホンアミドの C、H、S、N のモル間の関係を計算します。</li>
	<li>ステップ3.7 から得られたサンプル灰含量を、全サンプル重量から差し引く。</li>
	<li>スルホンアミド標準および試料中のそれぞれの元素ピーク領域を比較し、スルホンアミド内の各元素のモルを掛けることにより、試料中の元素のモルを得る。</li>
	<li>サンプル中の C、H、S、および N の重量を計算するには、ステップ6.10 から得られた要素のモルに、周期表からの要素のそれぞれのモル質量を掛ける。</li>
	<li>サンプル中の酸素の重量を計算し、ステップ6.9 から得られた灰遊離サンプル塊を用いて、ステップ6.11 から得られる C、H、N、および S の重量を差し引いた。</li>
	<li>原料と MAHC biocoal サンプルのモル H/C と O/C 比を計算します。</li>
</ol>7. 誘導結合プラズマ光学発光分光法
<ol><li>重量400乾燥原料または MAHC biocoal の mg とスパチュラで 50 mL PTFE 反応容器に入れます。3 mL の 69% 硝酸と 9 mL の 35% の塩酸を加えます。</li>
	<li>キャップの圧力バルブがキャップの縁と同じレベルになるように、反応容器のキャップをねじ込みます。</li>
	<li>分析するサンプルの反応容器を電子レンジで入れ、オーブンを閉じます。</li>
	<li>有機材料の完全な劣化のための温度プログラムをプログラム: ランプ + 15.5 ° c 分-1 〜200° c、ホールド30分、クールダウン180° c、5分間保持、電子レンジを開始します。</li>
	<li>プログラムが完了したら、反応容器を取り除き、冷却して再活性化させます。その後、内部の圧力を解放した後、ヒュームの食器棚の下に容器を開きます。</li>
	<li>50 mL の電球シリンダーにサンプルを注ぎます。その後、イオン交換水2回で反応槽を十分にすすいで、電球シリンダーに移します。すべてのサンプルの偶数の希釈を確実にするために、2回脱イオン水で 50 mL マークにシリンダーをトップ。</li>
	<li>ステップ7.6 からのサンプルを150μ m の網のろ過紙とろ過しなさい。50ミリリットルの円錐形遠心管内に濾液を充填する。</li>
	<li>標準サンプルを autoinjector のサブベースに入れます。標準的なサンプルは、既知の濃度 (0.0001 ppm、0.001 ppm、0.1 ppm、1 ppm 10 ppm、20 ppm、50 ppm) であり、定量化される元素 (Ca、As、B、a、Fe、Se、Zn、Ag、Al、Ba、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Ga、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、Pb、Rb、Sr、Te、Tl、V)。</li>
	<li>サンプルを autoinjector の再分析に入れ、同じパラメータを使用して ICP-OES 解析を実行します。</li>
	<li>OES 分析後、ステップ7.8 の標準サンプルから得られた較正曲線に基づいて、mg/kg で自動的に計算されたソフトウェアから元素濃度を取得します。</li>
	<li>生成された biocoal の元素濃度の減少を計算します。 <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq4.jpg"> バイオマスの中には、バイオマスと濃度の元素濃度があります。石炭は biocoal の元素濃度である。</li>
</ol>8. HTC プロセス水の pH の測定
<ol><li>原料および3つの biocoals の MAHC 処理 (ステップ 2.7) から各液体画分を4つのそれぞれのビーカーに充填する。</li>
	<li>標準溶液で pH プローブを較正します。</li>
	<li>原料と3つの MAHC biocoals の液体分画の pH を測定します。</li>
</ol>9. ガスクロマトグラフィー-質量分析
<ol><li>MAHC 処理 (ステップ 2.7) からの液体分画を150μ m メッシュフィルターペーパーで濾過します。濾過した液体画分の1Ml に 20 mL のメタノールを加えます。</li>
	<li>200μ l を GC-MS オートサンプラーバイアルに転写し、バイアルを GC-MS オートサンプラーに入れます。</li>
	<li>フルフラールと 5-methylfurfural (分析グレード) を 10-2, 10-3, 10-4, 10-5までメタノールで希釈します。</li>
	<li>GC-MS オートサンプラーの標準を置き、パラメータとそれらを分析しなさい: 230 ° c の注入器の温度および1:40 の割れ目の1つのμ l の注入の容積;5MS は15の m の長さおよび 0.25 mm のフィルムの厚さの非両極コラム (材料のテーブル) を使用する;温度プログラム30° c、ホールド2分、ランプ + 40 ° c/分 ~ 250 ° c、ホールド2分。35−400の m/z 範囲のスキャンモードで 70 mV と MS 検出器でイオン化し、0.3 s でそれぞれスキャンします。</li>
	<li>総イオン数 (TIC) ピーク領域と化合物濃度によって較正曲線を確立します。</li>
	<li>準備された HTC biocoal 液相サンプルを同じ分析パラメータで実行し、標準の保持時間とスペクトルライブラリ内のスペクトルの一致によってフルフラールと 5 methylfurfural を識別します。</li>
	<li>計算された較正曲線 (ステップ 9.6) を使用して、フルフラールおよび 5-methylfurfural のサンプルピーク領域を挿入することにより、フルフラールおよび methylfurfural の濃度を測定します。</li>
</ol>10. 統計
<ol><li>「シャピロ Wilks テスト」を使用して、正規分布のデータを分析します。</li>
	<li>正規分布ではないデータ・セットの場合はマン・ホイットニーの U 検定を、正規分布のデータ・セットの場合は t 検定を使用して、データ・セット間の有意な差を見つけます。 注: 1 つのデータ・セットが正規分布で、もう一方がない場合は、マン・ホイットニー U 検定を使用します。</li>
</ol>

<ol><li>Li, C., Zhao, Z. K., Cai, H., Wang, A., Zhang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-promoted+conversion+of+concentrated+fructose+into+5-hydroxymethylfurfural+in+ionic+liquids+in+the+absence+of+catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+and+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Microwave-promoted conversion of concentrated fructose into 5-hydroxymethylfurfural in ionic liquids in the absence of catalysts.</a> Biomass and Bioenergy. 35 (5), 2013-2017 (2011).</li>
<li>Möller, M., Harnisch, F., Schröder, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-assisted+hydrothermal+degradation+of+fructose+and+glucose+in+subcritical+water%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+and+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Microwave-assisted hydrothermal degradation of fructose and glucose in subcritical water.</a> Biomass and Bioenergy. 39, 389-398 (2012).</li>
<li>Guiotoku, M., Rambo, C. R., Hansel, F. A., Magalhães, W. L. E., Hotza, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-assisted+hydrothermal+carbonization+of+lignocellulosic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Letters%22%5BJournal%5D)">Microwave-assisted hydrothermal carbonization of lignocellulosic materials.</a> Materials Letters. 63 (30), 2707-2709 (2009).</li>
<li>Guiotoku, M., Rambo, C. R., hansel, F. A., Magalhães, W. L. E., Hotza, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-assisted+hydrothermal+carbonization+of+lignocellulosic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Letters%22%5BJournal%5D)">Microwave-assisted hydrothermal carbonization of lignocellulosic materials.</a> Materials Letters. (63), 2707-2709 (2009).</li>
<li>Kannan, S., Gariepy, Y., Raghavan, G. S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+and+characterization+of+hydrochar+produced+from+microwave+hydrothermal+cabonization+of+fish+waste%5BTitle%5D)+AND+%22Waste+Management%22%5BJournal%5D)">Optimization and characterization of hydrochar produced from microwave hydrothermal cabonization of fish waste.</a> Waste Management. , 159-168 (2017).</li>
<li>Elaigwu, S. E., Greenway, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-assisted+and+conventional+hydrothermal+carbonization+of+lignocellulosic+waste+material%3A+Comparison+of+the+chemical+and+structural+properties+of+the+hydrochars%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Analytical+and+Applied+Pyrolysis%22%5BJournal%5D)">Microwave-assisted and conventional hydrothermal carbonization of lignocellulosic waste material: Comparison of the chemical and structural properties of the hydrochars.</a> Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 118, 1-8 (2016).</li>
<li>Elaigwu, S. E., Greenway, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-assisted+hydrothermal+carbonization+of+rapeseed+husk%3A+A+strategy+for+improving+its+solid+fuel+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel+Processing+Technology%22%5BJournal%5D)">Microwave-assisted hydrothermal carbonization of rapeseed husk: A strategy for improving its solid fuel properties.</a> Fuel Processing Technology. 149, 305-312 (2016).</li>
<li>Chen, W. -H., Ye, S. -C., Sheen, H. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+carbonization+of+sugarcane+bagasse+via+wet+torrefaction+in+association+with+microwave+heating%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+technology%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal carbonization of sugarcane bagasse via wet torrefaction in association with microwave heating.</a> Bioresource technology. 118, 195-203 (2012).</li>
<li>Nizamuddin, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Upgradation+of+chemical%2C+fuel%2C+thermal%2C+and+structural+properties+of+rice+husk+through+microwave-assisted+hydrothermal+carbonization%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+science+and+pollution+research+international%22%5BJournal%5D)">Upgradation of chemical, fuel, thermal, and structural properties of rice husk through microwave-assisted hydrothermal carbonization.</a> Environmental science and pollution research international. 25 (18), 17529-17539 (2018).</li>
<li>Nizamuddin, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+overview+of+microwave+hydrothermal+carbonization+and+microwave+pyrolysis+of+biomass%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+in+Environmental+Science+and+Bio%2FTechnology%22%5BJournal%5D)">An overview of microwave hydrothermal carbonization and microwave pyrolysis of biomass.</a> Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 17 (4), 813-837 (2018).</li>
<li>Dallinger, D., Kappe, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-assisted+synthesis+in+water+as+solvent%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+reviews%22%5BJournal%5D)">Microwave-assisted synthesis in water as solvent.</a> Chemical reviews. 107 (6), 2563-2591 (2007).</li>
<li>Qi, X., Watanabe, M., Aida, T. M., Smith, J. R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Catalytic+dehydration+of+fructose+into+5-hydroxymethylfurfural+by+ion-exchange+resin+in+mixed-aqueous+system+by+microwave+heating%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Catalytic dehydration of fructose into 5-hydroxymethylfurfural by ion-exchange resin in mixed-aqueous system by microwave heating.</a> Green Chemistry. 10 (7), 799(2008).</li>
<li>Nüchter, M., Ondruschka, B., Bonrath, W., Gum, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave+assisted+synthesis+-+a+critical+technology+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chem%22%5BJournal%5D)">Microwave assisted synthesis - a critical technology overview.</a> Green Chem. 6 (3), 128-141 (2004).</li>
<li>Schanche, J. -S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave+synthesis+solutions+from+personal+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Diversity%22%5BJournal%5D)">Microwave synthesis solutions from personal chemistry.</a> Molecular Diversity. 7 (2-4), 291-298 (2003).</li>
<li>Kappe, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+microwave+heating+in+modern+organic+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+%28International+ed.+in+English%29%22%5BJournal%5D)">Controlled microwave heating in modern organic synthesis.</a> Angewandte Chemie (International ed. in English). 43 (46), 6250-6284 (2004).</li>
<li>Gronnow, M. J., White, R. J., Clark, J. H., Macquarrie, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+Efficiency+in+Chemical+Reactions%3A+A+Comparative+Study+of+Different+Reaction+Techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Process+Research+%26+Development%22%5BJournal%5D)">Energy Efficiency in Chemical Reactions: A Comparative Study of Different Reaction Techniques.</a> Organic Process Research & Development. 9 (4), 516-518 (2005).</li>
<li>Kruse, A., Dahmen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+biomass+conversion%3A+Quo+vadis%3F%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Supercritical+Fluids%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal biomass conversion: Quo vadis?</a> The Journal of Supercritical Fluids. 134, 114-123 (2018).</li>
<li>Reza, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+Carbonization+of+Biomass+for+Energy+and+Crop+Production%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal Carbonization of Biomass for Energy and Crop Production.</a> Applied Bioenergy. 1 (1), (2014).</li>
<li>Libra, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+carbonization+of+biomass+residuals%3A+a+comparative+review+of+the+chemistry%2C+processes+and+applications+of+wet+and+dry+pyrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Biofuels%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal carbonization of biomass residuals: a comparative review of the chemistry, processes and applications of wet and dry pyrolysis.</a> Biofuels. 2 (1), 71-106 (2011).</li>
<li>Reza, M. T., Uddin, M. H., Lynam, J. G., Hoekman, S. K., Coronella, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+carbonization+of+loblolly+pine%3A+reaction+chemistry+and+water+balance%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+Conversion+and+Biorefinery%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal carbonization of loblolly pine: reaction chemistry and water balance.</a> Biomass Conversion and Biorefinery. 4 (4), 311-321 (2014).</li>
<li>Funke, A., Ziegler, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+carbonization+of+biomass%3A+A+summary+and+discussion+of+chemical+mechanisms+for+process+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biofuels%2C+Bioproducts+and+Biorefining%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal carbonization of biomass: A summary and discussion of chemical mechanisms for process engineering.</a> Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 4 (2), 160-177 (2010).</li>
<li>Kruse, A., Funke, A., Titirici, M. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+conversion+of+biomass+to+fuels+and+energetic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Current+opinion+in+chemical+biology%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal conversion of biomass to fuels and energetic materials.</a> Current opinion in chemical biology. 17 (3), 515-521 (2013).</li>
<li>Reza, M. T., Lynam, J. G., Uddin, M. H., Coronella, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+carbonization%3A+Fate+of+inorganics%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+and+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal carbonization: Fate of inorganics.</a> Biomass and Bioenergy. 49, 86-94 (2013).</li>
<li>Zhang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+study+on+fuel+properties+of+hydrochars+produced+from+corn+stalk+and+corn+stalk+digestate%5BTitle%5D)+AND+%22Energy%22%5BJournal%5D)">Comparison study on fuel properties of hydrochars produced from corn stalk and corn stalk digestate.</a> Energy. 165, 527-536 (2018).</li>
<li>Huang, Y. -B., Yang, Z., Dai, J. -J., Guo, Q. -X., Fu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+high+quality+fuels+from+lignocellulose-derived+chemicals%3A+a+convenient+C-C+bond+formation+of+furfural%2C+5-methylfurfural+and+aromatic+aldehyde%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Production of high quality fuels from lignocellulose-derived chemicals: a convenient C-C bond formation of furfural, 5-methylfurfural and aromatic aldehyde.</a> RSC Advances. 2 (30), 11211(2012).</li>
<li>Van de Vyver, S., Geboers, J., Jacobs, P. A., Sels, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Advances+in+the+Catalytic+Conversion+of+Cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22ChemCatChem%22%5BJournal%5D)">Recent Advances in the Catalytic Conversion of Cellulose.</a> ChemCatChem. 3 (1), 82-94 (2011).</li>
<li>Delidovich, I., Leonhard, K., Palkovits, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+and+hemicellulose+valorisation%3A+an+integrated+challenge+of+catalysis+and+reaction+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Cellulose and hemicellulose valorisation: an integrated challenge of catalysis and reaction engineering.</a> Energy & Environmental Science. 7 (9), 2803(2014).</li>
<li>Sevilla, M., Fuertes, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+production+of+carbon+materials+by+hydrothermal+carbonization+of+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">The production of carbon materials by hydrothermal carbonization of cellulose.</a> Carbon. 47 (9), 2281-2289 (2009).</li>
<li>Yao, Z., Ma, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+co-hydrothermal+carbonization+on+polyvinyl+chloride+wastes+with+bamboo%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+technology%22%5BJournal%5D)">Characteristics of co-hydrothermal carbonization on polyvinyl chloride wastes with bamboo.</a> Bioresource technology. 247, 302-309 (2018).</li>
<li>Funke, A., Ziegler, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+carbonization+of+biomass%3A+A+summary+and+discussion+of+chemical+mechanisms+for+process+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biofuels%2C+Bioproducts+and+Biorefining%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal carbonization of biomass: A summary and discussion of chemical mechanisms for process engineering.</a> Biofuels, Bioproducts and Biorefining. (4), 160-177 (2010).</li>
<li>Liu, Z., Balasubramanian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Upgrading+of+waste+biomass+by+hydrothermal+carbonization+%28HTC%29+and+low+temperature+pyrolysis+%28LTP%29%3A+A+comparative+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Energy%22%5BJournal%5D)">Upgrading of waste biomass by hydrothermal carbonization (HTC) and low temperature pyrolysis (LTP): A comparative evaluation.</a> Applied Energy. 114, 857-864 (2014).</li>
<li>Khalsa, J., Döhling, F., Berger, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Foliage+and+Grass+as+Fuel+Pellets-Small+Scale+Combustion+of+Washed+and+Mechanically+Leached+Biomass%5BTitle%5D)+AND+%22Energies%22%5BJournal%5D)">Foliage and Grass as Fuel Pellets-Small Scale Combustion of Washed and Mechanically Leached Biomass.</a> Energies. 9 (5), 361(2016).</li>
<li>Saddawi, A., Jones, J. M., Williams, A., Le Coeur, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commodity+Fuels+from+Biomass+through+Pretreatment+and+Torrefaction%3A+Effects+of+Mineral+Content+on+Torrefied+Fuel+Characteristics+and+Quality%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Fuels%22%5BJournal%5D)">Commodity Fuels from Biomass through Pretreatment and Torrefaction: Effects of Mineral Content on Torrefied Fuel Characteristics and Quality.</a> Energy & Fuels. 26 (11), 6466-6474 (2012).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Energie+aus+Biomasse%3A+Grundlagen%2C+Techniken+und+Verfahren%22">Energie aus Biomasse: Grundlagen, Techniken und Verfahren</a>. Kaltschmitt, M., Hartmann, H., Hofbauer, H. , Springer Vieweg. (2016).</li>
<li>Fengel, D., Wegener, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFengel%2C+D+%22Wood%3A+Chemistry%2C+Ultrastructure%2C+Reactions%22">Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions</a>. , Walter de Gruyter. Berlin. (1989).</li>
<li>Obernberger, I., Thek, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+characterisation+and+chemical+composition+of+densified+biomass+fuels+with+regard+to+their+combustion+behaviour%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+and+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Physical characterisation and chemical composition of densified biomass fuels with regard to their combustion behaviour.</a> Biomass and Bioenergy. 27 (6), 653-669 (2004).</li>
<li>Kenney, W. A., Sennerby-Forsse, L., Layton, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+biomass+quality+research+relevant+to+the+use+of+poplar+and+willow+for+energy+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass%22%5BJournal%5D)">A review of biomass quality research relevant to the use of poplar and willow for energy conversion.</a> Biomass. 21 (3), 163-188 (1990).</li>
<li>Tharakan, P. J., Volk, T. A., Abrahamson, L. P., White, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+feedstock+characteristics+of+willow+and+hybrid+poplar+clones+at+harvest+age%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+and+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Energy feedstock characteristics of willow and hybrid poplar clones at harvest age.</a> Biomass and Bioenergy. 25 (6), 571-580 (2003).</li>
<li>Liu, Z., Quek, A., Balasubramanian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+fuel+pellets+from+woody+biomass%2C+agro-residues+and+their+corresponding+hydrochars%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Energy%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of fuel pellets from woody biomass, agro-residues and their corresponding hydrochars.</a> Applied Energy. , 1315-1322 (2014).</li>
<li>Technischen Komitee ISO/TC 238. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22%22Solid+biofuels%22+und+Technisches+Komitee+CEN%2FTC+335+%22Biogene+Festbrennstoffe%22+Solid+biofuels+-+Determination+of+calorific+value+%28ISO+18125%3A2017%29%3B+German+version+EN+ISO+18125%3A2017%22">"Solid biofuels" und Technisches Komitee CEN/TC 335 "Biogene Festbrennstoffe" Solid biofuels - Determination of calorific value (ISO 18125:2017); German version EN ISO 18125:2017</a>. , Beuth. Berlin. (2017).</li>
<li>Kambo, H. S., Dutta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+review+of+biochar+and+hydrochar+in+terms+of+production%2C+physico-chemical+properties+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+and+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">A comparative review of biochar and hydrochar in terms of production, physico-chemical properties and applications.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 45, 359-378 (2015).</li>
<li>Knappe, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+temperature+microwave+assisted+hydrothermal+carbonization+%28MAHC%29+reduces+combustion+emission+precursors+in+short+rotation+coppice+willow+wood%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Analytical+and+Applied+Pyrolysis%22%5BJournal%5D)">Low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) reduces combustion emission precursors in short rotation coppice willow wood.</a> Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 134, 162-166 (2018).</li>
<li>Liu, Z., Quek, A., Kent Hoekman, S., Balasubramanian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+solid+biochar+fuel+from+waste+biomass+by+hydrothermal+carbonization%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Production of solid biochar fuel from waste biomass by hydrothermal carbonization.</a> Fuel. 103, 943-949 (2013).</li>
<li>Hoekman, S. K., Broch, A., Robbins, C., Zielinska, B., Felix, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+carbonization+%28HTC%29+of+selected+woody+and+herbaceous+biomass+feedstocks%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+Conversion+and+Biorefinery%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal carbonization (HTC) of selected woody and herbaceous biomass feedstocks.</a> Biomass Conversion and Biorefinery. 3 (2), 113-126 (2013).</li>
</ol>

作者は何も開示することはありません。

MAHC は熱処理の異なった強度を適用することによって化学分解のステップの微分を可能にする。したがって、質量損失、O/C − H/C 比、加熱値、灰成分減少、プロセス水の pH 上昇及びプロセス水の furans の蓄積との相互作用を評価することができる。従来の HTC 原子炉法に MAHC 方法の利点は、マイクロ波を介した熱伝導に基づいており、全体の反応器容積を貫通し、microlevel に熱を伝達するのではなく、巨視的な層によって反応器の体積を加熱することである。異なる温度10。これにより、それぞれのモノマーの脱水および脱カルボキシル化によって主に引き起こされた3つの異なる劣化段階の同定が可能となった。ヘミセルロースの加水分解と脱アセチル化は、バイオマスの H/C 比をわずかに増加させ、この実験では150° c でこれらの反応を分離することはできなかった。第2の温度ステップ (150 −170° c) は、脱カルボキシル化による O/C 比の低下を誘発した。H/C 比の減少は並列脱水を示唆した。170と185° c の間には、O/C 比のわずかな変化がありましたが、H/C 比の相対減...

熱水炭化 (MAHC) のためのマイクロ波の応用は、フルクトース、グルコース1、2またはセルロース3のようなバイオマスモデル化合物の熱化学変換、および有機基質のために使用されました。好ましくは廃棄物4、5、6、7、8、9、10である。マイクロ波の利用は、主に誘電性溶媒11,12の熱損失を通じて処理されたバイオマス2,10の加熱も可能にするので有利であるが、マイクロ波は直接化学結合を破壊し、反応を誘導するために十分なエネルギーを転送しません13.マイクロ波は、HTC 原子炉容器の全反応容積を貫通し、エネルギーを直接材料に伝達するので、従来の反応器では不可能であり、鋼マントルの高い加熱能力によるより遅い加熱速度を示すサンプル自体は14です。マイクロ波による試料の水分子の励起によってプロセス制御が改善され、マイクロウェーブ炉内の温度が11,14,15とクールダウン後に均等に分布反応ははるかに高速です。さらに、従来の反応器は、加熱中に発生する化学反応をはるかに遅くし、最終的な温度に通常割り当てられている結果をバイアスすることができます。MAHC リアクターの改善されたプロセス制御は選択した HTC の反作用 (例えば、脱水または脱カルボキシル化) の温度の依存性の精密な精緻化を可能にする。HTC-リアクター容積における均一な温度分布のもう1つの利点は、内部の反応器壁2上に固定化された粒子と完全に炭化した微粒子の接着力が低いことである。しかし、水は、より高い温度でのマイクロ波吸光度の減少を示す平均的なマイクロ波吸収溶媒のみであり、達成可能な最大温度を制限する。この否定的な効果は、酸が HTC プロセス中に生成されたとき、または個 (イオンまたは極性種) 治療前に添加されるときに補償されます。マイクロ波誘起反応は、一般的に11,15のより高い製品収率と、サンドベッド触媒反応12と比較してフルクトースからの 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) の特に示す。彼らはまた、従来の加熱方法15,16よりもはるかに優れたエネルギーバランスを持っています。
熱水炭化の基本的な化学的概念は、バイオマスの分解および連続重合である。これらの複雑な相互作用の過程で、組織は酸素を枯渇させ、加熱値を増加する。最初に、ヘミセルロースおよびセルロースのポリマーは、糖モノマー17に加水分解されるが、低温では主にヘミセルロース18、19、20、21に影響を及ぼす。HTC の反応の初期段階では、糖アルデヒドとヘミセルロースの脱アセチル化の変換から有機酸が形成されます。これらの酸は、酢酸、乳酸、レブリン、アクリルまたはギ酸20、21、22であることができ、反応器内の応答水の pH を低下させる。解離により、プロセス水中のイオン生成物を増加させる遊離マイナスイオンを形成する。増加するイオン製品は、バイオマス中の灰の主要成分である陽イオンの解決を可能にします。このメカニズムによって、組織は、放出前駆体およびスラグ形成剤 (例えば、カリウム、ナトリウム、カルシウム、塩素および重金属)23、24から枯渇する。
形成された有機酸は、furans に糖モノマーの脱水をサポートすることができる。共通の砂糖脱水製品は、プラットフォーム製品 (例えば、生体高分子の合成) として機能する、化学工業のための実行可能な製品でフルフラールと 5 hydroxymethylfurfural です。5-Methylfurfural は、セルロース25、26 、または 5-hydroxymethylfurfural27からの触媒反応によって形成することができる。バイオポリマー合成は、制御された条件下で人工 repolymerization であるが、furans はまた、MAHC 反応器の複雑な化学環境における高分子量の芳香族構造を凝縮、重合および形成することができる。改質された有機化合物と無機物と変性木質細胞マトリックスとの相互作用は、反応系20の複雑さを増す。フラン重合反応経路は、アルドール縮合または/および分子間脱水18,20を採用し、疎水性シェルとより親水性コア28を有する hydrochar 粒子を降伏させる。バイオマス粒子が完全に分解して repolymerized か、バイオマス粒子が炭化の鋳型として機能しているかは、まだ明らかになっていない。しかしながら、分解および repolymerization 反応は、脱水および脱カルボキシル化反応を含み、同様に29、30、ブラックカーボンの O/c および H/c 比に向かって van Krevelen 図における降下を誘導する。
他の研究は、従来の反応器ベースの熱水処理31のミネラル還元効果を証明したが、混合された機械的浸出32または水/酢酸アンモニウム/塩酸洗浄33を用いた水洗の、当社研究では、マイクロ波を用いた低温炭化時の鉱物浸出を初めて調査した。この研究は、燃料のアップグレードのための放出前駆体浸出に焦点を当て、それは、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、塩素、硫黄、窒素および重金属の運命を調査します。ファインダスト前駆体は、揮発性の塩 (例えば、KCl または K2SO4) を気体相の高温で形成する。これらの塩が煙道ガスに蓄積すると、亜鉛のような重金属が核形成粒子としてそれらを捕捉することができ、これは粒子成長連鎖反応をもたらす。より低い煙道ガス温度では、塩の凝縮はさらに、粒子の成長を誘発し、煙突からの微細な粉塵の放出を cancerogenous になります。これらの排出量は、現在、バイオマス燃料の持続性を損なう主な要因である。持続可能なエネルギー供給は、高コストのフィルタまたは燃料の減少 (例えば、MAHC による) による減少に依存しています。この研究が実際的なアプローチに従うように、短い回転コピス (SRC) 柳の木は、高い成長率を有する潜在的なバイオエネルギー原料として選ばれました。それはガス化によって自己持続可能な電力供給のための彼らの分野の農民によって、また直接燃焼による熱生成のために成長させることができる。ウィロー SRC の欠点は、低い茎に起因する高い樹皮含量である: 成熟段階での樹皮比.樹皮は、木材34、35、36、37と比較して、鉱物の多くが含まれており、ガスまたは粒子放出38のより高い量を産出します。低温 HTC は、SRC 柳の燃焼特性を改善し、それによって、持続可能な熱と電力供給に貢献することができます。この研究で調査された HTC biocoal のもう一つの重要なパラメータは、そのエネルギー密度、その高い初期燃焼温度とその高い最終燃焼温度39です。

<table><tbody><tr><td>5MS non-polar cloumn</td><td>Thermo Fisher Scientific,Waltham, USA</td><td>TraceGOLD SQC</td><td>GCMS</td></tr><tr><td>9&micro;m ポリビニルアルコール粒子カラム</td><td>Methrom AG, Filderstadt, Germany</td><td>Metrosep A Supp 4 -250/4.0</td><td>イオンクロマトグラフィー</td></tr><tr><td>アルゴン</td><td>Westfalen AG, M&uuml;nster, ドイツ</td><td>UN 1006</td><td>ICP-OES</td></tr><tr><td>熱量計</td><td>IKA-Werke GmbH & Co.KG, シュタウフェン, ドイツ</td><td>C6000</td><td>高低発熱量</td></tr><tr><td>遠心分離機</td><td>Andreas Hettich GmbH & Co.KG, ドイツ</td><td>Rotofix 32 A</td><td></td></tr><tr><td>遠心分離機</td><td>Retsch Technology GmbH, Haan, ドイツ</td><td>ZM 200</td><td></td></tr><tr><td>セラミックディッシュ</td><td>カール・ロスGmbH&Co.KG、カールスルーエ、ドイツ</td><td>XX83.1</td><td>灰分</td></tr><tr><td>切断工場</td><td>Fritsch GmbH、マルクトアイナースハイム、ドイツ</td><td>pulverisette 19</td><td></td></tr><tr><td>D(+)グルコース</td><td>Carl Roth GmbH&Co.KG、カールスルーエ、ドイツ</td><td>X997.1</td><td>高低発熱量</td></tr><tr><td>元素分析装置</td><td>elementar Analysesysteme GmbH、ランゲンゼルボルド、ドイツ</td><td>varioMACRO キューブ</td><td>元素分析</td></tr><tr><td>exicator</td><td>DWK Life Sciences GmbH、ヴェルトハイム、ドイツ</td><td>DURAN DN300</td><td>灰分</td></tr><tr><td>GC-MSシステム</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック、ウォルサム、米国</td><td>Trace 1300</td><td>GCMS</td></tr><tr><td>塩酸</td><td>カールロスGmbH&Co.KG、カールスルーエ、ドイツ</td><td>HN53.3</td><td>ICP-OES</td></tr><tr><td>ICP OES</td><td>Spectro Analytical Instruments GmbH、クレーフェ、ドイツ</td><td>Spectro Blue-EOP- TI</td><td>ICP-OES</td></tr><tr><td>Ion chromatograph</td><td>Methrom GmbH&Co.KG、フィルダーシュタット、ドイツ</td><td>833 ベーシックICプラス</td><td>イオンクロマトグラフィー</td></tr><tr><td>キルン乾燥機</td><td>シェリンガーKG、ヴァインガルテン、ドイツ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>キルン乾燥機</td><td>シェリンガーKG、ワインガルテン、ドイツ</td><td></td><td>灰分</td></tr><tr><td>メッシュ濾紙</td><td>カール・ロスGmbH&Co.KG, カールスルーエ, ドイツ</td><td>L874.1</td><td>ICP-OES</td></tr><tr><td>電子レンジ</td><td>Anton Paar GmbH, グラーツ, オーストリア</td><td>Multiwave Go</td><td></td></tr><tr><td>muffel furnance</td><td>Carbolite Gero GmbH &Co.KG、ノイハウゼン、ドイツ</td><td>AAF 1100</td><td>灰分</td></tr><tr><td>硝酸</td><td>カールロスGmbH&Co.KG、カールスルーエ、ドイツ</td><td>4989.1</td><td>ICP-OES</td></tr><tr><td>酸素</td><td>Westfalen AG, M&uuml;nster, ドイツ</td><td>UN 1072</td><td>高低発熱量</td></tr><tr><td>pHメーター</td><td>ylem Analytics Germany Sales GmbH & Co. KG, Weilheim, Germany</td><td>pH 3310</td><td>pH</td></tr><tr><td>sample bag</td><td>IKA-Werke GmbH & Co.KG, Stauffen, Germany</td><td>C12a</td><td>高低発熱量</td></tr><tr><td>標準 実験室用容器および機器</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>標準サンプル</td><td>Bernd Kraft GmbH, Duisburg, Germany</td><td></td><td>ICP-OES</td></tr><tr><td>sulfonamite</td><td>elementar Analysesysteme GmbH, Langenselbold, Germany</td><td>SLBS4782</td><td>元素分析</td></tr><tr><td>テフロン反応容器</td><td>Anton Paar, オーストリア</td><td>HVT50</td><td></td></tr><tr><td>テフロン反応容器</td><td>Anton Paar, オーストリア</td><td>HVT50</td><td>ICP-OES</td></tr><tr><td>錫箔</td><td>元素 Analysesysteme GmbH, Langenselbold,ドイツ</td><td>S12.01-0032</td><td>元素分析</td></tr><tr><td>タングステンVIoxide</td><td>元素Analysesysteme GmbH、ランゲンゼルボルド、ドイツ</td><td>11.02-0024</td><td>元素分析</td></tr><tr><td>2回脱イオン水</td><td>Carl Roth GmbH&Co.KG 年、カールスルーエ、ドイツ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>二度脱イオン水</td><td>カールロスGmbH&Co.KG、カールスルーエ、ドイツ</td><td></td>、<td>より高い、より低い発熱量</td></tr><tr><td>を二度脱イオン水</td><td>カール・ロスGmbH&Co.KG, カールスルーエ, ドイツ</td><td></td><td>ICP-OES</td></tr></tbody></table>

低温マイクロ波支援によるウィローウッド燃料排出量の削減補助熱炭化

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

バイオマスは持続可能な燃料であり、 co2 排出量はバイオマスの成長に reintegrated ている。しかし、バイオマス中の無機前駆体は、環境への悪影響やスラグの形成を引き起こす。選択された短い回転コピス (SRC) ウィローウッドは、灰含量<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg">が高い (= 1.96%)そして、したがって、放出およびスラグ前駆物質の含有量が高い。そのため、低温マイクロ波による SRC 柳からのミネラルの削減については、150° c、170° c、185° c での MAHC (低温度化) が検討されています。従来の原子炉の上で MAHC の利点は、マイクロ波が全反応器容積に浸透するにつれて、反応媒体中の均一な温度伝導率である。これにより、温度制御が向上し、クールダウンが速くなります。したがって、脱重合、形質転換、repolymerization 反応の連続を効果的に分析することができます。本研究では、質量損失、灰含量および組成、加熱値、および処理および未処理の SCR 柳のモル O/C および H/C 比の分析は、MAHC 石炭のミネラル含量が減少し、加熱値が増加したことを示した。プロセス水は、pH の減少を示し、フルフラールおよび 5-methylfurfural を含んでいた。170° c のプロセス温度は、エネルギー入力と灰成分低減の最適な組み合わせを示しました。MAHC は、熱水炭化プロセスをより深く理解することができますが、大規模な工業アプリケーションは、高い投資コストのために可能性は低いです。

元素分析の結果は、柳の木と MAHC biocoals の O/C-H/C 比の違いを明らかにしました (図 1)。原料は、より高い O/C-H/C 比と値のより高い変動を示しています。MAHC 処理は、マイクロ波反応器における均質化による値変動を減少させた。マイクロ波反応器の精度により、3段階の分解が可能となった。H/C 比は150° c で減少し、H/C 比および O/C 比率も低下した。170° c では O/C 比が低下し、185° c では O/C 比がさらに低下した。
温度は褐色を増加させたが、プロセス水は日陰がより明るいものの、同じ傾向を示した (図 2)。Biocoal およびプロセス水の両方において、furans およびポリ benzenes のような芳香族環の増加は、光学的に活性である単一結合および二重結合の連続を...

低品質のバイオマスからの放出前駆体の枯渇のためのプロトコルであり、低温のマイクロ波補助熱炭化処理が提示されている。このプロトコルには、マイクロ波パラメータと biocoal 製品およびプロセス水の分析が含まれています。

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

我々のグループでは、微細な塵の前駆体の柳バイオマスを枯渇させるために低温マイクロ波処理を施しました。これは、クリーン燃焼のためにバイオマスをアップグレードし、それによって国のバイオマス燃料の可能性を高めるのに役立ちます。マイクロ波は、原子炉の体積全体の水分子を励起するので、均一かつ高速なバイオマス加熱を可能にします。水は中間マイクロ波溶性溶媒であり、より高い反応温度に達するためには、有機酸のような触媒剤を添加しなければならない。乾燥後、カッティングミルを使用して柳の木材チップを切断します。木材チップを遠心ミルに入れ、0.12ミリメートルの粒径に粉砕します。50ミリリットルのPTFE反応容器に500ミリグラムの原料をヘラで移す。10ミリリットルの脱塩水を加えます。反応容器キャップをねじ込み、キャップの圧力バルブがキャップブリムと同じレベルになるようにします。850ワットの電子レンジと2,455メガヘルツのマグネトロン周波数を選択してください。電子レンジに原材料を入れた12個の反応容器を入れ、オーブンを閉じます。150、170、または185°Cの温度プログラムを設定します。各プログラムの新しい原材料で電子レンジを起動します。プログラムが完了したら、反応容器を取り外して冷却し、再活性化させます。その後、煙の食器棚の下にそれらを転送し、ゆっくりと内側の圧力を解放するために蓋を緩めます。船を開きます。各反応容器に2回蒸留した水の35ミリリットルを加え、混ぜて振ります。各容器から遠心分離機シリンダーに溶液を注ぎ、1,714倍gで10分間注ぎます。プロセス水は別の管に排出され、pHおよびGC-MS分析のためにマイナス5度の摂氏で凍結保存される。残りのバイオコールペレットをマイナス5度で数時間凍らせます。その後、バイオコールペレットを取り出し、摂氏105度で24時間乾燥させます。その後、バイオコールペレットを秤量し、MAHCによって誘導される重量損失を計算する。まず、20の空のセラミック料理を個別に計量します。各料理に1グラムのサンプルを加えます。各温度処理から、乾燥原料で5皿、乾燥したMAHCバイオコールで5皿を用意します。オープンセラミック皿をマフル炉に入れ、炉を閉じます。マッフル炉の温度プログラムをプログラムし、プログラムを開始します。プログラムが完了したら、マフレ炉を摂氏105度まで冷却します。次いで、炉を開き、シリカゲルからなる乾燥剤を充填したデシケータにセラミック皿を移す。デシケータを閉じて、真空ポンプの助けを借りて、真空乾燥します。24時間の冷却後にセラミック皿を取り出します。灰を含むセラミック皿の重量を量り、空のセラミック皿の重量を減らすことによって灰の重量を計算します。定義された発熱量が46、479ジュール/グラムのプラスチックサンプルバッグでは、1グラムのグルコースで満たされます。サンプルバッグをカロリメータ爆弾の燃焼るつぼに入れます。ピペットを使用して、爆弾の底に2回脱イオンした水を5ミリリットル加え、爆弾をねじ込みます。爆弾を熱量計に入れ、カロリーメーターを閉じます。熱量計で、サンプルの重量を1グラム入力し、設定をサンプルバッグ法に変更します。次に、カロリーメータを開始します。測定が完了したら、爆弾を取り出し、逆さまにして、ゆっくりと1分間振ります。爆弾を緩め、2回脱塩した水を使用してサンプルを体積フラスコに洗い流します。量が50ミリリットルに達するまで爆弾を数回すすい。各MAHCバイオコールと原料で5回、カロリメータ測定を繰り返します。カロリメーター爆弾で処理した後、5ミリリットルの溶液を50ミリリットルの体積フラスコに移し、45ミリリットルの2回の脱塩水を加えて混合します。イオンクロマトグラフのキャリブレーション後、サンプル吸引チューブをフラスコに挿入し、サンプルの約3ミリリットルをシリンジを事前列に引き込みます。分析の実行を開始します。誘導プラズマ光発光分光分析を行うために、まず乾燥原料またはMAHCバイオコールの400ミリグラムをヘラで50ミリリットルのPTFE反応容器に移す。69%硝酸の3ミリリットルと35%塩酸の9ミリリットルを追加します。反応容器キャップをねじ込み、キャップ内の圧力バルブがキャップブリムと同じレベルになるようにします。電子レンジで加熱するサンプルの反応容器を入れ、オーブンを閉じます。有機材料の完全な劣化のための温度プログラムをプログラムし、電子レンジを開始します。プログラムが完了したら、反応容器を取り除きます。彼らが冷却し、再活性化することを許可します。煙の食器棚の下で、容器の中の圧力を解放し、それらを開きます。サンプルを50ミリリットルの球根シリンダーに注ぎ、反応容器を2回脱イオンした水で十分に洗い流し、球根シリンダーに移します。シリンダーを2回脱イオンした水で50ミリリットルのマークに上げ、すべてのサンプルの希釈を確実にします。150マイクロメートルのメッシュフィルターペーパーを上部に置いた漏斗で、サンプルをフィルター処理します。濾液を50ミリリットルの円錐状遠心分離管に移します。標準サンプルを含むバイアルをICP-OESの自動注入器にロードし、キャリブレーションを実行します。次に、原料またはバイオコールサンプルをICP-OESの自動注入器にロードし、同じパラメータでICP-OES分析を実行します。ICP-OES分析の後、標準サンプルから得られたキャリブレーション曲線に基づいてソフトウェアから元素濃度を取得します。元素分析の結果、酸素-炭素対水素炭素比が高く、原材料の値のばらつきが高いことが明らかになった。MAHC処理により、マイクロ波反応器の均質化による値変動が減少しました。水素-炭素比は摂氏150度で低下した。酸素と炭素の比率は摂氏170度で減少し、さらに摂氏185度で減少した。温度は茶色の色を増加させ、プロセス水は芳香族環の増加によって引き起こされる同じ傾向を示した。異なる要素は、処理された水に異なる温度依存浸出を示しています。塩素とカリウムは摂氏150度で処理水に集中的に移され、硫黄、マグネシウム、バリウム、カルシウム、ナトリウム、亜鉛、マンガン、ストロンチウムは摂氏170度で最も高い枯渇率を示した。バイオコール中の銀とリチウム濃度のみで、さらに減少率を示した。窒素は、MAHC処理の影響を全く受けなかった。この方法は、処理されたバイオマスからの微細な試験前駆体の枯渇を可能にし、そうでなければ実現不可能なバイオマスを燃焼のためにアップグレードする。この物質を異なるバイオマスに適用することで、燃料のアップグレード技術は、まだ燃焼に使用されていない多くの潜在的な燃料原料に移すことができる。マイクロ波内の温度が制御しやすいため、マイクロ波支援の水熱炭化を利用したさらなる研究により、バイオマス水熱炭化の初期段階での反応工程を明らかにすることができる。

reducing-willow-wood-fuel-emission-low-temperature-microwave-assisted

Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

新規な上向流嫌気性ソリッドステート（のUAS）反応器は、繊維原料からのバイオガスの生産のために使用した。のUAS反応器からの消化物は、水熱加圧バッチ反応器内のHTCバイオ炭に炭化した。 2バイオ概念の統合は、全体的なバイオエネルギー生産を増加させるために、本研究で適用した。...

バイオエネルギー生産のための統合された嫌気性消化と水熱炭化の評価

生物油を生産するリグノセルロース系バイオマスの速い熱分解および燃料範囲の炭化水素を生成するためのバイオ油の接触水素化処理のための実験方法が提示されています。バイオオイルから微粒子チャー粒子及び無機汚染物質を除去するために、高速熱分解中に高温蒸気の濾過も評価しました。...

炭化水素液体燃料経由ホット蒸気フィルタ処理の高速熱分解および触媒水素化処理を生成するためにバイオマス変換

ここでは、異なる分解モード変更後に薬品賦活法によるバイオマスからデュアル ドープ...

高い窒素-メソ孔炭素のバイオマス ベースの準備/電子レンジ前熱分解による銅 (ii) 酸素キレート吸着

オートクレーブ内の植物性食品廃棄物の熱水炭化のためのプロトコルが提示され、揮発性有機物質を脱塩する連続フロー反応器で275°Cでのその後の乾燥熱処理が提示される。土壌修正品や基板成分に適した炭素材料を生産することを目的としています。...

有機家庭の残り物を泥炭代替品に変える

林業用スラッシュパイルを所定の位置に処分する新しい方法は、森林土壌の健全性を回復し、炭素の除去と隔離のために発熱性炭素を生成します。ここでは、新しい炭素除去会計手法とデジタルアプリケーションを統合したバイオ炭製造方法を紹介します。...

ポータブルフレームキャップキルンを使用した森でのバイオ炭の生産、特性評価、定量化

ここでは、エアカーテンを装備した場所ベースの移動式熱分解ユニットを使用して、バイオ炭を連続的に生成する方法を説明します。この技術により、オープンスラッシュパイルの燃焼の必要性が減り、排出量が削減され、土壌への影響が少なくなります。このプロトコールには、部位の選択、ローディング、およびクエンチングに関するガイドラインが含まれています。...

トレーラー搭載型エアカーテンバーナーによるバイオ炭の林内連続生産

マイクロ波アシスト分子内脱水素のDiels-Alder（DA）反応は官能シクロペンタに簡潔なアクセスを提供します[...

官能ナフタレン/ソルバトクロミック色素の合成のためのマイクロ波支援分子内脱水素Diels-Alder反応

このビデオは、連鎖重合ヒドロゲル合成を可能にする、ポリ（エチレングリコール）メタクリレートするための迅速、効率的な方法を説明します。それは同様に、機能化効率を評価、トラブルシューティングや高度な修正のための提案を提供し、典型的なハイドロゲルの特性評価技術を実証するために、ペプチド、詳細一般的な分析方法にメタクリルの機能を導入する方法を紹介します。...

マイクロ波支援ポリの機能化（エチレングリコール）と連鎖重合で使用するためには樹脂ペプチドおよびヒドロゲル形成

シリカナノ粒子は、シロキサン前駆体の酸触媒とマイクロ波支援合成技術を使用して調製され、直径30〜250nmの範囲のナノ材料の制御された成長をもたらしました。成長ダイナミクスは、初期ケイ酸濃度、反応時間、および反応温度を変化させることで制御できます。...

マイクロ波支援酸 - 触媒反応によりシリカナノ粒子の調製

吸着剤が充填された熱脱着チューブ上に集めTNT及びRDXの爆発性蒸気をトレースは、電子捕獲型検出器でGCに結合され、プログラムされた昇温脱離ガスシステムを用いて分析した。機器分析は、インスツルメンテーション·ドリフトおよび損失のためのサンプルの変動やアカウントを減らすために直接液体蒸着法と組み合わされる。...

プログラムされた温度脱着ガスクロマトグラフィー - 電子捕獲型検出器による微量爆発性気体の定量的検出

学ぶウィロー材の低温マイクロ波水熱炭化による排出前駆体除去法。有機酸触媒を用いてバイオマスを改質し、クリーン燃焼向け燃料特性を向上させる持続可能なエネルギー技術を探索する。

低温マイクロ波支援によるウィローウッド燃料排出量の削減補助熱炭化

さらに動画を探す