Redukcja emisji paliwa drzewnego wierzbowego poprzez niskotemperaturową karbonizację hydrotermalną wspomaganą mikrofalami

Victoria Knappe; Sebastian Paczkowski; Luis Alonso Diaz Robles; Alain Gonzales; Stefan Pelz

doi:10.3791/58970

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Redukcja emisji paliwa drzewnego wierzbowego poprzez niskotemperaturową karbonizację hydrotermalną wspomaganą mikrofalami

7.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/58970

⸱

19 maja 2019

Victoria Knappe^*¹ , Sebastian Paczkowski^*¹ , Luis Alonso Diaz Robles² , Alain Gonzales² , Stefan Pelz¹

¹Department of Forest Utilization & Biomass Fuels and Combustion, University of Applied Science Rottenburg, ²Chemical Engineering Department, Faculty of Engineering, Universidad de Santiago de Chile

^* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Przedstawiono protokół niszczenia prekursorów emisji z biomasy niskiej jakości za pomocą niskotemperaturowej mikrofalowej karbonizacji hydrotermalnej. Protokół ten obejmuje parametry mikrofalowe oraz analizę produktu z biowęgla i wody technologicznej.

Streszczenie

Biomasa jest zrównoważonym paliwem, ponieważ emisje CO₂ są ponownie wchłaniane podczas wzrostu biomasy. Jednakże prekursory nieorganiczne w biomasie powodują negatywny wpływ na środowisko oraz tworzenie żużla. Wybrane drewno wierzbowe z zarośli krótkorotacyjnych (SRC) charakteryzuje się wysoką zawartością popiołu ( Diagram równowagi statycznej z równaniem ΣFx=0 dla analizy bilansu sił. = 1,96%), a tym samym wysoką zawartością prekursorów emisji i żużla. W związku z tym zbadano redukcję minerałów z drewna wierzbowego SRC poprzez niskotemperaturową hydrotermalną karbonizację wspomaganą mikrofalowo (MAHC) w temperaturach 150 °C, 170 °C i 185 °C. Przewagą MAHC nad konwencjonalnymi reaktorami jest równomierne przewodzenie temperatury w medium reakcyjnym, ponieważ mikrofalowo przenikają całą objętość reaktora. Pozwala to na lepszą kontrolę temperatury i szybsze chłodzenie. Dzięki temu można efektywnie analizować następstwo reakcji depolimeryzacji, transformacji i repolimeryzacji. W niniejszym badaniu analiza ubytku masy, zawartości i składu popiołu, wartości opałowych oraz molowych stosunków O/C i H/C w przypadku przetworzonego i nieprzetworzonego drewna wierzbowego SRC wykazała, że zawartość minerałów w węglu MAHC została zredukowana, a wartość opałowa wzrosła. W wodzie procesowej odnotowano spadek pH oraz obecność furfuralu i 5-metylofurfuralu. Temperatura procesu 170 °C wykazała najlepszą kombinację nakładu energii i redukcji składników popiołowych. Metoda MAHC pozwala na lepsze zrozumienie procesu hydrotermalnej karbonizacji, podczas gdy wielkoskalowe zastosowanie przemysłowe jest mało prawdopodobne ze względu na wysokie koszty inwestycyjne.

Wprowadzenie

Zastosowanie mikrofal do karbonizacji hydrotermalnej (MAHC) zostało wykorzystane do termochemicznej transformacji związków modelowych biomasy, takich jak fruktoza, glukoza¹^,² lub celuloza³, a dla podłoży organicznych, najlepiej materiałów odpadowych⁴^,5^,⁶^,⁷^,⁸^,⁹^,¹⁰. Wykorzystanie mikrofal jest korzystne, ponieważ pozwala na równomierne ogrzewanie przetworzone....