Przekształcanie organicznych resztek z gospodarstw domowych w substytut torfu

Z resztek produkujemy substytut torfu. Ta procedura ma pewien potencjał w zakresie organizacji odpadów organicznych. Dokładny skład nie ma znaczenia, a wahania sezonowe są tolerowane.

Stanowi alternatywę dla stosowania wodorowęgla jako paliwa stałego, a tym samym pomaga łagodzić zmiany klimatyczne poprzez wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla oraz oszczędzanie nawozów kopalnych. Bardzo ważne jest, aby szczelnie zamknąć zewnętrzne zaciski, w przeciwnym razie skład drutów może ulec zmianie podczas ogrzewania z powodu utraty wody, a reakcję należy powtórzyć ze świeżą mieszanką. Nie przejmuj się zbytnio ciśnieniem resztkowym po karbonizacji hydrotermalnej.

Praca z biomasą jest nieprzewidywalna. Obserwujemy zarówno bardzo niskie, jak i bardzo wysokie ciśnienie resztkowe. Studnia do obróbki termicznej musi być cienka.

Jeśli jest zbyt gruby, mogą wystąpić preferencyjne ścieżki z dobrą przyczyną i niejednorodnym leczeniem i wytwarzać nieodpowiednie materiały. Na początek wybierz biomasę z resztek kuchennych, takich jak skórki owoców lub niejadalne części warzyw. Suszyć próbkę biomasy w temperaturze 100-105 stopni Celsjusza w piekarniku przez dwie godziny lub przez noc.

Zważyć wysuszoną próbkę. Obliczyć odpowiednie ilości wody i biomasy dla mieszaniny reakcyjnej. Niech objętość mieszaniny reakcyjnej będzie równa połowie objętości autoklawu, a zawartość wody podczas karbonizacji hydrotermalnej wyniesie 85 procent wagowych.

Załóżmy, że gęstość mieszaniny wynosi około 1 g/ml. Wprowadzić biomasę i wodę do autoklawu, który jest wyposażony w płytkę bezpieczeństwa i ustawiony na ciśnienie rozrywające 50 barów. Zamknij autoklaw i otwórz przewód azotu, aby zwiększyć ciśnienie do 20 barów.

W ciągu następnych 30 minut sprawdź manometr, aby upewnić się, że nie ma spadku ciśnienia, wskazując na prawidłowo zamknięte naczynie bez wycieków. Następnie otwórz zawór wylotowy, aby uwolnić ciśnienie i ponownie zamknij naczynie. Teraz włącz mieszanie.

Podgrzej autoklaw do 215 stopni Celsjusza w ciągu 30 minut i utrzymuj temperaturę przez co najmniej cztery godziny lub przez noc do reakcji karbonizacji. Monitoruj ciśnienie przez pierwsze dwie godziny, które wzrasta do 21 barów, zgodnie z krzywą prężności pary dla wody. Gdy autoklaw ostygnie do temperatury pokojowej przez naturalne chłodzenie, ostrożnie zwolnij ciśnienie resztkowe i otwórz autoklaw.

Aby odzyskać hydrowęgiel, na lejku Buchnera z próżnią wlej mieszaninę, aby oddzielić ciało stałe od cieczy. Fazę ciekłą należy utylizować jako niebezpieczne odpady laboratoryjne. Suszyć ciało stałe w temperaturze 100-105 stopni Celsjusza w piekarniku przez dwie godziny lub przez noc.

Następnie zważyć wysuszoną próbkę. Obliczyć bilans masy karbonizacji hydrotermalnej. Wziąć pod uwagę suchą masę biomasy i suchą masę produktu z hydrowęgla.

Na frycie szklanej rurowego reaktora kwarcowego odważyć 2-3 g suchego, surowego hydrowęgla w celu uzyskania jednorodnej obróbki. W przypadku większych ilości, takich jak 10-20 g, należy użyć granulowanego materiału o wielkości cząstek 0,2-6 mm. W dygestorium włożyć łącznik termiczny przez studzienkę termiczną do rurowego reaktora kwarcowego tak, aby koniec sięgał do złoża umieszczonego na frycie.

Umieść reaktor w płaszczu grzewczym i podłącz do reaktora przepływ azotu 20 ml na minutę. Umieść małą szklaną butelkę poniżej wylotu reaktora, aby zebrać skondensowane płyny. Podgrzej reaktor do 275 stopni Celsjusza z rampą 10 stopni na minutę.

Utrzymuj tę temperaturę przez godzinę. Po schłodzeniu do temperatury pokojowej odłączyć dopływ gazu. Wylać ciecz zebraną w zlewce do niechlorowcowanych odpadów organicznych.

Odwróć reaktor, aby odzyskać materiał węglowy do tygla i zważyć go. Obliczyć bilans masy do obróbki termicznej. Z masy uzyskanej w procesie obróbki termicznej oraz z suchej biomasy zastosowanej w etapie karbonizacji.

Najpierw rozdrobnić produkt w moździerzu i zważyć 10 mg próbki w tyglu aparatu TG. Umieścić tygiel zawierający próbkę w automatycznym próbniku aparatu TG i ustawić maksymalną temperaturę do 600 stopni Celsjusza. Zastosuj powietrze jako gaz do wymiatania i rampę temperatury 10 stopni na minutę.

Naciśnij przycisk myszy, aby rozpocząć analizę. Określ ilościowo ubytek masy przy 275 stopniach Celsjusza na krzywej TG, obliczając różnicę między masą początkową a masą obserwowaną w tej temperaturze. Protokół ten przekształca resztki kuchenne w hydrowęgiel nadający się do zastosowań rolniczych w dwóch etapach.

Karbonizacja hydrotermalna, a następnie termiczna obróbka końcowa. W reakcji karbonizacji mokra biomasa lignocelulozowa jest przekształcana w materiał węglowy o brązowym kolorze. Im ciemniejszy brązowy kolor, tym bardziej zaawansowana jest reakcja karbonizacji.

Ciśnienie podczas reakcji karbonizacji musi wzrosnąć do co najmniej 21 barów, co jest ciśnieniem autogenicznej pary w temperaturze 250 stopni Celsjusza. Jednak ogólnie rzecz biorąc, ciśnienie jest w jakiś sposób nieprzewidywalne. Zależy to od rodzaju biomasy i stanu jej degradacji.

Wydajność masowa karbonizacji obejmuje szeroki zakres od 30 do 90 procent wagowych. Uzysk masy jest zwykle wyższy w przypadku bardziej zdrewniałego materiału o wysokiej zawartości ligniny i niższy w przypadku polimerów z czystym cukrem, takich jak skrobia. Analiza termograwimetryczna próbek hydrowęgla pokazuje, że ubytek substancji lotnych między 200 a 300 stopniami Celsjusza podczas obróbki termicznej jest mniejszy niż ubytek spowodowany surowym hydrowęglami.

W temperaturze 275 stopni Celsjusza ubytek masy wynosił 34,6 procent wagowych dla niepoddanej działaniu hydrowęgla próbki. Po zabiegu w temperaturze 200 stopni Celsjusza osiągnięto redukcję zawartości substancji lotnych o 17,5%. Po zabiegach w temperaturze 250, 275 i 300 stopni Celsjusza odpowiedni ubytek masy wynosił odpowiednio 6,01, 5,17 i 4,22 procenta wagowego całkowitej masy.

Również początkowa zawartość wody nie ma decydującego wpływu na wynik reakcji. Należy wziąć pod uwagę, że bardziej skoncentrowany roztwór zapewnia wyższą wydajność organicznego materiału stałego. Począwszy od bardziej jednorodnych materiałów paszowych w browarach, zagród zbożowych lub pozostałości rolno-przemysłowych, można produkować materiały o wyższej wartości.

Zastosowanie wyższych temperatur podczas drugiego zabiegu zwiększa zawartość węgla. Hydrowęgiel został zaproponowany do różnorodnego zastosowania. Na przykład jako rozpuszczalnik, węgiel aktywny lub elektrody w akumulatorach.

Przygotowanie tego zaawansowanego materiału często wiąże się z końcowym etapem termicznym. Technologia karbonizacji hydrotermalnej została już przeniesiona na skalę przemysłową. Przy tej wielkości surowiec jest bardzo niejednorodny i zmienny.

Tutaj możesz zobaczyć, jak przetwarzane są pozostałości ogrodnicze. Obecnie produktem komercyjnym są granulki, jak powiedziałeś, paliwo stałe, po drugiej obróbce wytwarzany jest produkt stały, co zwiększa wkład materiału paszowego w łagodzenie zmian klimatycznych.