Name: Transformação das sobras orgânicas do agregado familiar em um substituto da turfa (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Aprenda a transformar resíduos orgânicos domésticos em hidrocarvão sustentável através de carbonização hidrotermal e tratamento térmico. Este método oferece uma alternativa ecológica à turfa para aplicações agrícolas.

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Os autores são gratos pelo apoio financeiro recebido da Comissão Europeia o encanto e AdvCharM do programa Climate-KIC e do Ministério espanhol da ciência, inovação e universidades RTC-2017-6087-5 do Investigación, Programa Desarrollo e Innovacion orientada a los retos de la Sociedad "e no âmbito do programa Severo Ochoa (SEV-2016-0683).

1. carbonização hidrotérmica de sobras domésticas
<ol><li>Cálculo das quantidades adequadas de água e biomassa para a mistura de reacção.<ol>
<li>A mistura de reacção deve encher metade do volume da autoclave. Suponha que a densidade da mistura é de aproximadamente 1 g/mL e calcular os montantes por peso. Aproximadamente 80% do peso devem ser água e a matéria contínua do descanso. O índice de água total não é crucial e pode variar de 70 a 85 WT%.</li>
		<li>Selecione a biomassa das sobras de cozinha, como cascas de frutas ou peças vegetais não comestíveis. Com o objetivo de calcular um balanço de massa exato para a seção 1, seque uma amostra da biomassa a 100 – 105 ° c em um forno por 2 h ou durante a noite. A massa obtida é a matéria sólida da biomassa. Alternativamente, use dados da literatura (a exatidão é reduzida).</li>
		<li>Calcule quanta biomassa úmida é necessária para carregar a autoclave com 20 WT% de matéria sólida e quanta água deve ser introduzida junto com ela. Calcule quanta água é necessária para atingir a quantidade desejada de água no reator.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Carregando a autoclave. PRECAUÇÃO: a autoclave tem de ser fornecida com um disco de ruptura com uma pressão de intermitência de 50 bar.<ol>
<li>Pesar biomassa e água como calculado na etapa 1.1.3 e introduzir ambos na autoclave.</li>
		<li>Feche a autoclave e pressurizar-a com nitrogênio até 20 bar. Confirme que não há perda de pressão acima de 30 min. Isto assegura-se de que a embarcação esteja fechada corretamente sem nenhuns escapes. Libere a pressão e feche a embarcação novamente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Reação de carbonização.<ol>
<li>Ligue a agitação. Aqueça a autoclave a 215 ° c dentro de 30 minutos e mantenha a temperatura por pelo menos 4 h ou durante a noite.</li>
		<li>Monitore a pressão para os primeiros 2 h. Em geral, segue a curva de pressão de vapor de água até 21 bar. Se a pressão não aumentar, o aquecimento não está a funcionar correctamente ou a embarcação não está correctamente fechada. Se isso acontecer, pare a reação e verifique o aquecimento e vedação.</li>
		<li>Em casos raros, por exemplo, se a biomassa for propensa à descarboxilação, a pressão máxima pode ser de 5 a 10 bar maior do que a 21 bar causada pela pressão de vapor a 215 ° c. Se a pressão exceder 35 bar, desligue o aquecimento e interrompa a reacção. Depois que esfriou para baixo à temperatura ambiente libere com cuidado a pressão restante e comece-a outra vez da etapa 1.3.1.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Recuperação do hydrochar cru.<ol>
<li>Quando a autoclave esfriou para baixo à temperatura ambiente pelo refrigerar natural, libere com cuidado toda a pressão residual e abra a autoclave.</li>
		<li>Separe o sólido e o líquido pela filtração do vácuo com um funil de Buchner. Elimine a fase líquida como solução aquosa entre resíduos laboratoriais perigosos.</li>
		<li>Seque o sólido em 100 a 105 ° c em um forno por 2 h ou durante a noite. Calcule o balanço de massa da primeira etapa, ou seja, a carbonização hidrotérmica (seção 1). Para isso, leve em conta o peso seco da biomassa e o peso seco do produto.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. tratamento térmico do hidrocarvão cru na modalidade do grupo
<ol><li>Pesar 1 g de hidrocarvão cru seco e coloc o em um frita de vidro de um reator tubular do quartzo (reator do grupo).</li>
	<li>Para quantidades maiores, como 10 a 20 g, use material peletizado com um tamanho de partícula de 0,2 a 6 mm. caso contrário, a ocorrência de canais preferenciais pode dificultar o tratamento homogêneo da amostra.</li>
	<li>Coloque o manto de aquecimento do reator e conecte uma corrente de nitrogênio de fluxo baixo de 20 mL/min. Coloque uma taça pequena abaixo da saída do reator para coletar líquidos condensados. Refrigerar não é exigido.</li>
	<li>Aspirar gases na saída e conduzi-los para o escapamento ou colocar todo o reator em um exaustor. Aqueça o reator a 275 ° c com uma rampa de 10 graus/minuto. Mantenha a temperatura por 1 h.</li>
	<li>Quando arrefecido até à temperatura ambiente novamente, desligue o fluxo de gás. Descarte o líquido coletado na taça para os resíduos orgânicos não halogenados. Recupere o material de carbono e pese-o. Calcule o balanço de massa para a seção 2, ou seja, o tratamento térmico, das massas empregadas e obtidas, e para a reação global da massa obtida no tratamento térmico e a biomassa seca empregada na etapa de carbonização.</li>
</ol>3. análise do produto final por Termogravimetria (TG)
<ol><li>Esmagar o produto em um almofariz e pesar uma amostra de 10 mgs em um cadinho do aparelho.</li>
	<li>Coloque o cadinho no amostrador automático do aparelho TG e selecione as condições de análise: ajuste a temperatura máxima para 600 ° c e o ar de emprego como gás de varredura e uma rampa de temperatura de 10 graus/min.</li>
	<li>Inicie a análise.</li>
	<li>Quantificar a perda de massa a 275 ° c na curva TG calculando a diferença entre o peso inicial e o observado a esta temperatura (ver Figura 2). Expresse a perda de massa como percentual do peso inicial. Compare os valores de amostras tratadas e cruas. Observa-se uma redução clara.</li>
</ol>

<ol><li>Titirici, M. M., Thomas, A., Yu, S. H., Mueller, J. O., Antonietti, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Synthesis+of+Mesoporous+Carbons+with+Bicontinuous+Pore+Morphology+from+Crude+Plant+Material+by+Hydrothermal+Carbonization%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct Synthesis of Mesoporous Carbons with Bicontinuous Pore Morphology from Crude Plant Material by Hydrothermal Carbonization.</a> Chemistry of Materials. 19 (17), 4205-4212 (2007).</li>
<li>Düdder, H., Wütscher, A., Stoll, R., Muhler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+lignite-like+fuels+obtained+by+hydrothermal+carbonization+of+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of lignite-like fuels obtained by hydrothermal carbonization of cellulose.</a> Fuel. 171, 54-58 (2016).</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>Titirici, M. M., Thomas, A., Antonietti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Back+in+the+black%3A+Hydrothermal+carbonization+of+plant+material+as+an+efficient+chemical+process+to+treat+the+CO2+problem%3F%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Back in the black: Hydrothermal carbonization of plant material as an efficient chemical process to treat the CO2 problem?</a> New Journal of Chemistry. 31 (6), 787-789 (2007).</li>
<li>Gruda, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+and+future+perspective+of+growing+media+in+Europe%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Horticulturae%22%5BJournal%5D)">Current and future perspective of growing media in Europe.</a> Acta Horticulturae. 960, 37-43 (2012).</li>
<li>Benavente, V., Calabuig, E., Fullana, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Upgrading+of+moist+agro-industrial+wastes+by+hydrothermal+carbonization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Analytical+and+Applied+Pyrolysis%22%5BJournal%5D)">Upgrading of moist agro-industrial wastes by hydrothermal carbonization.</a> Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 113, 89-98 (2015).</li>
<li>Volpe, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One+stage+olive+mill+waste+streams+valorisation+via+hydrothermal+carbonisation%5BTitle%5D)+AND+%22Waste+Management%22%5BJournal%5D)">One stage olive mill waste streams valorisation via hydrothermal carbonisation.</a> Waste Management. 80, 224-234 (2018).</li>
<li>Sabio, E., Álvarez-Murillo, A., Román, S., Ledesma, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+tomato-peel+waste+into+solid+fuel+by+hydrothermal+carbonization%3A+Influence+of+the+processing+variables%5BTitle%5D)+AND+%22Waste+Management%22%5BJournal%5D)">Conversion of tomato-peel waste into solid fuel by hydrothermal carbonization: Influence of the processing variables.</a> Waste Management. 47, 122-132 (2016).</li>
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<li>Busch, D., Stark, A., Kammann, C. I., Glaser, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genotoxic+and+phytotoxic+risk+assessment+of+fresh+and+treated+hydrochar+from+hydrothermal+carbonization+compared+to+biochar+from+pyrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Ecotoxicology+and+Environmental+Safety%22%5BJournal%5D)">Genotoxic and phytotoxic risk assessment of fresh and treated hydrochar from hydrothermal carbonization compared to biochar from pyrolysis.</a> Ecotoxicology and Environmental Safety. 97, 59(2013).</li>
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</ol>

Marisa Hernandez e Borja Oliver-Tomas são funcionários da ingelia SL que produziram amostras de hidrocarvão usadas neste artigo. Maria Consuelo Hernández-Soto, Estefanía Ponce, e Michael Renz não têm nada a revelar.

A carbonização hidrotérmica é um método muito resiliente e sempre fornece um produto carbonáceo, ou seja, o hydrochar. Entretanto, o rendimento e as propriedades do hidrocarvão puderam variar, não somente devido às condições da reação ou ao controle da reação, mas rather à heterogeneidade e à variação da biomassa. Por exemplo, o rendimento em massa e o teor de C podem ser mais elevados para a biomassa lignocelulóica com um teor de lignina mais elevado ou materiais lenhosas.
No caso de se desejar um grau de carbonização maior (quantificado por análise elementar), o hidrocarvão pode ser reenviado para a reação de carbonização. Alternativamente, em reações futuras o tempo de reação pode ser prolongado ou a temperatura da reação pode ser aumentada (cuidado, a pressão de água autógena aumenta exponencialmente com temperatura).
O resultado do tratamento térmico também depende da composição da matéria-prima. Por exemplo, se a biomassa envolve outros componentes orgânicos, como o óleo vegetal, o tratamento térmico irá separar esses compostos voláteis da perda de massa e sólida será maior.
No presente protocolo, ambas as etapas são executadas no modo de lote. Para a aplicação industrial, todo o processo de produção tem de ser realizado em modo contínuo. A carbonização hidrotermal já é realizada como um processo contínuo26,27, mas o tratamento térmico ainda tem de ser desenvolvido mais. O objetivo final é converter o OFMSW em um material carbonáceo com propriedades de turfa para que o emprego de turfa (considerado um material fóssil) Aumente na agricultura e na horticultura com benefícios claros para o meio ambiente e como contribuinte para o clima mitigação da mudança.

A carbonização hidrotérmica (HTC) é uma tecnologia emergente para a gestão de resíduos de recursos úmidos e lignocelulóicos. Esta tecnologia foi redescoberta por Antonietti e Titirici e aplicada a agulhas de pinheiro, cones de pinheiro, folhas de carvalho e cascas de laranja1. Dessa forma, a biomassa é convertida em hydrochar, um sólido carbonáceo semelhante ao lignite2,3 ou turfa4,5. Desde então, muitas matérias-primas residuais têm processado como resíduos agroindustriais6,7,8, a fração orgânica de resíduos sólidos municipais (ofmsw)9, ou lodo de moinho de papel10. A tecnologia também é usada como pré-tratamento de biomassa para pirólise e gaseificação11. Além disso, o procedimento fornece materiais modernos de nanotecnologia de recursos renováveis homogêneos, como açúcares ou celulose. Estes materiais avançados têm potencial para aplicações futuras como eletrodos para baterias recarregáveis, células de combustível ou supercapacitadores, armazenamento de gás, sensores ou entrega de medicamentos12,13.
O hydrochar é um material de carbono e, como tal, pode ser usado como combustível sólido renovável, especialmente quando produzido a partir de recursos heterogêneos de baixo valor, com composição variável (sazonal ou regional). No entanto, a produção de hidrochar e sua aplicação no solo, em vez de sua combustão imediata, terão uma tripla contribuição para a mitigação das mudanças climáticas. Primeiramente, escolhendo HTC como a tecnologia waste da gerência evita a emissão do metano poderoso do gás da estufa durante aduing ou decomposição descontrolada14,15. Segundo, evitando a combustão de hidrocarvão após um curto período de tempo e aplicando-o ao solo, remove o dióxido de carbono da atmosfera por um período de tempo mais longo, isto é, consiste na captação e no armazenamento reais do carbono (CCS)16,17. Em terceiro lugar, em geral, os solos alterados de Char são solos mais férteis (solos negros) e o crescimento das plantas é aumentado. 18 anos de , 19 isso reduz o uso de fertilizantes e as emissões de dióxido de carbono relacionadas à sua produção, além de preservar recursos. Além disso, o crescimento vegetal adicional remove mais dióxido de carbono da atmosfera.
Embora seja bastante claro que há muitos argumentos evidentes para a aplicação de hidrocarvão ao solo, o material envolve um inconveniente: hidrocarvão cru não se comporta exatamente como biochar que é produzido por pirólise. Hydrochar não aumenta claramente o crescimento da planta ou ainda pior, freqüentemente provoca um efeito bastante negativo20,21,22. Portanto, os agricultores não são incentivados a aplicá-lo, e ainda menos para pagar dinheiro para ele. Felizmente, essa desvantagem pode ser atenuada ou eliminada. A abordagem mais fácil é simplesmente aguardar o segundo ciclo de cultivo22. Também as lavagens20,21,22,23 ou a co-compostagem24 são tratamentos bem sucedidos para esta finalidade. No entanto, todos estes procedimentos requerem tempo ou produzem um fluxo aquoso que necessitam de cuidados adicionais.
Recentemente, mostrou-se que o hidrocarvão cru pode ser sujeitado a um borne-tratamento térmico macio25. O objetivo deste procedimento é simplesmente de as substâncias voláteis indesejáveis e prejudiciais. O fluxo concentrado resultante de principalmente matéria orgânica pode ser valorizado termicamente in situ. Como tal, o equilíbrio energético da planta HTC é melhorado e qualquer risco ambiental do fluxo lateral é impedido. Os testes de germinação mostram que o tratamento é bem-sucedido quando realizado a temperaturas de 275 ° c ou superior.
O presente protocolo (ver Figura 1) envolve duas etapas de reação e um método analítico direto para a avaliação do desfecho da reação. Durante a primeira etapa, a biomassa é convertida em hidrocarvão cru em uma autoclave em 215 ° c e em uma pressão de 21 barras. Aqui, as sobras domésticas são empregadas como material de partida. Estes incluem todos os tipos de material vegetal, tais como cascas de frutas, pedras de frutas, peças vegetais não comestíveis, terrenos de café, papel de cozinha, sacos de plástico compostáveis, etc. O material carbonáceo é coletado pela filtração e secado. Para a segunda etapa, é coloc em um frita de vidro de um reator tubular vertical que aplica o fluxo do gás em uma direção descendente do fluxo. O tubo é aquecido a 275 ° c por 1 h. O sólido resultante é analisado por Termogravimetria (TG) no ar. A perda de material até 275 ° c é quantificada e comparada com a perda observada com o hydrochar não tratado. O material de carbono pode ser caracterizado ainda pela análise elementar (C, H, N e S), teor de cinzas e composição de cinzas (principalmente CA, Al, si e P).

<table><tbody><tr><td>Autoclave com um volume de vaso de 100 a 500 mL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Reator de calcinação tubular de fluxo contínuo com frita</td><td></td><td></td> de vidro <td>Tubo de Cuartz: 37 cm de comprimento, 20 mm de diâmetro externo, frita de vidro (3 mm de espessura) a 22 cm do topo do tubo</td></tr><tr><td>Sistema</td><td></td><td></td> de filtragem a vácuo <td>Funil de Buchner, papel de filtro, frasco de filtro</td></tr><tr><td>Forno para secagem de amostras a 100 & C</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analisador</td><td></td><td></td> termogravimétrico <td>Por exemplo, Netzsch STA 449F3 Júpiter com software Netzsch STA 449F3 e software Netzsch ASC Manager para controle de amostrador automático</td></tr><tr><td>Qualquer rei de biomassa vegetal (por exemplo, consulte as tabelas 1 e 2), incluindo:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sacos plásticos compostáveis da BASF</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sacos plásticos para coleta da fração orgânica nas residências, fornecidos pelos gestores</td><td></td><td></td><td></td>locais</tr><tr><td>de resíduos Cápsulas de café compostáveis ecovio (BASF)</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

transformação das sobras orgânicas do agregado familiar em um substituto da turfa

Transformation of Organic Household Leftovers into a Peat Substitute

Um procedimento de duas etapas é descrito para a síntese de um material de carbono com uma composição semelhante e propriedades como turfa. O hidrocarvão produzido é feito apropriado para aplicações agriculturais removendo as substâncias inibitórias crescentes da planta. Os resíduos domésticos molhados, como cascas de frutas, borras de café, partes vegetais não comestíveis ou material lignocelulóico úmido em geral, são tratados em presença de água a 215 ° c e 21 bar em autoclave, ou seja, por carbonização hidrotermal. Todas essas sobras têm um considerável teor de água de até 90% de peso (WT%). Adicionar a água estende o procedimento aos materiais mais secos tais como nozes ou mesmo prunings do jardim e polímeros compostáveis, isto é, o saco de plástico para a coleção das sobras.
Geralmente, o material resultante do carbono, chamado hydrochar, produz um efeito negativo no crescimento de planta quando adicionado ao solo. Supõe-se que este efeito é causado por compostos fitotóxicos adsorvedos. Um simples pós-tratamento atmosfera inerte (ausência de oxigénio) a 275 ° c remove estas substâncias. Conseqüentemente, o hidrocarvão cru é coloc em um frita de vidro de um reator tubular vertical do quartzo. Um fluxo do gás do nitrogênio é aplicado na direção do baixo-fluxo. O tubo é aquecido à temperatura desejada por meio de um manto de aquecimento por até uma hora.
O sucesso do tratamento térmico é facilmente quantificado por Termogravimetria (TG), realizada no ar. Uma perda de peso é determinada quando a temperatura de 275 ° c é alcançada, uma vez que o conteúdo volátil é desorbed. Sua quantidade é reduzida no material final, em comparação com o hydrochar não tratado.
O tratamento em duas etapas converte as sobras domésticas, incluindo sacos compostáveis empregados para sua coleta, em um material de carbono que pode servir como promotor de crescimento vegetal e, ao mesmo tempo, como um dissipador de carbono para a mitigação das mudanças climáticas.

Um protocolo para a carbonização hidrotermal do desperdício do alimento vegetal em uma autoclave é apresentado, com tratamento térmico seco subseqüente em 275 ° c em um reator contínuo do fluxo que desorbing substâncias orgânicas voláteis. O objetivo é produzir um material de carbono adequado como produto de alteração de solo ou componente de substrato.

Transformação das sobras orgânicas do agregado familiar em um substituto da turfa

A two-step procedure is described for the synthesis of a carbon material with a similar composition and properties as peat. The produced hydrochar is made ...

Produzimos um substituto de turfa a partir de resíduos. Esse procedimento tem algum potencial para a organização de resíduos orgânicos. A composição exata não importa e variações sazonais são toleradas.Ele fornece uma alternativa ao uso de hidrochar como combustível sólido e, com isso, ajuda a mitigar as mudanças climáticas por meio da captura e armazenamento de carbono e da salvação de fertilizantes fósseis. É muito importante fechar os grampos externos apertados ou a composição dos fios pode mudar durante o aquecimento devido à perda de água e a reação deve ser repetida com uma mistura fresca. Não se importa muito com a pressão residual após a carbonização hidrotérmica.Trabalhar com biomassa é imprevisível. Observamos pressões residuais muito baixas e muito altas. O poço para o tratamento térmico tem que ser fino.Se for muito espesso, caminhos preferenciais podem ocorrer com boa causa e tratamento heterogêneo e produzir materiais inadequados. Para começar, selecione a biomassa de sobras de cozinha, como cascas de frutas ou peças vegetais comestíveis. Seque a amostra da biomassa a 100-105 graus celsius em um forno por duas horas ou durante a noite.Pesar a amostra seca. Calcule as quantidades adequadas de água e biomassa para a mistura de reação. Tenha a mistura de reação metade do volume da autoclave e do teor de água durante a carbonização hidrotérmica como 85% de peso.Suponha que a densidade da mistura seja de aproximadamente 1g/ml. Introduza a biomassa e a água na autoclave, que é fornecida com o disco de ruptura e fixada a uma pressão de ruptura de 50 bar. Feche a autoclave e abra a linha de nitrogênio para pressurizá-la até 20 barras.Durante os próximos 30 minutos, verifique o manômetro para confirmar se não há perda de pressão, indicando um vaso devidamente fechado sem vazamentos. Em seguida, abra a válvula de saída para soltar a pressão e feche o vaso novamente. Agora, ligue a agitação.Aqueça a autoclave a 215 graus celsius em 30 minutos e mantenha a temperatura por pelo menos quatro horas ou durante a noite para a reação de carbonização. Monitore a pressão durante as duas primeiras horas, que aumenta até 21 barras, seguindo a curva de pressão de vapor para água. Quando a autoclave tiver esfriado até a temperatura ambiente por resfriamento natural, solte cuidadosamente qualquer pressão residual e abra a autoclave.Para recuperar o hidrochar, em um funil Buchner com vácuo, despeje a mistura para separar o sólido e o líquido. Descarte a fase líquida como resíduos de laboratório perigosos. Seque o sólido à temperatura de 100-105 graus celsius em um forno por duas horas ou durante a noite.Depois disso, pese a amostra seca. Calcule o equilíbrio de massa da carbonização hidrotérmica. Leve em conta o peso seco da biomassa e o peso seco do produto hidrochar.Em um frit de vidro de um reator de lote de quartzo tubular, pese 2-3g de hidrochar seco e cru para tratamento homogêneo. Para maiores quantidades, como 10-20g, use material pelletizado com tamanho de partícula de 0,2-6mm. Em um capô de fumaça, insira um acoalador térmico através do poço térmico no reator de quartzo tubular com a extremidade atingindo a cama colocada no frit.Coloque o reator no manto de aquecimento e conecte ao reator um fluxo de nitrogênio de 20ml por minuto. Coloque uma pequena garrafa de vidro abaixo da saída do reator para coletar líquidos condensados. Aqueça o reator a 275 graus celsius com uma rampa de 10 graus por minuto.Mantenha esta temperatura por uma hora. Quando resfriada até a temperatura ambiente, desconecte o fluxo de gás. Descarte o líquido coletado no béquer para os resíduos orgânicos não halogenados.Vire o reator para recuperar o material de carbono em um cadinho e pese-o. Calcule o equilíbrio de massa para o tratamento térmico. A partir da massa obtida no tratamento térmico e da biomassa seca empregada na etapa de carbonização.Primeiro, esmague o produto em uma argamassa e pese 10mg da amostra em um cadinho do aparelho TG. Coloque o cadinho contendo a amostra no amostrador automático do aparelho TG e ajuste a temperatura máxima para 600 graus celsius. Empregue ar como gás de varredura e uma rampa de temperatura de 10 graus por minuto.Pressione o botão do mouse para iniciar a análise. Quantifique a perda de massa a 275 graus celsius na curva TG calculando a diferença entre o peso inicial e o peso observado nesta temperatura. Este protocolo transforma sobras de cozinha em hidrochar adequado para aplicações agrícolas em duas etapas.Carbonização hidrotérmica seguida de pós-tratamento térmico. Na reação de carbonização, a biomassa lignocelulósica úmida é transformada em um material carbonáceo de cor marrom. Quanto mais escura a cor marrom, mais avançada é a reação de carbonização.A pressão durante a reação de carbonização tem que aumentar para pelo menos 21 barras, que é a pressão de vapor autógeno a 250 graus celsius. No entanto, em geral, a pressão é de alguma forma imprevisível. Depende do tipo de biomassa e do estado de degradação.O rendimento em massa da carbonização envolve uma ampla faixa de 30 a 90 por cento de peso. O rendimento em massa é geralmente maior para material mais lenha com alto teor de lignina e menor para polímeros de açúcar puro, como amido. A análise termogravimétrica das amostras de hidrochar mostra que a perda de voláteis entre 200 e 300 graus celsius de tratamento térmico é menor do que a perda de hidrochar bruto.A 275 graus celsius, a perda de massa foi de 34,6% de peso para a amostra hidrochar não tratada. Após o tratamento a 200 graus celsius, foi alcançada uma redução do conteúdo volátil de 17,5%. Após os tratamentos a 250, 275 e 300 graus celsius, a perda de massa correspondente foi de 6,01, 5,17 e 4,22 percentuais de peso da massa total, respectivamente.Além disso, o teor inicial de água não é crucial para o resultado da reação. Leve-se em conta que uma solução mais concentrada proporciona um maior rendimento de material orgânico sólido. A partir de estoques de alimentação mais homogêneos em grãos de caneta de cervejeiros ou resíduos agroindustriais, materiais de maior valor podem ser produzidos.Aplicar temperaturas mais altas durante o segundo tratamento aumenta o teor de carbono. A Hydrochar foi proposta para aplicação diversificada. Por exemplo, como solvente, ativou carbonos ou eletrodos em baterias.A preparação deste material avançado muitas vezes envolve uma etapa térmica de acabamento. A tecnologia de carbonização hidrotérmica já foi ampliada para escala industrial. Neste tamanho, a matéria-prima é muito heterogênea e variável.Aqui, você pode ver resíduos de jardinagem sendo processados. Atualmente, o produto comercial são pelotas, segundo você, combustível sólido, com um segundo tratamento, um produto sólido é produzido, aumentando a contribuição do estoque de alimentação para a mitigação das mudanças climáticas.

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Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

Comece com um digestor anaeróbico, um reator selado e livre de oxigênio semeado com um lodo sintético que imita os sólidos depositados das águas residuais.O lodo contém micróbios anaeróbios mesófilos, uma comunidade microbiana mista.Esses micróbios prosperam em temperaturas moderadas e impulsionam a digestão da matéria orgânica do lodo.Misture continuamente o lodo para sustentar a atividade bacteriana e promover a digestão.Mais tarde, adicione bioplásticos, que são polímeros biodegradáveis, ao...

Digestão anaeróbia de bioplásticos para produção de biogás

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Avaliação Integrada Digestão Anaeróbia e carbonização hidrotérmica para Bioenergy Production

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