Summary
Представлен протокол об истощении прекурсоров выбросов из низкокачественной биомассы при низких температурах микроволновых гидротермических карбонизации лечения. Этот протокол включает микроволновые параметры и анализ биоугольной продукции и перерабатывающей воды.
Abstract
Биомасса является устойчивым топливом, так как его CO2 выбросы реинтегрированы в рост биомассы. Однако неорганические прекурсоры биомассы вызывают негативное воздействие на окружающую среду и образование шлаков. Выбранный короткий ротационной Перелесок иное прикрытие (КГД) ивы древесины имеет высокое содержание золы
(= 1,96%) и, следовательно, высокое содержание выбросов и шлаковых прекурсоров. Поэтому, сокращение минералов из КЦГ ивы с низким температурным микроволновым гидротермических карбонизации (МАХК) на 150 ° c, 170 ° c, и 185 ° c исследован. Преимуществом МАХК по сравнению с обычными реакторами является даже температурная проводимость в реакционной среде, так как микроволновые печи проникают в весь объем реактора. Это позволяет лучше контролировать температуру и быстрее, охлаждая. Поэтому последовательность реакций демеризации, трансформации и реполимеризации можно эффективно анализировать. В этом исследовании анализ потерь массы, зольности и состава, значений теплоснабжения и молярных показателей O/C и H/C обработанных и необработанных ИВК ивы показал, что минеральное содержание угля МАХС было уменьшено, а значение нагрева увеличилось. Процесс воды показали снижение рН и содержащиеся furfural и 5-метилфурфураль. Температура процесса 170 ° c показала наилучшее сочетание энергетического ввода и уменьшения компонентов золы. МАХК позволяет лучше понять процесс гидротермических карбонизации, в то время как крупномасштабное промышленное применение маловероятно из-за высоких инвестиционных издержек.
Introduction
Применение микроволн для гидротермической карбонизации (махк) было использовано для термохимической трансформации моделей биомассы соединений, таких как фруктоза, глюкоза1,2 или целлюлоза3, и для органических субстратов, предпочтительно отходы4,5,6,7,8,9,10. Использование микроволновых печей выгодно, поскольку это позволяет даже нагревание обработан биомассы2,10 главным образом через термические потери диэлектрического растворителя11,12, хотя микроволны делают не передавать достаточно энергии, чтобы непосредственно разорвать химические связи и вызвать реакцию13. Микроволновые печи проникают весь объем реакции в реакторе HTC реактора и передачи энергии непосредственно к материалу, который не представляется возможным с обычным реактором, который показывает замедление скорости нагрева из-за высокой емкости отопления стальной мантии и Образец себя14. Даже возбуждение молекул воды образца микроволнами позволяет улучшить управление процессом, так как температура в микроволновом реакторе равномерно распределяется11,14,15 и после реакция гораздо быстрее. Кроме того, обычные реакторы нагревают гораздо медленнее, а химические реакции, возникающие во время нагрева, могут быть связаны с результатами, которые обычно назначаются для окончательной температуры. Улучшенный контроль процессов в реакторе МАХК позволяет точно определить температурные зависимости от выбранных реакций HTC (например, обезвоживание или декарбоксиляция). Еще одно преимущество даже распределения температур в томе HTC-реактор нижней адгезии иммобилизованным и полностью карбонизированных частиц на внутренней стене реактора2. Тем не менее, вода является лишь средним микроволнового растворителя, который даже показывает снижение микроволновой поглощения при более высоких температурах, что ограничивает достижимую максимальную температуру. Этот отрицательный эффект компенсируется, когда кислоты производятся в процессе HTC или катализаторов (ионных или полярных видов) добавляются до начала лечения. Микроволновые индуцированные реакции показывают более высокие урожаи продукта в целом11,15 и, в частности, 5-гидроцитметилфурфураль (5-ХМФ) из фруктозы по сравнению с реакциями катализированной песка12. Они также имеют гораздо лучше энергетический баланс, то обычные методы отопления15,16.
Фундаментальной химической концепцией гидротермических карбонизации является деградация и последующая полимеризация биомассы. В ходе этих сложных взаимодействующих реакций ткань истощается кислородом, что увеличивает тепловую ценность. Во-первых, полимеры гемикелюлоза и целлюлоза гидролизирована до сахара мономеров17, хотя низкие температуры в основном влияют на гемикелутерять18,19,20,21. В этой ранней стадии реакций HTC, органические кислоты образуются от преобразования сахара альдегиды и деацетилляции гемичелюпотерять. Эти кислоты могут быть ацетитическими, молочно-леулиновыми, акриловыми или форменными кислотами20,21,22 и снижают рН реакционной воды в реакторе. Из-за диссоциации они образуют свободные отрицательные ионы, которые увеличивают ионный продукт в процессе воды. Увеличивая Ион продукт позволяет разрешать катионов, которые будут главными компонентами золы в биомассе. По этому механизму ткани истощаются из прекурсоров и шлаков излучения (например, калия, натрия, кальция, хлора и тяжелых металлов)23,24.
Сформированные органические кислоты могут поддержать обезвоживание мономеров сахара для furans. Общий продукт обезвоживания сахара является furfural и 5-гидрокеметилfurfural, которые являются осуществимыми продуктами для химической промышленности, так как они служат в качестве платформы продуктов (например, для синтеза биоолиммеров). 5-метилфурфурал может формироваться путем катализируемой реакции из целлюлозы25,26 или 5-гидроцитметилфурфураль27. В то время как Биополимерный синтез является искусственной ремерцимеризации в контролируемых условиях, фураны могут также конденсироваться, полимеризировать и формировать высокие молекулярно-весовые ароматические структуры в комплексной химической среде реактора МАХК. Взаимодействие растворимой органической и неорганической соединений с модифицированной матрицей древесных клеток добавляет сложности системе реакции20. Пути реакции полимеризации фуран используют алдол конденсации или/и Межмолекулярное обезвоживание18,20 и урожайность гидрочар частиц с гидрофобной оболочкой и более гидрофильного ядра28. Пока еще не выявлено, полностью ли частицы биомассы разлагаются, а затем реполимеризации или если частицы биомассы служат образцом для карбонизации. Тем не менее, деградации и реполимеризации реакции включают обезвоживание и декарбоксилирования реакций, а также29,30, который индуцирует падение в диаграмме Ван карриен к O/c и H/c коэффициенты черного углерода.
В то время как другие исследования доказали, что минеральное снижение эффекта от традиционного реактора на основе гидротермических лечения31, воды Стиральная с комбинированным механическим выщелачивания32 или воды/Ацетат аммония/соляной кислоты Стиральная33, наши исследования исследуют минеральное выщелачивание при низкой температуре карбонизации с микроволнами в первый раз. Поскольку в этом исследовании основное внимание уделяется выщелачиванию прекурсоров для модернизации топлива, изучается судьба калия, натрия, магния, кальция, хлора, серы, азота и тяжелых металлов. В качестве прекурсоров мелкой пыли образуются летучие соли (например, KCl или K2so4) при повышенных температурах в газовой фазе. Когда эти соли накапливаются в дымовом газе, тяжелые металлы, такие как цинк, могут удалять их как частицы нуклеации, что приводит к цепной реакции роста частиц. При снижении температуры дымовых газов, конденсация соли дополнительно вызывает рост частиц и приводит к образованию канцерогенного мелкого пыли из дымохода. Эти выбросы в настоящее время являются главным фактором, подрывающих устойчивость топлива из биомассы. Устойчивое энергоснабжение опирается на их сокращение за счет дорогостоящих фильтров или их сокращение в топливе (например, по МАХК). Поскольку данное исследование следует практическим подходом, в качестве потенциального биоэнергетического сырья с высокими темпами роста была выбрана ивовое дерево в виде короткого вращения. Это может быть выращен фермерами на своих полях для самостоятельного обеспечения питания путем газификации, но и для тепловой генерации путем прямого сгорания. Недостатком ивы КГД является его высокое содержание коры из-за низкого ствола: кора соотношение на зрелой стадии. Кора содержит много минералов по сравнению с древесиной34,35,36,37 и дает более высокие количества газообразных или частиц выбросов38. Низкая температура HTC может улучшить свойства сгорания ивы древесины КГД и, тем самым, способствовать устойчивому теплу и энергоснабжение. Другим важным параметром биоугля HTC, исследуемых в этом исследовании, является его энергетическая плотность, ее более высокая начальная температура сгорания и более высокая окончательная температура сгорания39.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Подготовка образцов материала
- Урожай пятилетней ивы, клон типа "Tordes" ([Саликс schwerinii x . viminalis] x с. Вим.), с высотой 12 − 14 м и диаметром груди около 15 см.
- Чип древесины и сухой чипов в сушилке для обжига для 24 ч при температуре 105 ° c.
- Вырезать щепки с режущей мельницы и измельчить с центробежной мельницы до размера частиц 0,12 мм.
2. Микроволновая гидротермических карбонизации
- Используйте микроволновую печь с 850 W и магнатрон частота 2 455 МГц.
- Поместите 500 мг сырья из шага 1,3 в a 50 mL политетрафорэтилен (ПТФЕ) реакционной емкости с помощью шпателя. Добавьте 10 мл деминерализованной воды. Завинчиваем вниз крышка сосуда реакции так, что клапан давления в крышке находится на таком же уровне как край крышки.
- Для каждой температуры обработки, положите двенадцать сосудов реакции с сырьем в микроволновой печи и закройте духовку.
- Настройка трех температурных программ с микроволновой печью для трех температур: 150 ° c (пандус + 12,5 ° c,1, удерживайте 60 мин., Пиковая мощность 50%), 170 ° c (пандус + 9,6 ° c с-1, удерживайте 60 мин, Пиковая мощность 80%), and 185 ° c (пандус + 5,3 ° c,1 , удерживайте 30 мин, пандус-1,1 ° c мин-1 до 150 ° c, Пиковая мощность 100%). Запустите микроволновую печь, для каждой отдельной программы.
- После завершения программы удалите реакционную сосуды, дайте им остыть и активировать. После этого откройте их под шкафом дыма после выпускать давление внутрь.
- Добавьте 35 mL дважды дистиллированной воды к каждому сосуду реакции. Налейте раствор в каждом сосуде на центрифужные цилиндры и центрифугу на 1 714 x g в течение 10 мин.
- Процесс воды сливают в другую трубку и хранятся замороженные при-5 ° c для рН и газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS) анализа.
- Заморозьте Центрифугированный цилиндр с оставшимся биоугольным грануляром при температуре-5 °C. Затем возьмите биоугольную Пелле и высушите его при температуре 105 ° c в течение 24 ч. взвешивают биоугольную Пелле и рассчитывают потерю веса, вызванную лечением МАХС.
- Повторные шаги 2.2 − 2.8 четыре раза на температуру (48 реакционной емкости на температуру) для выработки достаточного количества биоугля (приблизительно 22 г) для последующего анализа.
3. Определение содержания золы
- Взвешивание 20 пустых керамических блюд индивидуально. Добавить в каждый 1 г образца (5 х 1 г сырья, и 5 х 1 г биоугля от каждой температуры лечения).
Примечание: поскольку блюда не могут быть помечены, план должен быть составлен для расположения судов в духовке. - Поместите открытые керамические блюда в муфлиновой печи и закройте печь.
- Программа температурной программы для муфтной печи (+ 6 ° c мин-1 от 25 °c до 250 ° с, удержание 60 мин, + 10 °c мин-1 до 550 °c, удержание 120 мин) и запуск программы.
- После завершения программы, пусть муфтной печи остыть до 105 ° c. Затем откройте печь и возьмите керамическую посуду.
- Поместите керамические блюда в экстрактор (таблица материалов), наполненный сушки агента, состоящего из силикагеля. Закройте осушу и вакуумные сухие с помощью вакуумного насоса.
- Примите вне Керамические тарелки после 24 h охлаждать. Взвесить керамическое блюдо, содержащее пепел, и рассчитать вес золы, вычитая вес пустой керамической тарелки.
- Определите содержание золы в процентах путем деления массы пепла на сухую массу сырья или биоугля.
4. определение высших и нижних значений нагрева
- Активируйте водяной насос из каторимметра и откройте кислородный клапан, чтобы поставлять 99,5% кислорода к калоримметру.
- Взвесьте 1 г глюкозы и поместите его в пластиковый мешок образца с определенной теплотворной способностью 46 479 J/g. Положите образец мешок в горнило горения каторимметра бомба.
- Добавить 5 мл дважды деионизированной воды в нижней части бомбы и винт вниз бомбу. Поместите бомбу в каторимметр и закройте калоримметр.
- Введите вес образца и измените параметры к методу образца мешка. Начинайте каторимметр.
- После того, как измерение завершено, возьмите бомбу, поверните ее вверх дном и встряхните медленно в течение 1 мин.
- Открутить бомбу, удалить 5 мл дважды деминерализованной воды и хранить ее в контейнере с винтовой крышкой для последующего анализа ионов хроматографии.
- Повторные шаги 4.2 − 4.6 три раза для получения калибровочного стандарта.
- Повторные шаги 4.2 − 4.6 пять раз с каждым биоуглем МАХК (150 ° c, 170 °C, 185 °C) и сырьем.
- Расчет нижнего значения нагрева с использованием следующего уравнения40:
где ЛХВ является более низким значением нагрева, ЭОД является более высокая теплоснабжение, полученное из кальциметра в шаге 4,4, и ом является содержанием водорода [
полученный из элементарного анализа.
полученный из элементарного анализа.5. Ион хроматография для количественной оценки хлора
Примечание: Проверьте калибровку ионного хроматографа перед анализом.
- Примите вне 5 mL разрешения от шага 4,8 и добавьте 45 mL дважды деминерализованной воды в маске 50 mL объемно.
- Вставьте образец всасывающей трубки в образец контейнера и нарисуйте примерно 3 мл образца с помощью шприца в пре-столбце. Запустите анализ.
- Проводить измерения в соответствии с инструкциями производителя.
- Повторите шаги 5,2 и 5,3 для каждого образца, подготовленного в разделе 4.
6. элементарный анализ для определения коэффициентов O/C и H/C
- Выберите соответствующий метод из руководства по приборам для измерения образцов.
- Сделать все 20 мг сульфонамид стандартов и заготовок, необходимых для калибровки устройства.
- Чтобы подготовить образец материала, положите 20 мг образца в фольгу на микробалансе. Взвешивание образца на фольге, закрыть фольгу вокруг образца и нажмите пакет, чтобы содержать как мало воздуха, как это возможно. Затем повторите это 5x для каждого образца.
Примечание: для того, чтобы иметь возможность анализировать биоугля образцов, такое же количество триоксид вольфрама, как количество образца должны быть добавлены в соотношении 1:1. Это необходимо для компенсации отсутствующий кислород в биоугля для обеспечения полного сгорания в элементарный анализатор. - Вставьте подготовленные пробы в аутокамплер элементарного анализатора.
- Откройте кислородный и гелиевый клапан для камеры сгорания элементарного анализатора.
- Начало анализа, когда устройство достигло температуры, указанной устройством. В этом случае, подождите, пока температура достигает 900 ° c.
- Расчет молей каждого элемента в сульфонамид стандарт сульфонамид стандартный вес (шаг 6,2), и вес 1 моль соответствующего элемента.
- Вычислить связь между молей C, H, S, и N в сульфонамид, полученный от шага 6,7, и соответствующие пиковые области.
- Вычитание содержимого зольности образца, полученного из шага 3,7, от общего веса образца.
- Сравните соответствующий элемент пика области в сульфонамид стандарта и образца, и умножить на моль каждого элемента в сульфонамид, чтобы получить моль элемента в образце.
- Вычислите вес C, H, S и N в образце, умножая моль элемента, полученного из шага 6,10, с соответствующей молярной массой элемента из таблицы Менделеева.
- Рассчитать вес кислорода в образце с помощью золы бесплатный образец массы, полученный из шага 6,9, и вычитания веса C, H, N, и S, полученные от шага 6,11.
- Рассчитать молярную H/C и O/C коэффициенты в сырье и МАХС биоугля образцов.
7. индуцированных сочетании плазменных оптических излучения спектроскопии
- Весить 400 мг сухого сырья или МАХК биоугля и поместить его в 50 mL ПТФЕ реакционной сосуда с помощью шпателя. Добавить 3 мл 69% азотной кислоты и 9 мл 35% соляной кислоты.
- Завинчиваем вниз крышка сосуда реакции так, что клапан давления в крышке находится на таком же уровне как край крышки.
- Положите реакционную сосуды образцов для анализа в микроволновую печь и закройте духовку.
- Программа температурной программы для полной деградации органического материала: пандус + 15,5 °C мин-1 до 200 °c, удерживайте 30 мин, охладиться до 180 ° с, удерживайте в течение 5 мин. Запустите микроволновую печь.
- После завершения программы удалите реакционную сосуды, дайте им остыть и активировать. Затем откройте сосуды под вытяжке после высвобождения давления внутрь.
- Налейте образцы в цилиндр 50 мл лампы. Затем тщательно промыть реакционную емкость с дважды обожионизированной водой и перенести ее в цилиндр лампы. Сверху цилиндра к отметке 50 mL с дважды обожионизированной водой, чтобы обеспечить даже разбавление всех образцов.
- Фильтр образца от шага 7,6 с 150 мкм сетки фильтровальной бумаги. Заполните фильтрат в 50 mL конической центрифуги труб.
- Положите стандартные образцы в автоинжектор ПМС-ЕСА. Стандартные образцы известных концентраций (0,0001 стр/мин, 0,001 промилле, 0,1 промилле, 1 стр/мин 10 стр/мин, 20 стр/мин, 50 стр/мин) элементов, подлежащих количественной оценке (CA, AS, B, Be, Fe, SE, Zn, AG, Al, BA, BI, CD, CO, CR, Cu, GA, K , Mg, MN, Mo, Na, Ni, ПБ, РБ, SR, TE, TL, V).
- Положите образцы в автоинжектор ПМС-ЕСА и запустить МСП анализ с теми же параметрами.
- После анализа ПМС-ЕСА, получить элементарную концентрацию от программного обеспечения, автоматически рассчитывается в мг/кг, основанный на калибровочных кривых, полученных из стандартных образцов в шаге 7,8.
- Расчет уменьшения элементарной концентрации в производном биоугле:
где conc. в биомассе является элементарной концентрации в биомассе и conc. В угле находится элементарная концентрация в биоугле.
8. Измерение рН воды процесса HTC
- Заполните каждую жидкую фракцию от лечения МАХК (шаг 2,7) сырья и трех биоуглей в четырех соответствующих биакрах.
- Калибровка зонда рН стандартными решениями.
- Измерить рН жидкой фракции сырья и трех биоуглей МАХК.
9. газовая хроматография-масс-спектрометрия
- Фильтр жидких фракций от лечения МАХК (шаг 2,7) с 150 мкм сетки фильтровальной бумаги. Добавьте 20 мл метанола в 1 мл отфильтрованных жидких фракций.
- Перенесите 200 мкл на флакон автосамплер GC-MS и положите ампулу в автосамплер GC-MS.
- Разбавляют чистые стандарты furfural и 5-метилфурфурал (аналитический класс) до 10-2, 10-3, 10-4, и 10-5 с метанолом.
- Поставьте стандарты на автосамплер GC-MS и проанализируйте их с параметрами: 1 мкл объем впрыска при температуре 230 °C инжектор и 1:40 раскол; 5MS неполярная колонка (таблица материалов) с длиной 15 м и толщиной 0,25 мм пленки; температурная программа 30 °C, удерживайте 2 мин, пандус + 40 °C/мин до 250 ° с, удерживайте 2 мин; ионизации с 70 м.в. и MS детектор в режиме сканирования с м/з диапазоне от 35 − 400, каждое сканирование в 0,3 s.
- Установите калибровочные кривые общим пиковым районом (TIC) ионных соединений и концентрацией соединения.
- Запустите подготовленные образцы жидкой фазы HTC для биоугля с теми же аналитическими параметрами и определите furfural и 5-метилфурфул с помощью времени удержания стандарта и совпадения спектра в библиотеке спектров.
- Определить концентрацию furfural и 5-метилфурфуль с помощью расчетной кривой калибровки (шаг 9,6) и вставки образца пиковые области furfural и 5-метилфурфураль.
10. Статистика
- Проанализируйте данные с тестом Шапиро Уилкс для нормального распределения.
- Используйте тест Манна-Уитни U-Test для необычно распределенных наборов данных и t-Test для обычно распределенных наборов данных для поиска существенных различий между наборами данных.
Примечание: если один набор данных обычно распределен, а другой нет, воспользуйтесь тестом Манна-Уитни U.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Результаты элементарного анализа выявили различия между O/C-H/C соотношением ивовой древесины и биоуглей МАХК (рис. 1). Сырье показывает более высокие коэффициенты O/C-H/C и более высокую вариацию значений. Лечение МАХК уменьшило вариацию значений из-за гомогенизации микроволнового реактора. Точность микроволнового реактора позволила дифференцировку трех этапов деградации. Коэффициент H/C был снижен на уровне 150 ° с, а также были сокращены вариации в соотношении H/C и O/C. На 170 °C коэффициент O/C был уменьшен и при 185 °C коэффициент O/C был еще более сокращен.
Температура индуцированных повышение коричневого цвета, в то время как процесс воды показал ту же тенденцию, хотя тень была ярче (рис. 2). Как в биоугле, так и в перерабатывающей воде, увеличение количества ароматических колец, таких как фураны и поли-benzenes, которые содержат последовательность одиночных облигаций и двойных облигаций, которые оптически активны, вызывают изменение цвета (рис. 2). Кислотное формирование побочных реакций от сахарного мономеров индуцированное образование растворимых кислот и, следовательно, снижение рН в процессе воды28 (Таблица 1). Массовая потеря была измерена в образце 150 ° c, хотя не было видимого цветового чередования по сравнению с сырьевым материалом (рис. 2 и Таблица 1). Высокий рост теплоснабжения 170 °C биоугля сопровождался высокой потерей веса. Это потеря веса была вызвана экзотермал преобразования реакций, которые принесли фураны (Таблица 1). Чем ниже, хотя значительно отличается, увеличение теплоснабжения между 170 ° c и 185 ° c биоугля сопровождается снижением потери веса по сравнению с потерей веса между 150 ° c и 170 ° c. РН снизился с 4,25 при 150 ° c до 3,6 при 170 ° с и оставался неизменным от 170 ° c до 185 ° c. Из-за приводя к поднимая иона продукт дополнительным кислотой, неорганики и таким образом компоненты золы в процессе вода можно разрешить23.
В таблице 2 показана судьба выбранных прекурсоров выбросов. Есть значительно сокращены элементы в таблице 2, как сера, калий, кальций, хлор и магний, и не значительно снижается элементов, как азот и натрий. Тяжелые металлы в биомассе, за исключением серебра и лития, значительно сократились, как видно из таблицы 3, но серебро и литий лишь незначительно сокращаются.
Результаты снижения массы исправленной коррекции элементов показаны на рисунке 3. Поскольку массовые потери не были рассмотрены здесь, что может даже привести к повышению концентрации элементов по сравнению с сырой биомассы в случае интенсивного лечения высокой температуры HTC, все рассчитанные потери были выше, чем в таблице 2 и Таблица 3 и отображать абсолютные потери элемента, вызванные увеличением ионного продукта. По-разному элементы показывают различную зависимую температуру выщелачивать внутри к воде процесса. Хлор и калий были интенсивно переданы в процесс воды при температуре 150 ° c, в то время как сера, магний, натрий, кальций, цинк, барий, марганец, и стронций показали их высокий уровень истощения при температуре 170 ° c. Только концентрация серебра и лития в биоугле показала даже пониженные температурные ставки, в то время как азот вообще не пострадал от процедуры МАХК. Сумма потерь тонкой пыли, таких как хлор, калий, магний, натрий и кальций при температуре 150 ° с, 170 °C и 185 °C составила 5 782 мг/кг, 8 529 мг/кг и 8 833 мг/кг соответственно, в то время как сумма потерь количественных показателей тяжелых металлов составляла 87 мг/кг , 170 мг/кг и 182 мг/кг для 150 ° c, 170 ° c и 185 ° c, соответственно, и содержание серы показали потери 548, 2 089 и 2 431 mg/kg для 150 ° c, 170 ° c и 185 ° c, соответственно.
Диаграмма 1: типичные диапазоны значений для биомассы, торфа, лигнита, угля и антрацита в диаграмме Ван- Карриен 18 , 20 , 30 , 41. на врезке показаны атомные соотношения O/c и H/c образцов угля махк. (А) в основном обезвоживание. B) обезвоживание и декарбоксиляция. (C) в основном обезвоживание. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Рисунок 2: изображения сырья и биоугля МАХК и обрабатывающая вода после соответствующего температурного режима. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Рисунок 3: выщелачивание прекурсоров выбросов ивы из биомассы КГД в процентах на основе сырья массы биомассы. Процент потери веса рассчитывается на основе необработанного веса биомассы. Нижний график показывает элементы с высоким уровнем выщелачивания между 150 − 170 °C, а верхний график показывает элементы с разным поведением выщелачивания. Эта цифра была изменена с Кранпе и др.42. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
| Параметры | Дерево Уиллоу | 150 °C | 170 °C | 185 °C |
| Уголь | ||||
| Уголь массового убытка (%) | - | 7,60 ± 2,93 | 25,54 ± 2,87 | 28,89 ± 1,96 |
| Более высокая теплоснабжение значениеугля (J g-1): | 18 843 ± 96 | 18 551 ± 143 | 19 358 ± 314 | 20 029 ± 88 |
| Нижняя теплоснабжение значениеугля (J g-1) | 17 430 ± 130 | 17 220 ± 180 | 18 130 ± 310 | 18 730 ± 120 |
| Обрабатываем воду | ||||
| Ph | 4,25 | 3,6 | 3,6 | |
| Фурфурал (мг кг-1) | 0 | 0,1 ± 0,005 | 1,565 ± 0,031 | |
| 5-метилфурфураль (мг кг-1) | 0 | 0,009 ± 0,0001 | 0,012 ± 010002 |
Таблица 1: содержание энергии и процесс водных свойств. Это показывает, массовые потери и выше и ниже значения нагрева сырья и биоугля, а также рН и концентрации furfural и 5-метилфурфурал из процесса воды.
| Лечения | Зольность (%) | N | S | Cl | K | Мг | Na | Ca |
| (% DM) | (% DM) | (% DM) | (мг/кг) | (мг/кг) | (мг/кг) | (мг/кг) | ||
| Сырой | 1,96 ± 0,08 | 0,47 ± 0,01 | 0,48 ± 0,19 | 0,24 ± 0,01 | 3 113 ± 26 | 710 ± 11 | 348 ± 50 | 11 768 ± 240 |
| 150 °C | 1,15 ± 0,03 | 0,41 ± 0,04 | 0,41 ± 0,17 | 0,06 ± 0,02 | 616 ± 14 | 625 ± 23 | 311 ± 45 | 9 501 ± 189 |
| * | - | - | * | ** | * | - | ** | |
| 170 °C | 0,90 ± 0,06 | 0,40 ± 0,03 | 0,24 ± 0,04 | 0,07 ± 0,01 | 534 ± 31 | 383 ± 36 | 303 ± 66 | 8 917 ± 141 |
| * | * | ** | * | ** | * | - | ** | |
| 185 °C | 1,04 ± 0,04 | 0,43 ± 0,05 | 0,14 ± 0,01 | 0,05 ± 0,03 | 525 ± 21 | 371 ± 44 | 301 ± 32 | 8 880 ± 191 |
| * | - | ** | * | ** | * | - | ** | |
| DM: Сухая масса. | ||||||||
Таблица 2: выбранные прекурсоры излучения и общее содержание золы. Звезды указывают на уровень значимости (*, p < 0,05; * *, p < 0,01; * * *, p < 0,001).
| Лечения | Как | Cd | Pb | Hg | Ni | Zn | Ба | Ag | Mn | Sr | Литий |
| мг/кг | |||||||||||
| Сырой | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | 106 ± 3 | 14 ± 1 | 37 ± 4 | 75 ± 1 | 30 ± 1 | 27 ± 3 |
| 150 °C | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | 77 ± 2 | 13 ± 1 | 35 ± 4 | 51 ± 1 | 19 ± 1 | 24 ± 2 |
| * | * | - | ** | ** | - | ||||||
| 170 °C | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | 57 ± 3 | 8 ± 1 | 34 ± 3 | 26 ± 1 | 10 ± 1 | 20 ± 1 |
| * | ** | - | ** | ** | ** | ||||||
| 185 °C | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | 55 ± 2 | 7 ± 1 | 27 ± 2 | 29 ± 1 | 9 ± 1 | 17 ± 2 |
| * | ** | ** | ** | ** | ** | ||||||
| н.д.: не обнаружено (ниже конкретного элемента порога). | |||||||||||
Таблица 3: содержание тяжелых металлов в сырьевых материалах и ОБРАЗЦАХ махк. Звезды указывают на уровень значимости (*, p < 0,05; * *, p < 0,01; * * *, p < 0,001).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
МАХК позволяет дифференцировку шагов химической деградации, применяя различные интенсивности термической обработки. Таким образом, можно оценить взаимодействие между массой потери, O/c-H/c соотношение, теплоснабжение, уменьшение зольного компонента, увеличение рН процесса воды и накопление фураны в процессе воды. Преимущество метода МАХС над обычным реактором HTC основывается на тепловой проводимости через микроволновые печи, которые проникают в весь объем реактора и проводят тепло на микроуровне, а не нагревают объем реактора макроскопических слоев разной температуре10. Это позволило идентифицировать три различных этапа деградации, которые в основном были вызваны обезвоживанием и декарбоксиляции соответствующих мономеров. Гидролиз и деацетиляция гемоселирования незначительно увеличит соотношение H/C биомассы и не удалось изолировать эти реакции в этом эксперименте, например, при температуре 150 ° c. Второй шаг температуры (150 − 170 °C) индуцированный снижение соотношения O/C из-за decarboxylation. Снижение коэффициента H/C предложило параллельное обезвоживание. Между 170 и 185 ° c, было незначительное изменение в соотношении O/C, но относительное снижение в соотношении H/C, которые могут быть объяснены деменации. Однако в этих экспериментах не отслеживали газообразование, так как микроволновый реактор не допускали доступа к газообразной фазе во время реакции. Это также возможно, что обезвоживание более стабильной третичной группы OH, промежуточные формирования во время обезвоживания сахаров в фураны (Таблица 1), вызванные этой смены H/C. Третичные группы OH требуют более высокой энергии активации и деградируют при более высоких температурах. Соотношение O/C и H/C, гомогенизации продукта биомассы была видна в диаграмме Ван Карриен (рис. 1), а также, хотя значения нагрева не показывают ту же тенденцию (Таблица 1).
Нагревание образца биомассы, погруженного в воду ограничивается максимальной температурой 185 ° c с установкой, используемой в этом исследовании. Это вызвано средней микроволновой поглощающей свойствами воды (убыток танδ 0,123)11. Это поглощающие свойства даже снижается при повышенных температурах, что приводит к максимальной температуры, которая зависит от прикладной микроволновой силы, в случае этого исследования 185 ° c с 850 W. При такой максимальной температуре температуру нельзя держать на постоянном уровне, но она колеблется сравнимо с результатами, представленными Даллинджером и др.11 авторы упомянутого исследования предлагают Добавление 0,03 м хлористого натрия для достижения постоянной Температура. Такая мера скомпрометирует концепцию нашего исследования, поскольку добавление соответствующих элементов выбросов уменьшит благотворное влияние МАХК на топливо из биомассы.
Как и ожидалось, коэффициент O/C-H/C сократился в биоугле с уменьшением рН. Причиной этого является обезвоживание биоугля, индуцированного кислотного образования и истощает биоуголь кислорода, что, в свою очередь, увеличивает теплоснабжение биоугля, а также. Идентичный рН в процессе воды 170 ° c и лечения 185 ° c предположил, что первый O/C-H/C падение соотношение было вызвано обезвоживанием и decarboxylation, в то время как O/C-H/C падение соотношение между 170 ° c и 185 ° с преобладали обезвоживания. Decarboxylation из биоугля не уступает кислот, но фураны и, следовательно, не влияет на рН, но дает выше фураны концентрации (рис. 1, рис. 2, и Таблица 1). В этом исследовании, 5-метилфурфурт был уступил в значительных количествах (Таблица 1), но несколько исследований показали, что формирование 5-метилфурфураль является вторичная реакция с 5-ХФУ как образование25,26,27 . Поскольку мы не идентифицируют 5-ХМФ из-за его сравнительно низкого давления пара и ограниченной программы температуры GC, мы не можем подтвердить эти заявления. Будущие исследования должны быть направлены на выявление широкого спектра органических анализатов, в том числе 5-ХФУ, чтобы связать органический анализ процесса воды с шагами реакции, опубликованными в литературе.
Сырье имеет высокие колебания соотношения O/C-H/C. Причина за этим имеет методический характер, как несмотря на штраф фрезерование перед элементарным анализом относительно большое количество частиц коры не было равномерно распределено в малом размере выборки. Этот эффект был постулируется Лю et al. в их исследовании HTC43, и они обнаружили тот же эффект от лечения HTC, который можно увидеть в этом исследовании, которое является гомогенизацией O/c-H/c связи из-за прикладной гидротермических карбонизации. Эта гомогенизация уже может быть достигнута при относительно низких температурах (Диаграмма 1).
Лечение МАЗК при температуре 150 °C уменьшило значение нагрева. Это интересно, как лечение HTC обычно увеличивает значение нагрева. Причиной этого нетипичного поведения является гидролиза. Он разлагает углеводы в древесной ткани атовые гидролиза, но это расщепление использует интеграцию кислорода в макромолекул, что приводит к снижению теплоснабжения продукта гидролиза. С энергетической точки зрения, лечение МАХК или HTC, очевидно, неэффективно при температурах, которые позволяют только гидролиза, так как вес и тепловая стоимость уменьшаются. Энергоэффективным является повышение теплоснабжения между 170 ° c до 185 ° c (Таблица 1), потому что здесь наилучшее соотношение энергии ввода и нагрева значение возрастает. Можно сделать вывод, что высокие температуры эффективны в случае, если цель увеличить тепловое значение исходного сырья. Тем не менее, другие исследования доказали, что переход от углерозации HTC к сжижению HTC при более высоких температурах снижает урожайность биоугля 9 и что многие другие факторы (например, тип материала24 и размер частиц9) влияет урожайности биоугля.
С точки зрения истощения прекурсоров излучения сырья оптимальная температура составляет 170 ° с, поскольку дальнейшее повышение температуры не дает гораздо более высоких показателей истощения (рис. 3). Особенно тонкой пыли прекурсоров хлора, калия, магния, натрия и кальция не реагируют на повышение температуры от 170 ° c (Таблица 2 и рис. 3). Пример из литературы дается Реза et al., который обнаружил, что повышение температуры процесса от 200 ° c до 260 ° c приводит к сопоставимому истощению пепла23. Это приводит к заключению, что в случае, если целью лечения является уменьшение золы, то Температура процесса имеет оптимальный уровень и не должна превышать или быть ниже этого оптимального. При выщелачиванием тяжелых металлов наблюдается такая же тенденция (Таблица 2, Таблица 3и рис. 3). Таким образом, пепел сброса тяжелого металла богатых золы фильтра может быть уменьшена в средних и крупномасштабных отопительных установок и, таким образом, затраты могут быть сохранены из-за адаптированного лечения HTC. Сокращение цинка при температуре 150 °C уменьшает концентрацию этого элемента ниже предела 100 мг/кг в соответствии с DIN EN ISO 17225-2. Только содержание серы и хлора как в сырьё, так и в биоугле МАХК не допустит гранулизации ни сырья, ни биоугля (пределов 0,05 мг/кг и 0,03 мг/кг соответственно). Таким образом, биоугля или сырья могут быть использованы в средних и крупных масштабах отопительных установок с SOx меры по сокращению и Кислотное сопротивление против серной и хлорной кислоты. Положительным аспектом элементарного выщелачивания является сокращение калия и магния на 83%. Оба элемента являются зола плавления температуры редукторы и их устранение уменьшает риск засорения систем транспортировки шлаков образования (рис.3).
В этом изучении была проанализирована элементарная концентрация в угле, но с прикладными методами процессы образования соли в воде процесса не смогли быть проанализированы. Существует, вероятно, взаимодействие раствора минералов от твердой фазы к жидкой фазе, формирование щелочной соли в жидкой фазе и осаждение солей в твердой фазе. В будущем исследования будет интересно проанализировать центрифугирования гранулы процесса воды для осажденного солей, чтобы получить внутри в этих процессах.
МАХК позволяет изучать химические реакции при термической обработке биомассы даже при низких температурах, что можно наблюдать при температурной зависимости процесса действия гидролиза, обезвоживания и декарбоксиляции. В рамках этого исследования, 170 ° c был определен как идеальная температура для достижения относительного максимума энергоуплотнения, максимальное сокращение выбросов прекурсоров при относительно низкой энергии ввода. Это позволяет применение МАХК, а также метод HTC для обновления низкого качества высокой эмиссии биотоплива за счет сокращения прекурсоров выбросов. Такая биомасса изобилует в городах и в сельской местности в виде листьев, коры или соломы. Такая биомасса будет необходима для поставок сырья в сценарии устойчивого производства энергии. Основным недостатком является то, что предлагаемая технология является более дорогостоящей, чем торрефракция, и она требует утилизации процесса воды, которая представляет собой минеральное и органическое соединение богатых отходов, которые должны рассматриваться либо биогазовой установки или очистные сооружения44 . Таким образом, последние заявки ограничиваются лабораторными исследованиями11,13. Запуск процесса МАХС при слишком низких температурах может поставить под угрозу его энергетическую самодостарациональность, так как этап конверсии биомассы не может быть достигнут для всех биомасс. В таком случае применение метода будет привязано к местам с избытком тепловой энергии (например, двигателями внутреннего сгорания для мобильности или древесным газом и энергетическими генераторами ископаемого топлива).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Авторы хотели бы поблагодарить Кристофа Варта, Майкла Руса, Каролу Лепски, Джулиана Теджада и д-ра Райнера Кирхгофа за их техническую поддержку. Исследование финансировалось BMBF (проект BiCoLim-био-горючих Limpios) под номером гранта 01DN16036.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 5MS non-polar cloumn | Thermo Fisher Scientific,Waltham, USA | TraceGOLD SQC | GCMS |
| 9µm polyvinylalcohol particle column | Methrom AG, Filderstadt, Germany | Metrosep A Supp 4 -250/4.0 | Ion chromatography |
| argon | Westfalen AG, Münster, Germany | UN 1006 | ICP-OES |
| calorimeter | IKA-Werke GmbH & Co.KG, Stauffen, Germany | C6000 | higher and lower heating value |
| centrifuge | Andreas Hettich GmbH & Co.KG, Germany | Rotofix 32 A | |
| centrifuge mill | Retsch Technology GmbH, Haan, Germany |
ZM 200 | |
| ceramic dishes | Carl Roth GmbH&Co.KG, Karlsruhe, Germany | XX83.1 | Ash content |
| cutting mill | Fritsch GmbH, Markt Einersheim, Germany | pulverisette 19 | |
| D(+) Glucose | Carl Roth GmbH&Co.KG, Karlsruhe, Germany | X997.1 | higher and lower heating value |
| elemental analyzer | elementar Analysesysteme GmbH, Langenselbold, Germany | varioMACRO cube | elemental analysis |
| exicator | DWK Life Sciences GmbH, Wertheim, Germany | DURAN DN300 | Ash content |
| GC-MS system | Thermo Fisher Scientific,Waltham, USA | Trace 1300 | GCMS |
| hydrochloric acid | Carl Roth GmbH&Co.KG, Karlsruhe, Germany | HN53.3 | ICP-OES |
| ICP OES | Spectro Analytical Instruments GmbH, Kleve, Germany | Spectro Blue-EOP- TI | ICP-OES |
| Ion chromatograph | Methrom GmbH&Co.KG, Filderstadt, Germany | 833 Basic IC plus | Ion chromatography |
| kiln dryer | Schellinger KG, Weingarten, Germany | ||
| kiln dryer | Schellinger KG, Weingarten, Germany | Ash content | |
| mesh filter paper | Carl Roth GmbH&Co.KG, Karlsruhe, Germany | L874.1 | ICP-OES |
| microwave oven | Anton Paar GmbH, Graz, Austria | Multiwave Go | |
| muffel furnance | Carbolite Gero GmbH &Co.KG, Neuhausen, Germany | AAF 1100 | Ash content |
| nitric acid | Carl Roth GmbH&Co.KG, Karlsruhe, Germany | 4989.1 | ICP-OES |
| oxygen | Westfalen AG, Münster, Germany | UN 1072 | higher and lower heating value |
| pH-meter | ylem Analytics Germany Sales GmbH & Co. KG, Weilheim,Germany | pH 3310 | pH |
| sample bag | IKA-Werke GmbH & Co.KG, Stauffen, Germany | C12a | higher and lower heating value |
| Standard Laboratory Vessels and Instruments | |||
| standard samples | Bernd Kraft GmbH, Duisburg, Germany | ICP-OES | |
| sulfonamite | elementar Analysesysteme GmbH, Langenselbold, Germany | SLBS4782 | elemental analysis |
| teflon reaction vessels | Anton Paar, Austria | HVT50 | |
| teflon reaction vessels | Anton Paar, Austria | HVT50 | ICP-OES |
| tin foil | elementar Analysesysteme GmbH, Langenselbold, Germany | S12.01-0032 | elemental analysis |
| tungstenVIoxide | elementar Analysesysteme GmbH, Langenselbold, Germany | 11.02-0024 | elemental analysis |
| twice deionized water | Carl Roth GmbH&Co.KG, Karlsruhe, Germany | ||
| twice deionized water | Carl Roth GmbH&Co.KG, Karlsruhe, Germany | higher and lower heating value | |
| twice deionized water | Carl Roth GmbH&Co.KG, Karlsruhe, Germany | ICP-OES |
References
- Li, C., Zhao, Z. K., Cai, H., Wang, A., Zhang, T. Microwave-promoted conversion of concentrated fructose into 5-hydroxymethylfurfural in ionic liquids in the absence of catalysts. Biomass and Bioenergy. 35 (5), 2013-2017 (2011).
- Möller, M., Harnisch, F., Schröder, U. Microwave-assisted hydrothermal degradation of fructose and glucose in subcritical water. Biomass and Bioenergy. 39, 389-398 (2012).
- Guiotoku, M., Rambo, C. R., Hansel, F. A., Magalhães, W. L. E., Hotza, D. Microwave-assisted hydrothermal carbonization of lignocellulosic materials. Materials Letters. 63 (30), 2707-2709 (2009).
- Guiotoku, M., Rambo, C. R., hansel, F. A., Magalhães, W. L. E., Hotza, D. Microwave-assisted hydrothermal carbonization of lignocellulosic materials. Materials Letters. (63), 2707-2709 (2009).
- Kannan, S., Gariepy, Y., Raghavan, G. S. V. Optimization and characterization of hydrochar produced from microwave hydrothermal cabonization of fish waste. Waste Management. , 159-168 (2017).
- Elaigwu, S. E., Greenway, G. M. Microwave-assisted and conventional hydrothermal carbonization of lignocellulosic waste material: Comparison of the chemical and structural properties of the hydrochars. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 118, 1-8 (2016).
- Elaigwu, S. E., Greenway, G. M. Microwave-assisted hydrothermal carbonization of rapeseed husk: A strategy for improving its solid fuel properties. Fuel Processing Technology. 149, 305-312 (2016).
- Chen, W. -H., Ye, S. -C., Sheen, H. -K. Hydrothermal carbonization of sugarcane bagasse via wet torrefaction in association with microwave heating. Bioresource technology. 118, 195-203 (2012).
- Nizamuddin, S., et al. Upgradation of chemical, fuel, thermal, and structural properties of rice husk through microwave-assisted hydrothermal carbonization. Environmental science and pollution research international. 25 (18), 17529-17539 (2018).
- Nizamuddin, S., et al. An overview of microwave hydrothermal carbonization and microwave pyrolysis of biomass. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 17 (4), 813-837 (2018).
- Dallinger, D., Kappe, C. O. Microwave-assisted synthesis in water as solvent. Chemical reviews. 107 (6), 2563-2591 (2007).
- Qi, X., Watanabe, M., Aida, T. M., Smith, J. R. L. Catalytic dehydration of fructose into 5-hydroxymethylfurfural by ion-exchange resin in mixed-aqueous system by microwave heating. Green Chemistry. 10 (7), 799 (2008).
- Nüchter, M., Ondruschka, B., Bonrath, W., Gum, A. Microwave assisted synthesis - a critical technology overview. Green Chem. 6 (3), 128-141 (2004).
- Schanche, J. -S. Microwave synthesis solutions from personal chemistry. Molecular Diversity. 7 (2-4), 291-298 (2003).
- Kappe, C. O. Controlled microwave heating in modern organic synthesis. Angewandte Chemie (International ed. in English). 43 (46), 6250-6284 (2004).
- Gronnow, M. J., White, R. J., Clark, J. H., Macquarrie, D. J. Energy Efficiency in Chemical Reactions: A Comparative Study of Different Reaction Techniques. Organic Process Research & Development. 9 (4), 516-518 (2005).
- Kruse, A., Dahmen, N. Hydrothermal biomass conversion: Quo vadis? The Journal of Supercritical Fluids. 134, 114-123 (2018).
- Reza, M. T., et al. Hydrothermal Carbonization of Biomass for Energy and Crop Production. Applied Bioenergy. 1 (1), (2014).
- Libra, J. A., et al. Hydrothermal carbonization of biomass residuals: a comparative review of the chemistry, processes and applications of wet and dry pyrolysis. Biofuels. 2 (1), 71-106 (2011).
- Reza, M. T., Uddin, M. H., Lynam, J. G., Hoekman, S. K., Coronella, C. J. Hydrothermal carbonization of loblolly pine: reaction chemistry and water balance. Biomass Conversion and Biorefinery. 4 (4), 311-321 (2014).
- Funke, A., Ziegler, F. Hydrothermal carbonization of biomass: A summary and discussion of chemical mechanisms for process engineering. Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 4 (2), 160-177 (2010).
- Kruse, A., Funke, A., Titirici, M. -M. Hydrothermal conversion of biomass to fuels and energetic materials. Current opinion in chemical biology. 17 (3), 515-521 (2013).
- Reza, M. T., Lynam, J. G., Uddin, M. H., Coronella, C. J.
- Zhang, D., et al. Comparison study on fuel properties of hydrochars produced from corn stalk and corn stalk digestate. Energy. 165, 527-536 (2018).
- Huang, Y. -B., Yang, Z., Dai, J. -J., Guo, Q. -X., Fu, Y. Production of high quality fuels from lignocellulose-derived chemicals: a convenient C-C bond formation of furfural, 5-methylfurfural and aromatic aldehyde. RSC Advances. 2 (30), 11211 (2012).
- Van de Vyver, S., Geboers, J., Jacobs, P. A., Sels, B. F. Recent Advances in the Catalytic Conversion of Cellulose. ChemCatChem. 3 (1), 82-94 (2011).
- Delidovich, I., Leonhard, K., Palkovits, R. Cellulose and hemicellulose valorisation: an integrated challenge of catalysis and reaction engineering. Energy & Environmental Science. 7 (9), 2803 (2014).
- Sevilla, M., Fuertes, A. B. The production of carbon materials by hydrothermal carbonization of cellulose. Carbon. 47 (9), 2281-2289 (2009).
- Yao, Z., Ma, X. Characteristics of co-hydrothermal carbonization on polyvinyl chloride wastes with bamboo. Bioresource technology. 247, 302-309 (2018).
- Funke, A., Ziegler, F. Hydrothermal carbonization of biomass: A summary and discussion of chemical mechanisms for process engineering. Biofuels, Bioproducts and Biorefining. (4), 160-177 (2010).
- Liu, Z., Balasubramanian, R. Upgrading of waste biomass by hydrothermal carbonization (HTC) and low temperature pyrolysis (LTP): A comparative evaluation. Applied Energy. 114, 857-864 (2014).
- Khalsa, J., Döhling, F., Berger, F. Foliage and Grass as Fuel Pellets-Small Scale Combustion of Washed and Mechanically Leached Biomass. Energies. 9 (5), 361 (2016).
- Saddawi, A., Jones, J. M., Williams, A., Le Coeur, C. Commodity Fuels from Biomass through Pretreatment and Torrefaction: Effects of Mineral Content on Torrefied Fuel Characteristics and Quality. Energy & Fuels. 26 (11), 6466-6474 (2012).
- Energie aus Biomasse: Grundlagen, Techniken und Verfahren. Kaltschmitt, M., Hartmann, H., Hofbauer, H. , Springer Vieweg. (2016).
- Fengel, D., Wegener, G. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. , Walter de Gruyter. Berlin. (1989).
- Obernberger, I., Thek, G. Physical characterisation and chemical composition of densified biomass fuels with regard to their combustion behaviour. Biomass and Bioenergy. 27 (6), 653-669 (2004).
- Kenney, W. A., Sennerby-Forsse, L., Layton, P. A review of biomass quality research relevant to the use of poplar and willow for energy conversion. Biomass. 21 (3), 163-188 (1990).
- Tharakan, P. J., Volk, T. A., Abrahamson, L. P., White, E. H. Energy feedstock characteristics of willow and hybrid poplar clones at harvest age. Biomass and Bioenergy. 25 (6), 571-580 (2003).
- Liu, Z., Quek, A., Balasubramanian, R. Preparation and characterization of fuel pellets from woody biomass, agro-residues and their corresponding hydrochars. Applied Energy. , 1315-1322 (2014).
- Technischen Komitee ISO/TC 238. "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. , Beuth. Berlin. (2017).
- Kambo, H. S., Dutta, A. A comparative review of biochar and hydrochar in terms of production, physico-chemical properties and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 45, 359-378 (2015).
- Knappe, V., et al. Low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) reduces combustion emission precursors in short rotation coppice willow wood. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 134, 162-166 (2018).
- Liu, Z., Quek, A., Kent Hoekman, S., Balasubramanian, R. Production of solid biochar fuel from waste biomass by hydrothermal carbonization. Fuel. 103, 943-949 (2013).
- Hoekman, S. K., Broch, A., Robbins, C., Zielinska, B., Felix, L. Hydrothermal carbonization (HTC) of selected woody and herbaceous biomass feedstocks. Biomass Conversion and Biorefinery. 3 (2), 113-126 (2013).
