Name: Organik ev artıkları bir Peat yerine dönüşümü (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Öğrenin, hidrotermal karbonizasyon ve termal işlemle mutfak atıklarından hidrokar üretme yöntemini. Bu sürdürülebilir teknik, toprak düzenleyici olarak fosil gübrelere alternatif sunar ve iklim değişikliğini hafifletir.

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

Yazarlar Iklim-KIC programının CharM ve AdvCharM altında Avrupa Komisyonu alınan mali destek için minnettar ve RTC-2017-6087-5 altında Ispanyolca bilim, yenilik ve üniversiteler Bakanlığı "soruşturma, Desarrollo e Innovacion Orientada a Los Retos de la Sociedad "programı ve Severo Ochoa programı (SEV-2016-0683).

1. ev artıkları hidrotermal karbonizasyon
<ol><li>Reaksiyon karışımı için uygun miktarlarda su ve biyokütle hesaplanması.<ol>
<li>Reaksiyon karışımı otoklav hacminin yarısını doldurmalıdır. Karışımı yoğunluğu yaklaşık 1 g/mL olduğunu varsayalım ve ağırlığı ile tutarları hesaplayın. Yaklaşık 80 WT% su ve kalan katı madde olmalıdır. Genel su içeriği önemli değildir ve 70 ila 85 WT% arasında değişebilir.</li>
		<li>Meyve peeling veya yenilebilir bitkisel parçalar gibi mutfaktaki artıkları biyokütle seçin. Bölüm 1 için tam bir kütle dengesini hesaplamak amacıyla, 2 saat veya gece için bir fırında 100 – 105 °C biyokütle bir örnek kurutun. Elde edilen kütle biyokütle katı bir konudur. Alternatif olarak, literatür verilerini kullanın (doğruluk azalır).</li>
		<li>Ne kadar ıslak biyokütle katı maddenin 20 WT% ile otoklav şarj etmek için gerekli olduğunu hesaplamak ve ne kadar su ile birlikte tanıtıldı olmaktır. Reaktörde istenilen su miktarına ulaşmak için ne kadar su gerektiğini hesaplayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Otoklav şarj. DIKKAT: otoklav 50 Bar patlama basıncı ile bir rüptürü disk ile sağlanmalıdır.<ol>
<li>Adım 1.1.3 olarak hesaplanan ve hem otoklav içine tanıtmak biyokütle ve su tartmak.</li>
		<li>Otoklav kapatın ve 20 bara kadar azot ile basınç. 30 dk. üzerinde basınç kaybı bulunmadığını onaylayın. Bu, geminin herhangi bir sızıntı olmadan düzgün şekilde kapatılmasını sağlar. Basıncı bırakın ve gemiyi tekrar kapatın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Karbonizasyon reaksiyonu.<ol>
<li>Karıştırmaya geç. Otoklav 30 dakika içinde 215 °C ' ye ısıtın ve sıcaklığı en az 4 saat veya bir gecede koruyun.</li>
		<li>İlk 2 h için basıncı izleyin. Genel olarak, 21 bara kadar su buharı basıncı eğrisi izler. Basınç artmadığında, Isıtma düzgün çalışmıyor ya da gemi düzgün kapalı değildir. Bu durumda, reaksiyonu durdurun ve Isıtma ve sızdırmazlık kontrol edin.</li>
		<li>Nadir durumlarda, örneğin, biyokütle decarboksilasyon eğilimli ise, maksimum basınç 215 °C ' de buhar basıncı nedeniyle 21 bardan 5 ila 10 bar daha yüksek olabilir. Basınç 35 çubuğunu aşarsa, ısıtmaya geçin ve reaksiyonu kesiniz. Oda sıcaklığına kadar soğutulduktan sonra kalan basıncı dikkatle serbest bırakın ve 1.3.1 adımından tekrar başlayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ham hidrochar kurtarma.<ol>
<li>Otoklav doğal soğutma ile oda sıcaklığına kadar soğutulduğunda, herhangi bir kalıntı basıncını dikkatlice bırakın ve otoklav açın.</li>
		<li>Bir Buchner hunisi ile vakum filtrasyon ile ayrı katı ve sıvı. Sıvı aşamasını tehlikeli laboratuar atıkları arasında sulu çözelti olarak atın.</li>
		<li>100 ' de bir fırında 2 saat veya bir gecede 105 °C ' de katı kurutun. İlk adımın kütle dengesini, yani hidrotermal karbonizasyon (Bölüm 1) hesaplayın. Bunun için, ürünün biyokütle ve kuru ağırlığının kuru ağırlığını dikkate alın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. ham hydrochar toplu modunda termal tedavi
<ol><li>1 g kuru ham hidrochar tartım ve bir cam frit üzerine yerleştirin bir tübüler Quartz reaktör (toplu reaktör).</li>
	<li>10 ila 20 g gibi daha büyük miktarlarda, 0,2 partikül boyutunda peletlenmiş malzemeyi 6 mm 'ye kadar kullanın. Aksi takdirde, tercih edilen kanalların oluşumu numunenin homojen tedavisine engel olabilir.</li>
	<li>Reaktörün Isıtma mantosu yerleştirin ve bir aşağı akış azot akışı bağlayın 20 ml/dak. yoğunlaştırılmış sıvılar toplamak için reaktör çıkışına küçük bir kabı yerleştirin. Soğutma gerekli değildir.</li>
	<li>Prizden gazlar aspirate ve egzoz onları yürütmek veya bir egzoz kaputu tüm reaktör yerleştirin. 10 derece/dak rampa ile 275 °C sıcaklık reaktörü ısı. 1 h için sıcaklığı koruyun.</li>
	<li>Oda sıcaklığına tekrar soğutulduğunda, gaz akışının bağlantısını kesin. Nonhalogenated organik kalıntıları için kabı toplanan sıvı atın. Karbon malzemesini kurtarın ve tartın. Bölüm 2 için kütle dengesini hesaplayın, yani termal tedavi, istihdam edilen ve elde edilen kitlelerden ve termal tedavi ve karbonizasyon adımında istihdam edilen kuru biyokütle elde edilen kütlenin genel tepkisi için.</li>
</ol>3. son ürünün Termogravimetri (TG) ile Analizi
<ol><li>Bir harç ürün Crush ve terazisi 10 mg örnek bir pota aparat.</li>
	<li>TG cihazının Otomatik Örnekleyici içinde pota yerleştirin ve analiz koşullarını seçin: 600 °c ' ye maksimum sıcaklık ve süpürme gazı ve 10 derece/dak sıcaklık rampa olarak istihdam hava ayarlayın.</li>
	<li>Analizini Başlat.</li>
	<li>İlk ağırlık ile bu sıcaklıkta gözlenen (bkz. Şekil 2) arasındaki farkı HESAPLAYARAK TG eğrisinde 275 °c ' de kitle kaybını ölçmek. Kütle kaybını ilk ağırlığın yüzdesi olarak ifade et. Tedavi edilen ve ham numunelerin değerlerini karşılaştırın. Net bir azalma görülür.</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>
<li>Lucian, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+hydrothermal+carbonization+conditions+on+the+formation+of+hydrochars+and+secondary+chars+from+the+organic+fraction+of+municipal+solid+waste%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Impact of hydrothermal carbonization conditions on the formation of hydrochars and secondary chars from the organic fraction of municipal solid waste.</a> Fuel. 233, 257-268 (2018).</li>
<li>Mäkelä, M., Forsberg, J., Söderberg, C., Larsson, S. H., Dahl, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+water+properties+from+hydrothermal+carbonization+of+chemical+sludge+from+a+pulp+and+board+mill%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Process water properties from hydrothermal carbonization of chemical sludge from a pulp and board mill.</a> Bioresource Technology. 263, 654-659 (2018).</li>
<li>Ulbrich, M., Preßl, D., Fendt, S., Gaderer, M., Spliethoff, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+HTC+reaction+conditions+on+the+hydrochar+properties+and+CO2+gasification+properties+of+spent+grains%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel+Processing+Technology%22%5BJournal%5D)">Impact of HTC reaction conditions on the hydrochar properties and CO2 gasification properties of spent grains.</a> Fuel Processing Technology. 167, 663-669 (2017).</li>
<li>Hu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+carbon+materials+from+the+hydrothermal+carbonization+process+of+biomass%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Engineering carbon materials from the hydrothermal carbonization process of biomass.</a> Advanced Materials. 22 (7), 813-828 (2010).</li>
<li>Sevilla, M., Fuertes, A. B., Rezan, D. C., Titirici, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+Hydrothermal+Carbon+in+Modern+Nanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Sustainable+Carbon+Materials+from+Hydrothermal+Processes%22%5BJournal%5D)">Applications of Hydrothermal Carbon in Modern Nanotechnology.</a> Sustainable Carbon Materials from Hydrothermal Processes. , 213-294 (2013).</li>
<li>Sánchez, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Greenhouse+gas+emissions+from+organic+waste+composting%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Greenhouse gas emissions from organic waste composting.</a> Environmental Chemistry Letters. 13 (3), 223-238 (2015).</li>
<li>Andersen, J. K., Boldrin, A., Christensen, T. H., Scheutz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Greenhouse+gas+emissions+from+home+composting+of+organic+household+waste%5BTitle%5D)+AND+%22Waste+Management%22%5BJournal%5D)">Greenhouse gas emissions from home composting of organic household waste.</a> Waste Management. 30 (12), 2475-2482 (2010).</li>
<li>Owsianiak, M., Brooks, J., Renz, M., Laurent, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+climate+change+mitigation+potential+of+hydrochars%3A+compounding+insights+from+three+different+indicators%5BTitle%5D)+AND+%22GCB+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Evaluating climate change mitigation potential of hydrochars: compounding insights from three different indicators.</a> GCB Bioenergy. 10, 230-245 (2018).</li>
<li>Lorenz, K., Lal, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochar+application+to+soil+for+climate+change+mitigation+by+soil+organic+carbon+sequestration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Plant+Nutrition+and+Soil+Science%22%5BJournal%5D)">Biochar application to soil for climate change mitigation by soil organic carbon sequestration.</a> Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 177 (5), 651-670 (2014).</li>
<li>Solomon, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indigenous+African+soil+enrichment+as+a+climate-smart+sustainable+agriculture+alternative%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Ecology+and+the+Environment%22%5BJournal%5D)">Indigenous African soil enrichment as a climate-smart sustainable agriculture alternative.</a> Frontiers in Ecology and the Environment. 14 (2), 71-76 (2016).</li>
<li>Glaser, B., Haumaier, L., Guggenberger, G., Zech, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+%E2%80%9CTerra+Preta%E2%80%9D+phenomenon%3A+a+model+for+sustainable+agriculture+in+the+humid+tropics%5BTitle%5D)+AND+%22Naturwissenschaften%22%5BJournal%5D)">The “Terra Preta” phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropics.</a> Naturwissenschaften. 88 (1), 37-41 (2001).</li>
<li>Fornes, F., Belda, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acidification+with+nitric+acid+improves+chemical+characteristics+and+reduces+phytotoxicity+of+alkaline+chars%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Management%22%5BJournal%5D)">Acidification with nitric acid improves chemical characteristics and reduces phytotoxicity of alkaline chars.</a> Journal of Environmental Management. 191, 237-243 (2017).</li>
<li>Fornes, F., Belda, R. M., Fernández de Córdova, P., Cebolla-Cornejo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+biochar+and+hydrochar+as+minor+to+major+constituents+of+growing+media+for+containerized+tomato+production%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Science+of+Food+and+Agriculture%22%5BJournal%5D)">Assessment of biochar and hydrochar as minor to major constituents of growing media for containerized tomato production.</a> Journal of the Science of Food and Agriculture. 97 (11), 3675-3684 (2017).</li>
<li>Busch, D., Kammann, C., Grünhage, L., Müller, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple+biotoxicity+tests+for+evaluation+of+carbonaceous+soil+additives%3A+Establishment+and+reproducibility+of+four+test+procedures%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Quality%22%5BJournal%5D)">Simple biotoxicity tests for evaluation of carbonaceous soil additives: Establishment and reproducibility of four test procedures.</a> Journal of Environmental Quality. 41 (4), 1023-1032 (2012).</li>
<li>Dalias, P., Prasad, M., Mumme, J., Kern, J., Stylianou, M., Christou, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+post-treatments+improve+the+efficacy+of+hydrochar+as+peat+replacement+in+growing+media%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Chemical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Low-cost post-treatments improve the efficacy of hydrochar as peat replacement in growing media.</a> Journal of Environmental Chemical Engineering. 6 (5), 6647(2018).</li>
<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>
<li>Hitzl, M., Mendez, A., Owsianiak, M., Renz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Making+hydrochar+suitable+for+agricultural+soil%3A+A+thermal+treatment+to+remove+organic+phytotoxic+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Chemical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Making hydrochar suitable for agricultural soil: A thermal treatment to remove organic phytotoxic compounds.</a> Journal of Environmental Chemical Engineering. 6 (6), 7029-7034 (2018).</li>
<li>Hitzl, M., Corma, A., Pomares, F., Renz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hydrothermal+carbonization+%28HTC%29+plant+as+a+decentral+biorefinery+for+wet+biomass%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Today%22%5BJournal%5D)">The hydrothermal carbonization (HTC) plant as a decentral biorefinery for wet biomass.</a> Catalysis Today. 257 (P2), 154-159 (2015).</li>
<li>Burguete, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fuel+and+chemicals+from+wet+lignocellulosic+biomass+waste+streams+by+hydrothermal+carbonization%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Fuel and chemicals from wet lignocellulosic biomass waste streams by hydrothermal carbonization.</a> Green Chemistry. 18 (4), 1051-1060 (2016).</li>
<li>Zucconi, F., Monaco, A., Forte, M., De Bertoldi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phytotoxins+during+the+stabilization+of+organic+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Composting+of+Agricultural+and+Other+Wastes%22%5BJournal%5D)">Phytotoxins during the stabilization of organic matter.</a> Composting of Agricultural and Other Wastes. , (1985).</li>
</ol>

Marisa Hernandez ve Borja Oliver-Tomas, bu yazıda kullanılan hydrochar örnekleri üreten ınelia SL çalışanları. Maria Consuelo Hernández-Soto, estefanía Ponce ve Michael Renz ifşa hiçbir şey yok.

Hidrotermal karbonlaştırma çok esnek bir yöntemdir ve her zaman karbonlu bir ürün, yani hidrochar sağlar. Ancak, verim ve hydrochar özellikleri değişebilir, sadece reaksiyon koşulları veya reaksiyon kontrolü nedeniyle, ancak bunun yerine heterojenite ve biyokütle varyasyonu nedeniyle. Örneğin, yüksek lignin içeriği veya odunsu malzemelerle lignoselülozik biyokütle için kütle verimi ve C içeriği daha yüksek olabilir.
Daha yüksek bir karbonizasyon derecesi (Elemental analiz ile nicelik) istendiği durumda, hydrochar karbonizasyon reaksiyonuna yeniden gönderilebilir. Alternatif olarak, gelecekteki reaksiyonlarda reaksiyon süresi uzun süre olabilir veya reaksiyon sıcaklığı artırılabilir (dikkat, otojen su basıncı sıcaklığa katlanarak artar).
Termal tedavinin sonucu da hammadde bileşimine bağlıdır. Örneğin, biyokütle bitkisel yağ gibi diğer organik bileşenleri içeriyorsa, termal tedavi, bu uçucu bileşiklerin katı ve kitle kaybına karşı daha büyük olacağını ayıracaktır.
Bu protokolde, her iki adım da toplu modda gerçekleştirilir. Endüstriyel uygulama için tüm üretim sürecinin sürekli modda gerçekleştirilmesi gerekir. Hidrotermal karbonlaştırma zaten sürekli bir süreç olarak gerçekleştirilir26,27, ama termal tedavi hala daha fazla geliştirilmelidir. Son amaç, ofmsw 'yi turba özellikleri ile karbonlu bir malzemeye dönüştürmek, böylece tarım ve bahçecilik alanında çevre için net faydalar ve İklim katkılarına sahip olan turba (fosil malzeme olarak kabul edilir) artar. azaltma değişikliği.

Hidrotermal karbonizasyon (HTC), ıslak, lignoselülozik kaynakların atık yönetimi için gelişmekte olan bir teknolojidir. Bu teknoloji Antonietti ve Titirici tarafından yeniden keşfedilen ve çam iğneler, Çam Konileri, meşe yaprakları ve turuncu peeling1uygulanır. Böylece, biyokütle hidrochar dönüştürülür, linyit benzer bir karbonlu katı2,3 veya turba4,5. O zamandan beri, birçok kalıntı hammadde Agro-endüstriyel atık gibi işlenen6,7,8, belediye katı atık organik fraksiyonu (ofmsw)9, ya da kağıt değirmen çamur10. Teknoloji Ayrıca Piroliz ve gazlaştırma için biyokütle ön olarak kullanılır11. Buna ek olarak, prosedür şeker veya selüloz gibi homojen yenilenebilir kaynaklardan modern nanoteknoloji malzemeleri sağlar. Bu gelişmiş malzemeler, şarj edilebilir piller, yakıt hücreleri veya süper Kondansatörler, gaz depolama, sensörler veya ilaç teslimi için elektrotlar olarak gelecekteki uygulamalar için potansiyele sahip12,13.
Hidrochar bir karbon malzemesidir ve bu nedenle, özellikle düşük değerli, değişken (mevsimlik veya bölgesel) bileşimi ile heterojen kaynaklardan üretilen yenilenebilir katı yakıt olarak kullanılabilir. Ancak, hidrochar üretim ve toprak, onun hemen yanma yerine uygulanması, iklim değişikliği azaltıcı bir Üçlü katkı olacaktır. İlk olarak, atık yönetimi teknolojisi olarak HTC 'yi seçmek, kompostalama veya kontrollü olmayan ayrışma sırasında güçlü sera gazı metan emisyonunu önler14,15. İkincisi, kısa bir süre sonra hydrochar yanma kaçınarak ve toprağa uygulayarak, daha uzun bir süre için atmosferden karbondioksit kaldırır, yani, gerçek karbon yakalama ve depolama oluşur (CCS)16,17. Üçüncü olarak, genel olarak, Char değiştirilmiş topraklar daha verimli topraklar (siyah topraklar) ve bitki büyümesi artar. 18 , 19 bu, kaynakların korunması yanı sıra gübre kullanımı ve üretim ile ilgili karbondioksit emisyonlarını azaltır. Dahası, ek bitki büyüme atmosferden daha fazla karbondioksit kaldırır.
Toprak hydrochar uygulaması için birçok belirgin argümanlar vardır oldukça açık olmasına rağmen, malzeme bir rahatsızlık içerir: ham hidrochar tam olarak Pyrolysis tarafından üretilen Biochar gibi davranmaz. Hidrochar açıkça bitki büyüme veya daha da kötüsü, sıklıkla oldukça olumsuz etkisi20,21,22neden artar değil. Bu nedenle, çiftçiler bunu uygulamak için teşvik edilmez, ve daha az bunun için para ödemek için. Neyse ki, bu dezavantajı hafifletilmiş veya ortadan kaldırılabilir. En kolay yaklaşım sadece ikinci ekimi döngüsü22beklemek etmektir. Ayrıca yıkanmaları20,21,22,23 veya Co-composting24 bu amaçla başarılı tedaviler vardır. Ancak, tüm bu prosedürler zaman gerektirir veya daha fazla bakım gerektiren bir sulu akış üretmek.
Son zamanlarda, ham hidrochar yumuşak termal sonrası tedavi25tabi olabilir gösterildi. Bu prosedürün amacı, istenmeyen uçucu ve zararlı maddeleri sadece desorb etmektir. Ağırlıklı olarak organik maddenin ortaya çıkan konsantre akışı termal situ içinde valorized olabilir. Bu nedenle, HTC tesisi enerji dengesi geliştirilmiştir ve yan akarsu herhangi bir çevresel risk engellenir. Çimlenme testleri, 275 °C veya daha yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirildiğinde tedavinin başarılı olduğunu gösterir.
Mevcut protokol (bkz. Şekil 1) iki reaksiyon adımı ve reaksiyon sonuçlarının değerlendirilmesi için basit bir analitik yöntem içerir. İlk adım sırasında, biyokütle 215 °C ' de otoklav ve 21-bar basınçta ham hydrochar 'a dönüştürülür. Burada, ev artıkları başlangıç malzemesi olarak istihdam edilmektedir. Bu meyve peeling, meyve taşları, yenilebilir sebze parçaları, kahve alanları, mutfak kağıdı, compostable plastik torba, vb gibi bitkisel malzeme her türlü içerir. Karbonlu malzeme filtrasyon ile toplanır ve kurutulur. İkinci adım için, aşağı akış yönünde gaz akışını uygulayan dikey bir boru reaktörü cam frit üzerine yerleştirilir. Tüp 1 saat için 275 °C ' ye kadar ısıtılır. Ortaya çıkan katı hava Termogravimetri (TG) tarafından analiz edilir. 275 °C ' ye kadar malzeme kaybı ölçülebilir ve tedavi edilmemiş hydrochar ile gözlenen kaybla karşılaştırıldığında. Karbon malzemesi daha fazla Elemental analiz (C, H, N ve S), kül içeriği ve kül bileşimi (özellikle CA, al, si ve P) ile karakterize edilebilir.

<table><tbody><tr><td>100 ila 500 mL</td><td></td><td></td><td></td>kap hacmine sahip otoklav</tr><tr><td>Cam fritli</td><td></td><td></td> sürekli akışlı borulu kalsinasyon reaktörü <td>Cuartz tüpü: 37 cm uzunluğunda, 20 mm dış çap, tüpün üstünden 22 cm'de cam frit (3 mm kalınlık)</td></tr><tr><td>Vakum filtrasyon sistemi</td><td></td><td></td><td>Buchner hunisi, filtre kağıdı, filtre şişesi</td></tr><tr><td>Numuneleri 100 ° C'de kurutmak için fırın; C</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Termogravimetrik analizör</td><td></td><td></td>, <td>örneğin Netzsch STA 449F3 Jüpiter, Netzsch STA 449F3 yazılımı ve otomatik örnekleyici kontrolü için Netzsch ASC Manager yazılımı</td></tr><tr><td>Bitkisel biyokütlenin herhangi bir kralı (örnekler için tablo 1 ve 2'ye bakın):</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>BASF'den</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>kompostlanabilir plastik torbalarYerel atık yöneticileri</td><td></td><td></td><td></td>tarafından sağlanan, evlerde organik fraksiyonun toplanması için plastik</tr><tr><td>torbalar Kompostlanabilir kahve kapsülleri ecovio (BASF)</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

organik ev artıkları bir peat yerine dönüşümü

Transformation of Organic Household Leftovers into a Peat Substitute

İki adımlı bir prosedür, benzer bir kompozisyon ve özellikleri Peat olarak bir karbon malzemenin sentezini için açıklanmıştır. Üretilen hidrokarakter, bitki büyüyen inhibitör maddeleri kaldırarak Tarımsal uygulamalar için uygun hale gelmiştir. Meyve kabuğu, kahve alanları, yenilebilir bitkisel parçalar veya genel olarak ıslak lignoselülozik malzeme gibi ıslak ev atıkları, 215 °C ' de su varlığı ve Otoklav içinde 21 Bar, yani hidrotermal karbonlaştırma ile tedavi edilir. Tüm bu kalanlar 90 ağırlığı% (% WT) kadar önemli bir su içeriği var. Su ekleme gibi fındıklar ve hatta bahçe budama ve compostable polimerler, yani, kalan toplama için plastik çanta gibi kurutan malzemeler için prosedür uzanır.
Genellikle, ortaya çıkan karbon malzemesi, hidrochar denilen, toprak eklendiğinde bitki büyüme üzerinde olumsuz bir etkisi üretir. Bu etki adsorbe fitotoksik bileşiklerin neden olduğu anlamına gelmiştir. 275 °C ' de inert atmosfer (oksijen eksikliği) altında basit bir tedavi sonrası bu maddeleri kaldırır. Bu nedenle, ham hidrochar dikey borulu kuvars reaktör bir cam frit yerleştirilir. Aşağı akış yönünde azot gazı akışı uygulanır. Tüp bir saat kadar bir Isıtma manto yoluyla istenilen sıcaklığa ısıtılır.
Termal tedavinin başarısı, havada yürütülen Termogravimetri (TG) ile kolayca ölçülebilir. Uçucu içerikler desoryat olduktan sonra 275 °C sıcaklığına ulaşıldığında kilo kaybı belirlenir. Onun miktarı son malzeme, tedavi edilmemiş hidrochar kıyasla azalır.
İki adımlı tedavi, bitki büyüme organizatör ve aynı zamanda, iklim değişikliği azaltma için bir karbon lavabo olarak hizmet verebilir bir karbon malzeme içine, onların koleksiyonu için istihdam compostable Çantalar dahil olmak üzere ev kalan, dönüştürür.

Bitkisel gıda atıklarının Otoklav içinde hidrotermal karbonizasyon için bir protokol, 275 °C ' de daha sonraki kuru termal tedavi ile uçucu organik maddelerin desorrasyonu sürekli akış reaktöründe sunulmaktadır. Amaç, toprak değişiklik ürünü veya substrat bileşeni olarak uygun bir karbon malzemesi üretmektir.

Organik ev artıkları bir Peat yerine dönüşümü

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 ...

Biz artıkları bir turba yerine üretmek. Bu prosedür organik atıkların organizasyonu için bazı potansiyele sahiptir. Tam kompozisyon önemli değildir ve mevsimsel varyasyonlar tolere edilir.Hidrochar'ın katı yakıt olarak kullanımına alternatif sağlar ve bununla birlikte karbon yakalama, depolama ve fosil gübretasarrufu ile iklim değişikliğini azaltmaya yardımcı olur. Dış kelepçelerin sıkıca kapatılması çok önemlidir veya su kaybı nedeniyle Kablobileşimi ısınma sırasında değişebilir ve reaksiyon taze bir karışımla tekrarlanmalıdır. Hidrotermal karbonizasyon dan sonra artık basınç hakkında çok fazla umurumda değil.Biyokütle ile çalışmak, tahmin edilemez. Hem çok düşük hem de çok yüksek artık basınçlar gözlemliyoruz. Isıl işlem için kuyu ince olmalıdır.Çok kalın ise, tercihli yollar iyi neden ve heterojen tedavi ile oluşabilir ve uygun olmayan malzemeler üretmek. Başlamak için, meyve kabukları veya yenmez sebze parçaları gibi mutfak artıkları biyokütle seçin. Biyokütle örneğini 100-105 santigrat derecede iki saat veya bir gecede fırında kurutun.Kurutulmuş numuneyi tartın. Reaksiyon karışımı için uygun miktarda su ve biyokütle hesaplayın. Hidrotermal karbonizasyon sırasında otoklav hacminin ve su içeriğinin yüzde 85 ağırlık olarak reaksiyon karışımı hacminin yarısı var.Karışımın yoğunluğunun yaklaşık 1g/ml olduğunu varsayalım. Kopma diski ile sağlanan ve 50 bar bir patlama basıncı ayarlanır otoklav, içine biyokütle ve su tanıtın. Otoklavı kapatın ve 20 bar'a kadar basınçlandırmak için azot hattını açın.Sonraki 30 dakika boyunca, basınç kaybı olmadığını doğrulamak için manometreyi kontrol edin, bu da sızıntı olmadan düzgün bir şekilde kapatılabilen bir kapolduğunu gösterir. Daha sonra, basıncı serbest bırakmak ve damarı tekrar kapatmak için çıkış valfini açın. Şimdi, karıştırmayı aç.Otoklavı 30 dakika içinde 215 dereceye ısıtın ve karbonizasyon reaksiyonu için sıcaklığı en az dört saat veya bir gece boyunca koruyun. Su için buhar basınç eğrisini takip ederek, 21 bar'a kadar çıkan ilk iki saat boyunca basıncı izleyin. Otoklav doğal soğutma ile oda sıcaklığına kadar soğuduğunda, dikkatlice herhangi bir artık basınç bırakın ve otoklav açın.Hydrochar kurtarmak için, vakum ile bir Buchner huni üzerinde, katı ve sıvı ayırmak için karışımı dökün. Sıvı fazını tehlikeli laboratuvar atıkları olarak atın. Katıyı 100-105 santigrat derece sıcaklıkta iki saat veya bir gece boyunca fırında kurutun.Bundan sonra, kurutulmuş örnek tartın. Hidrotermal karbonizasyonun kütle dengesini hesaplayın. Biyokütlenin kuru ağırlığını ve hidrochar ürününün kuru ağırlığını dikkate alın.Bir borukukuvar parti reaktör bir cam frit üzerinde, homojen tedavi için kuru, ham hydrochar 2-3g ağırlığında. 10-20g gibi daha büyük miktarlarda, 0,2-6mm partikül boyutuna sahip peletli malzeme kullanın. Bir duman kaputunda, termal kuyudan borulu kuvars reaktörüne termal bir beyit yerleştirin ve ucunun frit üzerine yerleştirilen yatağa ulaşması.Reaktörü ısıtma mantosuna yerleştirin ve reaktöre dakikada 20 ml azot akışı na bağlayın. Yoğunlaştırılmış sıvıları toplamak için reaktör çıkışının altına küçük bir cam şişe yerleştirin. Reaktörü dakikada 10 derece lik bir rampayla 275 dereceye ısıtın.Bu sıcaklığı bir saat koruyun. Oda sıcaklığına kadar soğutulduğunda, gaz akışını kesin. Kabın içinde toplanan sıvıyı halojenli olmayan organik atıklara atın.Karbon malzemesini bir potaya geri döndürmek ve tartmak için reaktörü ters çevirin. Isıl işlem için kütle dengesini hesaplayın. Isıl işlemde elde edilen kütleden ve karbonizasyon adımında kullanılan kuru biyokütleden.İlk olarak, ürünü bir harçta ezin ve tg cihazının bir potasında numunenin 10 mg tartın. Numuneyi içeren potayı TG cihazının otomatik numunesine yerleştirin ve maksimum sıcaklığı 600 dereceye ayarlayın. Havayı süpürme gazı ve dakikada 10 derecelik bir sıcaklık rampası olarak çalıştırın.Analizi başlatmak için fare düğmesine basın. İlk ağırlık ile bu sıcaklıkta gözlenen ağırlık arasındaki farkı hesaplayarak TG eğrisindeki kütle kaybını 275 santigrat derece olarak ölçün. Bu protokol, mutfak artıklarını iki adımda tarımsal uygulamalara uygun hidrochar'a dönüştürür.Hidrotermal karbonizasyon ve ardından bir termal tedavi sonrası. Karbonizasyon reaksiyonunda, ıslak lignoselülozik biyokütle kahverengi renk karbonaceous malzemeye dönüştürülür. Kahverengi renk ne kadar koyu ise karbonlaşma reaksiyonu o kadar gelişmiştir.Karbonizasyon reaksiyonu sırasında basınç en az 21 bar, 250 santigrat derece otojen buhar basıncı artırmak zorundadır. Ancak, genel olarak, basınç bir şekilde öngörülemeyen. Biyokütlenin türüne ve bozulma durumuna bağlı.Karbonlaşmanın kütle verimi yüzde 30-90 arasında geniş bir aralık içerir. Kütle verimi genellikle yüksek lignin içeriği ile odunsu malzeme için daha yüksek ve nişasta gibi saf şeker polimerler için daha düşüktür. Hidrochar örneklerinin termogravimetrik analizi, 200 ile 300 santigrat derece arasındaki uçucu madde kaybının ham hidrochar'dan kaynaklanan kayıptan daha az olduğunu göstermektedir.275 santigrat derecede, işlenmemiş hidrochar numunesi için kütle kaybı yüzde 34.6'ydı. 200 santigrat derecedetedaviden sonra uçucu içeriğinde %17,5'lik bir azalma sağlandı. 250, 275 ve 300 santigrat derece deki tedavilerin ardından, toplam kütlenin sırasıyla 6.01, 5.17 ve 4.22 ağırlık yüzdesi olarak gerçekleşilmiştir.Ayrıca, ilk su içeriği reaksiyonsonucu için çok önemli değildir. Daha konsantre bir çözeltinin organik katı maddeden daha yüksek verim sağladığını göz önünde bulundurun. Bira kalem tahıl veya tarımsal sanayi artıkları daha homojen besleme stokları başlayarak, daha yüksek değerli malzemeler üretilebilir.İkinci tedavi sırasında daha yüksek sıcaklıklar uygulamak karbon içeriğini artırır. Hydrochar çeşitli uygulama için önerilmiştir. Örneğin, bir çözücü olarak, aktif karbonlar veya pillerde elektrotlar.Bu gelişmiş malzemenin hazırlanması genellikle bir bitirme termal adım içerir. Hidrotermal karbonizasyon teknolojisi zaten endüstriyel ölçekte ölçeklendirildi. Bu boyutta, hammadde çok heterojen ve değişkendir.Burada, bahçe artıklarının işlendiğini görebilirsiniz. Şu anda, ticari ürün pelet, dedi, katı yakıt, ikinci bir tedavi ile, katı bir ürün üretilir, iklim değişikliği azaltma için besleme stok katkısı artan.

transformation-of-organic-household-leftovers-into-a-peat-substitute

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Atık sudaki çökelmiş katıları taklit eden sentetik bir çamurla tohumlanmış, sızdırmaz, oksijensiz bir reaktör olan anaerobik bir çürütücü ile başlayın.Çamur, karışık bir mikrobiyal topluluk olan mezofilik anaerobik mikropları içerir.Bu mikroplar orta sıcaklıklarda gelişir ve çamurun organik maddesinin sindirimini sağlar.Bakteri aktivitesini sürdürmek ve sindirimi teşvik etmek için çamuru sürekli karıştırın.Daha sonra biyolojik olarak parçalanabilen polimerler olan biyoplastikleri çamurun içine...

Biyogaz Üretimi için Biyoplastiklerin Anaerobik Çürütülmesi

Etiketli plastik film "biyolojik" malç olarak tarımsal kullanım için ticari olarak kullanılabilir. Toprak çekici bir bertaraf yöntemi temsil eder, ama saha şartlarında bozulma kötü anlaşılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, alanında mezar sonra plastik malç filmleri kolonize yerli toprak mantar ve bakterileri izole etmek için yöntemler geliştirmektir.

Biyobozunur Plastik Malç Filmler Aşağı Breaking potansiyeli ile Yerli Toprak Mikroorganizmaların izolasyonu Tarımda Kullanılan

Bir roman Yukarı akışlı anaerobik Solid State (UASS) reaktör lifli madde stokundan biyogaz üretimi için kullanıldı. UASS reaktörden Digestate hidrotermal basınçlı bir parti reaktöründe HTC biochar hâlinde karbonize edilmiştir. İki biyoenerji kavramların entegrasyonu genel biyoenerji üretimini artırmak için bu çalışmada uygulanmıştır.

Biyoenerji Üretimi Entegre Anaerobik Sindirim ve Hidrotermal karbonizasyon Değerlendirilmesi

Sıvı ürünlerin verimini en üst düzeye çıkarmayı (hızlı piroliz) amaçlayan biyokütle kalıntılarının termokimyasal dönüşümü için bir prosedür sunulmaktadır. Endüstriyel ölçekte kanıtlanmış bir teknolojiye dayanmaktadır ve özellikle saman tipi bir biyokütlenin arıtılması için uygundur.

Twin-vida Karıştırma Reaktörde Biyokütle Kalıntılarının Hızlı Piroliz

Düşük sıcaklık mikrodalga destekli hidrotermal karbonizasyon tedavisi ile düşük kaliteli biyokütle emisyon öncüsü tükenmesi için bir protokol sunulmuştur. Bu protokol mikrodalga parametrelerini ve biocoal ürün ve proses suyunun analizini içerir.

Düşük sıcaklık mikrodalga destekli hidrotermal karbonizasyon ile Willow Wood yakıt emisyonu azaltılması

Bu iletişim kuralı tek bir üretim için doğal organik madde ve mikrobiyal proteomik farklı ekosistemleri içinde tam olarak eşleştirilmiş karakterizasyonu sonuçlanan tamamlayıcı analitik ve omics teknikleri açıklar. Bu yaklaşım sağlam karşılaştırmalar metabolik yollar ve sera gazı üretim tanımlamak ve çevresel değişimin yanıt tahmin için önemli dönüşümleri tanımlamak için izin verir.

Karmaşık doğal organik madde karışımları karakterize için tek işlem hacmi tamamlayıcı yüksek çözünürlüklü analitik teknikler

Ormancılık eğik çizgi yığınlarının yerinde bertaraf edilmesine yönelik yeni yöntemler, orman toprağı sağlığını eski haline getirmek ve karbon giderme ve tutma için pirojenik karbon üretir. Burada, yeni bir karbon giderme muhasebe metodolojisini ve dijital bir uygulamayı entegre eden bir biyokömür üretim yöntemi sunuyoruz.

Portatif alev kapaklı fırınlar kullanarak ormanda biyokömür üretmek, karakterize etmek ve ölçmek

Hava kirliliği tüm organizmaların yaşam kalitesini etkiler. Burada, biyogazın arıtılması (karbondioksit ve hidrojen sülfürün aynı anda uzaklaştırılması) ve yarı endüstriyel açık yüksek oranlı alg havuzları yoluyla biyometan üretimi ve ardından arıtma verimliliği, pH, çözünmüş oksijen ve mikroalg büyümesinin analizi için mikroalg biyoteknolojisinin kullanımını açıklıyoruz.

Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

Bu protokol, anaerobik mikrobiyota için respirometri kullanarak metan üretimini ve mikrobiyal kinetik parametreleri belirlemek, gıda artıklarını, atıkları ve atıklarla aktive edilmiş çamuru birlikte sindirmek için en iyi uygulamayı açıklar.

Respirometri Kullanılarak Atıkla Aktive Edilmiş Çamur ile Anaerobik Olarak Birlikte Sindirilen Gıda Hurda Atıklarının Biyometan Potansiyelinin Ölçülmesi

Burada, ısı yalıtım uygulamaları için petrokimyasallardan ve kirletici malzemelerden miselyum bazlı kompozitler (MBC'ler) üretmek için optimize edilmiş bir metodoloji sunuyoruz. Karbon nötr ve sürdürülebilir olmak için miselyum biyo-kompozit gibi biyobazlı ve kompostlanabilir malzemeler çözüm olabilir. İnşaat standartlarını karşılayıp karşılamadıklarını belirlemek için birkaç deney yapıldı.

Kolza Saman ve Ganoderma resinaceum Miselyum Biyokompozitlerinin Nem Davranışı ve Isıl Özelliklerinin Üretimi ve Test Edilmesi

Bu protokol, gıda atıklarını biyolojik olarak parçalanabilen polihidroksialkanoat (PHA) biyoplastiklere dönüştürmek için ölçeklenebilir bir yöntem sunar. Gıda atığı ön arıtımı için durdurulmuş anaerobik çürütme, PHA biyosentezi için halofilik mikrobiyal fermantasyon ve PHA geri kazanımı için kimyasal içermeyen bir aşağı akış prosesi kullanır.

Gıda Atıklarından Sürdürülebilir Biyoplastik Üretiminin Ölçeklenebilir Adım Adım Yaklaşımı

Öğrenin, hidrotermal karbonizasyon ve termal işlemle mutfak atıklarından hidrokar üretme yöntemini. Bu sürdürülebilir teknik, toprak düzenleyici olarak fosil gübrelere alternatif sunar ve iklim değişikliğini hafifletir.

Organik ev artıkları bir Peat yerine dönüşümü

Daha fazla video keşfet