Wir produzieren einen Torfersatz aus Rückständen. Dieses Verfahren hat ein gewisses Potenzial für die Organisation von organischen Abfällen. Die genaue Zusammensetzung spielt keine Rolle und saisonale Schwankungen werden toleriert.
Es bietet eine Alternative zur Verwendung von Hydrokohle als festbrennstoff und trägt damit dazu bei, den Klimawandel durch Kohlenstoffabscheidung und -speicherung zu mildern und fossile Düngemittel einzusparen. Es ist sehr wichtig, die äußeren Klemmen fest zu schließen oder die Drahtzusammensetzung kann sich während des Erhitzens aufgrund von Wasserverlust ändern und die Reaktion muss mit einem frischen Gemisch wiederholt werden. Kümmern Sie sich nicht zu sehr um den Restdruck nach der hydrothermalen Karbonisierung.
Die Arbeit mit Biomasse ist unvorhersehbar. Wir beobachten sowohl sehr niedrige als auch sehr hohe Restdrücke. Der Brunnen für die thermische Behandlung muss dünn sein.
Wenn es zu dick ist, können bevorzugte Wege mit guter Ursache und heterogener Behandlung auftreten und ungeeignete Materialien produzieren. Wählen Sie zunächst die Biomasse aus Küchenresten wie Fruchtschalen oder ungenießbaren Gemüseteilen aus. Die Probe der Biomasse bei 100-105 Grad Celsius im Ofen für zwei Stunden oder über Nacht trocknen.
Wiegen Sie die getrocknete Probe. Berechnen Sie die geeigneten Wasser- und Biomassemengen für das Reaktionsgemisch. Lassen Sie das Reaktionsgemischvolumen die Hälfte des Volumens des Autoklaven und den Wassergehalt während der hydrothermalen Karbonisierung um 85 Gewichtsprozent betragen.
Angenommen, die Dichte der Mischung beträgt ca. 1g/ml. Bringen Sie die Biomasse und das Wasser in den Autoklaven ein, der mit der Bruchscheibe versehen und mit einem Berstdruck von 50 bar eingestellt ist. Schließen Sie den Autoklaven und öffnen Sie die Stickstofflinie, um sie bis zu 20 bar unter Druck zu setzen.
Überprüfen Sie in den nächsten 30 Minuten das Manometer, um zu bestätigen, dass kein Druckverlust vorliegt, was auf ein ordnungsgemäß geschlossenes Gefäß ohne Leckagen hinweist. Öffnen Sie dann das Auslassventil, um den Druck zu lösen und das Gefäß wieder zu schließen. Schalten Sie nun das Rühren ein.
Erhitzen Sie den Autoklaven innerhalb von 30 Minuten auf 215 Grad Celsius und halten Sie die Temperatur für die Karbonisierungsreaktion mindestens vier Stunden oder über Nacht aufrecht. Überwachen Sie den Druck für die ersten zwei Stunden, der sich nach der Dampfdruckkurve für Wasser auf bis zu 21 bar erhöht. Wenn der Autoklav durch natürliche Kühlung auf Raumtemperatur abgekühlt ist, lassen Sie vorsichtig Restdruck frei und öffnen Sie den Autoklaven.
Um die Hydrochar, auf einem Buchner Trichter mit Vakuum zu erholen, gießen Sie das Gemisch, um den Feststoff und Flüssigkeit zu trennen. Entsorgen Sie die flüssige Phase als gefährlichen Laborabfall. Trocknen Sie den Feststoff bei einer Temperatur von 100-105 Grad Celsius im Ofen für zwei Stunden oder über Nacht.
Danach die getrocknete Probe wiegen. Berechnen Sie die Massenbilanz der hydrothermalen Karbonisierung. Berücksichtigen Sie das Trockengewicht der Biomasse und das Trockengewicht des Hydrokohleprodukts.
Auf einer Glasfrige eines quartaren Quarz-Chargenreaktors 2-3g trockenen, rohen Hydrochar für homogene Behandlung wiegen. Für größere Mengen, wie 10-20g, verwenden Sie pelletisiertes Material mit einer Partikelgröße von 0,2-6mm. In einer Dunstabzugshaube legen Sie eine Thermokopper durch den thermischen Brunnen in den Quarzreaktor ein, wobei das Ende das Bett auf der Frikte erreicht.
Legen Sie den Reaktor in den Heizmantel und schließen Sie einen Stickstoffstrom von 20 ml pro Minute an den Reaktor an. Legen Sie eine kleine Glasflasche unter den Reaktorauslass, um kondensierte Flüssigkeiten zu sammeln. Erhitzen Sie den Reaktor auf 275 Grad Celsius mit einer Rampe von 10 Grad pro Minute.
Halten Sie diese Temperatur für eine Stunde. Wenn Sie auf Raumtemperatur abgekühlt sind, trennen Sie den Gasstrom. Entsorgen Sie die im Becher gesammelte Flüssigkeit in den nicht halogenierten organischen Abfall.
Drehen Sie den Reaktor um, um das Kohlenstoffmaterial in einen Tiegel zurückzugewinnen und wiegen. Berechnen Sie den Massensaldo für die thermische Behandlung. Aus der masse, die in der thermischen Behandlung gewonnen wird, und der trockenen Biomasse, die im Karbonisierungsschritt eingesetzt wird.
Zuerst das Produkt in einem Mörtel zerdrücken und 10mg der Probe in einem Tiegel des TG-Geräts wiegen. Legen Sie den Tiegel, der die Probe enthält, in den Auto-Sampler des TG-Geräts und stellen Sie die maximale Temperatur auf 600 Grad Celsius ein. Verwenden Sie Luft als Kehrgas und eine Temperaturrampe von 10 Grad pro Minute.
Drücken Sie die Maustaste, um die Analyse zu starten. Quantifizieren Sie den Massenverlust bei 275 Grad Celsius in der TG-Kurve, indem Sie die Differenz zwischen dem Anfangsgewicht und dem bei dieser Temperatur beobachteten Gewicht berechnen. Dieses Protokoll verwandelt Küchenreste in zwei Stufen für landwirtschaftliche Anwendungen geeignete Hydrokohle.
Hydrothermale Karbonisierung, gefolgt von einer thermischen Nachbehandlung. In der Karbonisierungsreaktion wird nasse lignozelluloseische Biomasse in ein braunes, kohlenstoffhaltiges Material umgewandelt. Je dunkler die braune Farbe, desto fortschrittlicher ist die Karbonisierungsreaktion.
Der Druck während der Karbonisierungsreaktion muss auf mindestens 21 bar erhöht werden, was dem autogenen Dampfdruck bei 250 Grad Celsius entspricht. Im Allgemeinen ist der Druck jedoch irgendwie unvorhersehbar. Es hängt von der Art der Biomasse und dem Zustand der Degradation ab.
Die Massenausbeute der Karbonisierung umfasst einen breiten Bereich von 30-90 Gewichtsprozent. Der Massenertrag ist bei holzigerem Material mit hohem Ligningehalt in der Regel höher und bei reinen Zuckerpolymeren wie Stärke niedriger. Die thermogravimetrische Analyse der Hydrochar-Proben zeigt, dass der Verlust von flüchtigen Stoffen zwischen 200 und 300 Grad Celsius thermische Behandlung geringer ist als der Verlust aus rohem Hydrochar.
Bei 275 Grad Celsius betrug der Massenverlust 34,6 Gewichtsprozent für die unbehandelte Hydrochar-Probe. Nach der Behandlung bei 200 Grad Celsius wurde eine Reduktion des flüchtigen Gehalts um 17,5% erreicht. Nach Behandlungen bei 250, 275 und 300 Grad Celsius betrug der entsprechende Massenverlust 6,01, 5,17 bzw. 4,22 Gewichtsprozentsätze der Gesamtmasse.
Auch der anfängliche Wassergehalt ist nicht entscheidend für das Ergebnis der Reaktion. Berücksichtigen Sie, dass eine konzentriertere Lösung einen höheren Ertrag an organischem Feststoff bietet. Ausgehend von homogeneren Futtervorräten bei Brauereien mit Getreide oder agroindustriellen Rückständen können höherwertige Materialien hergestellt werden.
Die Anwendung höherer Temperaturen während der zweiten Behandlung erhöht den Kohlenstoffgehalt. Hydrochar wurde für eine vielfältige Anwendung vorgeschlagen. Zum Beispiel als Lösungsmittel, Aktivkohle oder Elektroden in Batterien.
Die Herstellung dieses fortschrittlichen Materials beinhaltet oft einen abschließenden thermischen Schritt. Die hydrothermale Karbonisierungstechnologie wurde bereits auf industriellem Maßstab auf den Markt gebracht. Bei dieser Größe ist der Rohstoff sehr heterogen und variabel.
Hier können Sie sehen, wie Gartenreste verarbeitet werden. Derzeit sind die kommerziellen Produkte Pellets, sagten Sie, fester Brennstoff, mit einer zweiten Behandlung wird ein solides Produkt produziert, was den Beitrag der Futtermittel zur Eindämmung des Klimawandels erhöht.
