En nuestro grupo, aplicamos el tratamiento de microondas a baja temperatura con el fin de agotar la biomasa de sauce de precursores de polvo fino. Esto puede ayudar a mejorar la biomasa para una combustión limpia y, por lo tanto, aumentar el potencial de combustible de biomasa de un país. Las microondas permiten un calentamiento uniforme y rápido de la biomasa porque excitan las moléculas de agua en todo el volumen del reactor.
El agua es un disolvente intermedio de absolución de microondas y para alcanzar temperaturas más altas del reactor, se deben añadir catalizadores como los ácidos orgánicos. Después del secado, utilice un molino de corte para cortar las virutas de madera de sauce. Coloque las astillas de madera en un molino centrífugo y muele a un tamaño de partícula de 0,12 milímetros.
Transfiera 500 miligramos de la materia prima molida en un recipiente de reacción de PTFE de 50 mililitros con una espátula. Añadir 10 mililitros de agua desmineralizada. Atornille la tapa del recipiente de reacción, de modo que la válvula de presión de la tapa esté en el mismo nivel que el borde de la tapa.
Seleccione un horno microondas con 850 vatios y una frecuencia magnetrónica de 2, 455 megahercios. Coloque 12 recipientes de reacción con materias primas en el horno microondas y cierre el horno. Configure un programa de temperatura para 150, 170 o 185 grados centígrados.
Inicie el horno microondas con nuevas materias primas para cada programa individual. Una vez completado el programa, retire los recipientes de reacción para permitir que se enfríen y se reactiven. Luego, transfiéralos debajo de un armario de humos y desenrosca lentamente la tapa para liberar la presión interior.
Abran las naves. Agregue 35 mililitros de agua dos veces destilada a cada recipiente de reacción y agite para mezclar. Vierta la solución de cada recipiente en un cilindro centrífugo y centrífuga a 1, 714 veces g durante 10 minutos.
El agua de proceso se drena en otro tubo y se almacena congelada a menos cinco grados Celsius para el análisis de pH y GC-MS. Congele el cilindro centrífugo con el pellet de biocoal restante a menos cinco grados centígrados durante varias horas. Luego, saque el pellet de biocoal y séquelo a 105 grados Centígrados durante 24 horas.
Después de eso, sopesar el pellet biocoal y calcular la pérdida de peso inducida por el MAHC. Primero, pesa 20 platos cerámicos vacíos individualmente. Agregue un gramo de muestra en cada plato.
A partir de cada tratamiento de temperatura, preparar cinco platos con la materia prima seca y cinco platos con el biocoal MAHC seco. Coloque los platos de cerámica abiertos en un horno de mufla y cierre el horno. Programe un programa de temperatura para el horno de mufla e inicie el programa.
Una vez completado el programa, deje que el horno de mufla se enfríe a 105 grados centígrados. A continuación, abra el horno y transfiera los platos de cerámica a un desecador lleno de un agente de secado que consiste en gel de sílice. Cierre el desecador y seque al vacío con la ayuda de una bomba de vacío.
Sacar los platos de cerámica después de 24 horas de enfriamiento. Pesar el plato de cerámica que contiene la ceniza y calcular el peso de la ceniza restando el peso del plato de cerámica vacío. En una bolsa de muestra de plástico con un valor calorífico definido de 46, 479 julios por gramo, llene con un gramo de glucosa.
Coloque la bolsa de muestra en el crisol de combustión de una bomba calorímetro. Utilice una pipeta para añadir cinco mililitros de agua dos veces desionizada en el fondo de la bomba y atornillar la bomba. Ponga la bomba en el calorímetro y cierre el calorímetro.
En el calorímetro, introduzca el peso de la muestra, un gramo y cambie la configuración para el método de bolsa de muestra. Entonces, comienza el calorímetro. Una vez completada la medición, saca la bomba, da la vuelta y agítala lentamente durante un minuto.
Desenrosque la bomba y use agua desmineralizada dos veces para vaciar la muestra en un matraz volumétrico. Enjuague la bomba varias veces hasta que el volumen alcance los 50 mililitros. Repita la medición del calorímetro cinco veces con cada biocoal MAHC y la materia prima.
Después del tratamiento en la bomba del calorímetro, transfiera los cinco mililitros de solución a un matraz volumétrico de 50 mililitros y agregue 45 mililitros de agua desmineralizada dos veces para mezclar. Después de la calibración del cromatógrafo iónico, inserte el tubo de aspiración de la muestra en el matraz y extraiga aproximadamente tres mililitros de la muestra con la jeringa en la columna previa. Inicie la ejecución del análisis.
Para realizar la espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inducida, primero transfiera 400 miligramos de la materia prima seca o el biocoal MAHC en un recipiente de reacción de PTFE de 50 mililitros con una espátula. Añadir tres mililitros de 69% de ácido nítrico y nueve mililitros de 35% de ácido clorhídrico. Atornille la tapa del recipiente de reacción, de modo que la válvula de presión de la tapa esté en el mismo nivel que el borde de la tapa.
Coloque los recipientes de reacción de las muestras a calentar en el horno microondas y cierre el horno. Programe el programa de temperatura para una degradación completa del material orgánico e inicie el horno microondas. Una vez completado el programa, retire los recipientes de reacción.
Deja que se enfríen y se reactiven. Bajo un armario de humos, suelte la presión dentro de los recipientes y ábralos. Vierta las muestras en un cilindro de bombilla de 50 mililitros, luego enjuague bien el recipiente de reacción con agua desionizada dos veces y transfiera al cilindro de la bombilla.
Rebaste el cilindro hasta la marca de 50 mililitros con agua dos veces desionizada para asegurar una dilución uniforme de todas las muestras. En un embudo con un trozo de papel de filtro de malla de 150 micrómetros en la parte superior, filtre la muestra. Transfiera el filtrado a tubos de centrífusión cónica de 50 mililitros.
Cargue viales que contengan muestras estándar en el inyector automático del ICP-OES y ejecute la calibración. A continuación, cargue la materia prima o las muestras de biocoal en el autoinyector del ICP-OES y ejecute el análisis ICP-OES con los mismos parámetros. Después del análisis ICP-OES, obtenga las concentraciones elementales del software, que se basa en las curvas de calibración obtenidas a partir de muestras estándar.
Los resultados del análisis elemental revelaron una mayor relación oxígeno-carbono frente a hidrógeno-carbono y una mayor variación de los valores de la materia prima. El tratamiento CON MAHC redujo la variación del valor debido a la homogeneización en el reactor de microondas. La relación hidrógeno-carbono se redujo a 150 grados centígrados.
La relación oxígeno-carbono se redujo a 170 grados centígrados y se redujo aún más a 185 grados centígrados. La temperatura indujo un color marrón creciente, mientras que el agua de proceso mostró la misma tendencia, causada por el aumento de los anillos aromáticos. Diferentes elementos muestran una lixiviación diferente dependiente de la temperatura en el agua procesada.
El cloro y el potasio se transfirieron intensivamente al agua procesada a 150 grados centígrados, mientras que el azufre, el magnesio, el bario, el calcio, el sodio, el zinc, el manganeso y el estroncio mostraron su mayor tasa de agotamiento a 170 grados centígrados. Sólo las concentraciones de plata y litio en el biocoal mostraron una tasa de disminución uniforme. El nitrógeno no se vio afectado por el tratamiento con MAHC en absoluto.
Este método permite el agotamiento de los precursores de pruebas finas de la biomasa tratada y mejoras de otra manera biomasa inviable para la combustión. Al aplicar esta materia a diferentes biomasas, la técnica de actualización de combustible se puede transferir a muchas materias primas de combustible potenciales que aún no se utilizan para la combustión. Como la temperatura en el microondas es fácil de controlar, la investigación adicional que utiliza la carbonización hidrotermal asistida por microondas puede revelar pasos de reacción en las primeras etapas de la carbonización hidrotermal de biomasa.
