Umwandlung von Bio-Haushaltsresten in einen Torfersatz

Für die Synthese eines Kohlenstoffmaterials mit einer ähnlichen Zusammensetzung und Eigenschaften wie Torf wird ein zweistufiges Verfahren beschrieben. Die produzierte Hydrochar wird für landwirtschaftliche Anwendungen geeignet gemacht, indem pflanzenwachsende hemmende Substanzen entfernt werden. Nasse Haushaltsabfälle wie Fruchtschalen, Kaffeesatz, ungenießbare gemüseteile oder nasses lignozellulosehaltiges Material im Allgemeinen werden in Gegenwart von Wasser bei 215 °C und 21 bar in einem Autoklaven, d. h. durch hydrothermale Karbonisierung, behandelt. Alle diese Reste haben einen beträchtlichen Wassergehalt von bis zu 90 Gewichtsprozent (wt). Das Hinzufügen von Wasser erweitert das Verfahren auf trockenere Materialien wie Nussschalen oder sogar Gartenschnitte und kompostierbare Polymere, d.h. die Plastiktüte zur Sammlung der Reste.

In der Regel wirkt sich das resultierende Kohlenstoffmaterial, Hydrochar, negativ auf das Pflanzenwachstum aus, wenn es dem Boden zugesetzt wird. Es wird angenommen, dass dieser Effekt durch adsorbierte phytotoxische Verbindungen verursacht wird. Eine einfache Nachbehandlung unter inerierter Atmosphäre (Sauerstoffmangel) bei 275 °C entfernt diese Substanzen. Daher wird der rohe Hydrochar auf eine Glasfrige eines vertikalen Quarzreaktors gelegt. Ein Stickstoffgasstrom wird in Abwärtsrichtung aufgebracht. Das Rohr wird mit einem Heizmantel bis zu einer Stunde auf die gewünschte Temperatur erhitzt.

Der Erfolg der thermischen Behandlung wird leicht durch Thermogravimetrie (TG) in der Luft quantifiziert. Ein Gewichtsverlust wird bei Erreichen der Temperatur von 275 °C bestimmt, da der flüchtige Gehalt desorbed ist. Seine Menge wird im Endmaterial im Vergleich zum unbehandelten Hydrochar reduziert.

Die zweistufige Behandlung wandelt Haushaltsreste, einschließlich kompostierbarer Säcke, die für ihre Sammlung verwendet werden, in ein Kohlenstoffmaterial um, das als Projektanträger für Pflanzenwachstum und gleichzeitig als Kohlenstoffsenke für die Eindämmung des Klimawandels dienen kann.