7.8K Views
•
08:43 min
•
July 9th, 2019
DOI :
July 9th, 2019
•0:04
Title
1:06
Hydrothermal Carbonization of Household Leftovers
3:23
Thermal Treatment of Raw Hydrochar in Batch Mode
4:45
Analysis of the Final Product by Thermogravimetry (TG)
5:32
Results: Carbonization and Weight Loss
7:26
Conclusion
Transcript
Wij produceren een turfvervanger van resten. Deze procedure heeft een potentieel voor de organisatie van organisch afval. Exacte samenstelling doet er niet toe en seizoensvariaties worden getolereerd.
Het biedt een alternatief voor het gebruik van hydrochar als vaste brandstof en helpt daarmee de klimaatverandering te beperken door koolstofafvang en -opslag en het besparen van fossiele meststoffen. Het is zeer belangrijk om de buitenste klemmen strak te sluiten of de samenstelling van de draden kan veranderen tijdens het verwarmen als gevolg van waterverlies en de reactie moet worden herhaald met een vers mengsel. Geef niet te veel om de restdruk na hydrothermale carbonisatie.
Werken met biomassa, het is onvoorspelbaar. We zien zowel zeer lage als zeer hoge restdruk. De put voor de thermische behandeling moet dun zijn.
Als het te dik is, kunnen preferentiële trajecten optreden met een goede oorzaak en heterogene behandeling en produceren ongeschikte materialen. Om te beginnen, selecteer de biomassa uit de keuken restjes, zoals vruchtenschillen of oneetbare plantaardige onderdelen. Droog het monster van de biomassa op 100-105 graden celsius in een oven voor twee uur of 's nachts.
Weeg het gedroogde monster. Bereken de geschikte hoeveelheden water en biomassa voor het reactiemengsel. Hebben de reactie mengsel volume de helft van het volume van de autoclave en het watergehalte tijdens hydrothermale carbonisatie als 85 gewicht procent.
Stel dat de dichtheid van het mengsel ongeveer 1 g/ml is. Introduceer de biomassa en het water in de autoclave, die is voorzien van de breuk schijf en ingesteld op een burst druk van 50 bar. Sluit de autoclave en open de stikstoflijn om het onder druk te zetten tot 20 bar.
Controleer gedurende de volgende 30 minuten de manometer om te bevestigen dat er geen drukverlies is, wat wijst op een goed gesloten vat zonder lekken. Open vervolgens de uitlaatklep om de druk los te laten en sluit het vat opnieuw. Zet nu het roeren aan.
Verwarm de autoclave tot 215 graden celsius binnen 30 minuten en houd de temperatuur minstens vier uur of 's nachts voor de carbonisatiereactie. Controleer de druk gedurende de eerste twee uur, die toeneemt tot 21 bar, na de dampdrukcurve voor water. Wanneer de autoclave is afgekoeld tot kamertemperatuur door natuurlijke koeling, voorzichtig los elke restdruk en open de autoclave.
Om de hydrochar terug te krijgen, giet je op een Buchner trechter met vacuüm het mengsel om de vaste en vloeibare te scheiden. Gooi de vloeibare fase als gevaarlijk laboratoriumafval. Droog de vaste stof op de temperatuur van 100-105 graden celsius in een oven gedurende twee uur of 's nachts.
Daarna weegt u het gedroogde monster. Bereken de massabalans van de hydrothermale carbonisatie. Houd rekening met het droge gewicht van de biomassa en het droge gewicht van het hydrocharproduct.
Op een glazen frit van een buisvormige kwarts batch reactor, wegen 2-3g van droge, ruwe hydrochar voor homogene behandeling. Voor grotere hoeveelheden, zoals 10-20g, gebruikpelsgereid materiaal met een deeltjesgrootte van 0,2-6mm. In een rookkap, steek een thermische koppeling door de thermische put in de buisvormige kwarts reactor met het einde het bereiken van het bed geplaatst op de frit.
Plaats de reactor in de verwarmingsmantel en sluit een stikstofstroom van 20 ml per minuut aan op de reactor. Plaats een kleine glazen fles onder de reactoruitlaat om gecondenseerde vloeistoffen te verzamelen. Verwarm de reactor tot 275 graden celsius met een helling van 10 graden per minuut.
Houd deze temperatuur een uur aan. Wanneer afgekoeld tot kamertemperatuur, los te koppelen van de gasstroom. Gooi de vloeistof die in het bekerglas wordt verzameld weg naar het niet-gehalogeneerde organisch afval.
Draai de reactor om om het koolstofmateriaal terug te brengen tot een smeltkroes en weeg het. Bereken de massabalans voor de thermische behandeling. Van de massa verkregen in de thermische behandeling en de droge biomassa die wordt gebruikt in de carbonisatiestap.
Plet eerst het product in een mortel en weeg 10 mg van het monster in een smeltkroes van het TG-apparaat. Plaats de smeltkroes met het monster in de automonsternemer van het TG-apparaat en pas de maximumtemperatuur aan op 600 graden Celsius. Gebruik lucht als veeggas en een temperatuurhelling van 10 graden per minuut.
Druk op de muisknop om de analyse te starten. Kwantificeer het massaverlies bij 275 graden Celsius in de TG-curve door het verschil tussen het oorspronkelijke gewicht en het gewicht dat bij deze temperatuur wordt waargenomen, te berekenen. Dit protocol transformeert keukenresten in hydrochar geschikt voor agrarische toepassingen in twee stappen.
Hydrothermale carbonisatie gevolgd door een thermische post-behandeling. In de carbonisatiereactie wordt natte lignocellulosebiomassa omgezet in een bruin kleur koolstofhoudend materiaal. Hoe donkerder de bruine kleur, hoe geavanceerder is de carbonisatiereactie.
De druk tijdens de carbonisatiereactie moet toenemen tot ten minste 21 bar, dat is de autogene stoomdruk bij 250 graden Celsius. Echter, in het algemeen, de druk is een of andere manier onvoorspelbaar. Het hangt af van het soort biomassa en de staat van degradatie.
De massaopbrengst van de carbonisatie omvat een breed bereik van 30-90 gewichtsprocent. De massaopbrengst is meestal hoger voor houtachtiger materiaal met een hoog ligninegehalte en lager voor zuivere suikerpolymeren zoals zetmeel. Thermogravimetrische analyse van de hydrocharmonsters toont aan dat het verlies van vluchtige stoffen tussen 200 en 300 graden Celsius thermische behandeling minder is dan het verlies van ruwe hydrochar.
Bij 275 graden Celsius, het massaverlies was 34,6 gewicht procent voor de onbehandelde hydrochar monster. Na de behandeling bij 200 graden Celsius werd een vermindering van het vluchtige gehalte van 17,5% bereikt. Na behandelingen bij 250, 275 en 300 graden Celsius was het overeenkomstige massaverlies respectievelijk 6,01, 5,17 en 4,22 gewichtspercentages van de totale massa.
Ook het initiële watergehalte is niet cruciaal voor de uitkomst van de reactie. Houd er rekening mee dat een meer geconcentreerde oplossing zorgt voor een hogere opbrengst van organisch vast materiaal. Uitgaande van meer homogene voervoorraden bij brouwers pengraan of agro-industriële residuen, kunnen materialen met een hogere waarde worden geproduceerd.
Het toepassen van hogere temperaturen tijdens de tweede behandeling verhoogt het koolstofgehalte. Hydrochar is voorgesteld voor diverse toepassing. Bijvoorbeeld als oplosmiddel, actieve kool of elektroden in batterijen.
De bereiding van dit geavanceerde materiaal omvat vaak een thermische afwerkingsstap. Hydrothermale carbonisatietechnologie is al opgeschaald naar industriële schaal. Op deze grootte is de grondstof zeer heterogeen en variabel.
Hier u zien tuinieren residuen worden verwerkt. Op dit moment, het commerciële product zijn pellets, zei u, vaste brandstof, met een tweede behandeling, een solide product wordt geproduceerd, het verhogen van de bijdrage van de voeding voorraad aan de klimaatverandering mitigatie.
Een protocol voor hydrothermische carbonisatie van plantaardig voedselafval in een autoclaaf wordt gepresenteerd, met daaropvolgende droge thermische behandeling bij 275 ° c in een continue stroom reactor die vluchtige organische stoffen desorberende. Het doel is om een koolstof materiaal te produceren dat geschikt is als bodem verbeterende product of substraat component.
ABOUT JoVE
Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved