Produzimos um substituto de turfa a partir de resíduos. Esse procedimento tem algum potencial para a organização de resíduos orgânicos. A composição exata não importa e variações sazonais são toleradas.
Ele fornece uma alternativa ao uso de hidrochar como combustível sólido e, com isso, ajuda a mitigar as mudanças climáticas por meio da captura e armazenamento de carbono e da salvação de fertilizantes fósseis. É muito importante fechar os grampos externos apertados ou a composição dos fios pode mudar durante o aquecimento devido à perda de água e a reação deve ser repetida com uma mistura fresca. Não se importa muito com a pressão residual após a carbonização hidrotérmica.
Trabalhar com biomassa é imprevisível. Observamos pressões residuais muito baixas e muito altas. O poço para o tratamento térmico tem que ser fino.
Se for muito espesso, caminhos preferenciais podem ocorrer com boa causa e tratamento heterogêneo e produzir materiais inadequados. Para começar, selecione a biomassa de sobras de cozinha, como cascas de frutas ou peças vegetais comestíveis. Seque a amostra da biomassa a 100-105 graus celsius em um forno por duas horas ou durante a noite.
Pesar a amostra seca. Calcule as quantidades adequadas de água e biomassa para a mistura de reação. Tenha a mistura de reação metade do volume da autoclave e do teor de água durante a carbonização hidrotérmica como 85% de peso.
Suponha que a densidade da mistura seja de aproximadamente 1g/ml. Introduza a biomassa e a água na autoclave, que é fornecida com o disco de ruptura e fixada a uma pressão de ruptura de 50 bar. Feche a autoclave e abra a linha de nitrogênio para pressurizá-la até 20 barras.
Durante os próximos 30 minutos, verifique o manômetro para confirmar se não há perda de pressão, indicando um vaso devidamente fechado sem vazamentos. Em seguida, abra a válvula de saída para soltar a pressão e feche o vaso novamente. Agora, ligue a agitação.
Aqueça a autoclave a 215 graus celsius em 30 minutos e mantenha a temperatura por pelo menos quatro horas ou durante a noite para a reação de carbonização. Monitore a pressão durante as duas primeiras horas, que aumenta até 21 barras, seguindo a curva de pressão de vapor para água. Quando a autoclave tiver esfriado até a temperatura ambiente por resfriamento natural, solte cuidadosamente qualquer pressão residual e abra a autoclave.
Para recuperar o hidrochar, em um funil Buchner com vácuo, despeje a mistura para separar o sólido e o líquido. Descarte a fase líquida como resíduos de laboratório perigosos. Seque o sólido à temperatura de 100-105 graus celsius em um forno por duas horas ou durante a noite.
Depois disso, pese a amostra seca. Calcule o equilíbrio de massa da carbonização hidrotérmica. Leve em conta o peso seco da biomassa e o peso seco do produto hidrochar.
Em um frit de vidro de um reator de lote de quartzo tubular, pese 2-3g de hidrochar seco e cru para tratamento homogêneo. Para maiores quantidades, como 10-20g, use material pelletizado com tamanho de partícula de 0,2-6mm. Em um capô de fumaça, insira um acoalador térmico através do poço térmico no reator de quartzo tubular com a extremidade atingindo a cama colocada no frit.
Coloque o reator no manto de aquecimento e conecte ao reator um fluxo de nitrogênio de 20ml por minuto. Coloque uma pequena garrafa de vidro abaixo da saída do reator para coletar líquidos condensados. Aqueça o reator a 275 graus celsius com uma rampa de 10 graus por minuto.
Mantenha esta temperatura por uma hora. Quando resfriada até a temperatura ambiente, desconecte o fluxo de gás. Descarte o líquido coletado no béquer para os resíduos orgânicos não halogenados.
Vire o reator para recuperar o material de carbono em um cadinho e pese-o. Calcule o equilíbrio de massa para o tratamento térmico. A partir da massa obtida no tratamento térmico e da biomassa seca empregada na etapa de carbonização.
Primeiro, esmague o produto em uma argamassa e pese 10mg da amostra em um cadinho do aparelho TG. Coloque o cadinho contendo a amostra no amostrador automático do aparelho TG e ajuste a temperatura máxima para 600 graus celsius. Empregue ar como gás de varredura e uma rampa de temperatura de 10 graus por minuto.
Pressione o botão do mouse para iniciar a análise. Quantifique a perda de massa a 275 graus celsius na curva TG calculando a diferença entre o peso inicial e o peso observado nesta temperatura. Este protocolo transforma sobras de cozinha em hidrochar adequado para aplicações agrícolas em duas etapas.
Carbonização hidrotérmica seguida de pós-tratamento térmico. Na reação de carbonização, a biomassa lignocelulósica úmida é transformada em um material carbonáceo de cor marrom. Quanto mais escura a cor marrom, mais avançada é a reação de carbonização.
A pressão durante a reação de carbonização tem que aumentar para pelo menos 21 barras, que é a pressão de vapor autógeno a 250 graus celsius. No entanto, em geral, a pressão é de alguma forma imprevisível. Depende do tipo de biomassa e do estado de degradação.
O rendimento em massa da carbonização envolve uma ampla faixa de 30 a 90 por cento de peso. O rendimento em massa é geralmente maior para material mais lenha com alto teor de lignina e menor para polímeros de açúcar puro, como amido. A análise termogravimétrica das amostras de hidrochar mostra que a perda de voláteis entre 200 e 300 graus celsius de tratamento térmico é menor do que a perda de hidrochar bruto.
A 275 graus celsius, a perda de massa foi de 34,6% de peso para a amostra hidrochar não tratada. Após o tratamento a 200 graus celsius, foi alcançada uma redução do conteúdo volátil de 17,5%. Após os tratamentos a 250, 275 e 300 graus celsius, a perda de massa correspondente foi de 6,01, 5,17 e 4,22 percentuais de peso da massa total, respectivamente.
Além disso, o teor inicial de água não é crucial para o resultado da reação. Leve-se em conta que uma solução mais concentrada proporciona um maior rendimento de material orgânico sólido. A partir de estoques de alimentação mais homogêneos em grãos de caneta de cervejeiros ou resíduos agroindustriais, materiais de maior valor podem ser produzidos.
Aplicar temperaturas mais altas durante o segundo tratamento aumenta o teor de carbono. A Hydrochar foi proposta para aplicação diversificada. Por exemplo, como solvente, ativou carbonos ou eletrodos em baterias.
A preparação deste material avançado muitas vezes envolve uma etapa térmica de acabamento. A tecnologia de carbonização hidrotérmica já foi ampliada para escala industrial. Neste tamanho, a matéria-prima é muito heterogênea e variável.
Aqui, você pode ver resíduos de jardinagem sendo processados. Atualmente, o produto comercial são pelotas, segundo você, combustível sólido, com um segundo tratamento, um produto sólido é produzido, aumentando a contribuição do estoque de alimentação para a mitigação das mudanças climáticas.
