سوخت زیستی

افزایش تولید بیوچار به کمک ترکیب روش‌ های پیش‌ تیمار خشک‌ سازی و پیرولیز

محققان دانشگاه علم و فناوری چین توانستند با ترکیب روش خشک‌سازی و پیرولیز، بازده تولید بیوچار حاصل از پوست گردو و باقی‌مانده تقطیر روغن زیستی را به‌طور مؤثری افزایش دهند. بر اساس نتایج حاصل از آزمایش، استفاده از پیش‌تیمار خشک‌سازی باعث افزایش بازده بیوچار تا ۱۳.۷ درصد شده است.


بیوچار ماده‌ای است که عمدتاً به‌عنوان کود کشاورزی، جاذب ارزان‌‌قیمت و حامل کاتالیست کاربرد دارد و معمولاً از ضایعات کشاورزی و برخی مواد مانند پوست گردو، پسماند چوب و پوسته برنج و کاه تهیه می‌شود. پوست گردو به‌عنوان یک زیست‌توده پسماندی منبع مناسبی برای تهیه بیوچار و همچنین روغن زیستی به کمک روش پیرولیز است که می‌توان با استفاده از تقطیر، کیفیت روغن به‌دست‌ آمده را برای استفاده به عنوان سوخت زیستی افزایش داد.

در طول عملیات تقطیر همواره ۲۰ تا ۵۰ درصد از روغن به‌عنوان باقی‌مانده تقطیر حاصل می‌شود که علاوه بر بوی نامطبوع، باعث آلودگی محیط زیست نیز می‌شود. از این رو می‌توان باقیمانده تقطیر را به‌عنوان افزودنی تولید بیوچار در نظر گرفت که پیش‌بینی می‌شود باعث افزایش بازده پیرولیز شود.

اخیراً محققان دانشگاه علم و فناوری چین توانستند با ترکیب روش خشک‌سازی (torrefaction) و پیرولیز، بازده تولید بیوچار حاصل از پوست گردو و باقی‌مانده تقطیر روغن زیستی را به‌طور مؤثری افزایش دهند.

محققان چینی در این آزمایش از نسبت‌های مختلف باقی‌مانده تقطیر شامل ۲۵، ۵۰ و ۷۵ درصد به‌عنوان افزودنی به پوست گردو استفاده کردند و آزمایش‌های پیش‌تیمار خشک‌سازی و پیرولیز در یک کوره لوله‌ای انجام شد. حرارت‌دهی به مدت ۳۰ دقیقه بوده و دمای کوره در طول آزمایش برای عملیات پیش‌تیمار در سه سطح پایین ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد، سطح متوسط ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد و سطح بالا ۲۸۰ درجه سانتی‌گراد و دمای عملیات پیرولیز ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد بوده است.

پس از گذشت زمان و خنک شدن نمونه‌ها تا دمای اتاق، با استفاده از روش بازده تئوری، آنالیز Ultimate، آنالیز FTIR و آنالیز Raman مواد خشک‌شده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

نتیجه آزمایش‌ها نشان داد که روش خشک‌سازی ترکیب‌شده با پیرولیز می‌تواند به‌طور مؤثری بازده بیوچار تهیه‌شده از پوسته گردو و باقی‌مانده تقطیر را افزایش دهد. در هر دو مرحله خشک‌سازی (به‌عنوان پیش‌تیمار) و پیرولیز، اثر هم‌افزایی مثبت بر بازدهی مواد خشک‌شده و بیوچار یافت شد. هنگامی که از ترکیب ۵۰ درصدی باقی‌مانده تقطیر در مخلوط اضافه شد، بازده بیوچار تا ۱۳.۷ درصد در پیش‌تیمار خشک‌سازی سطح بالا (دمای ۲۸۰ درجه سانتی‌گراد) افزایش یافت.

از سوی دیگر، استفاده از باقی‌مانده تقطیر اثر هم‌افزایی منفی روی نسبت مؤثر هیدروژن به کربن در مواد خشک‌شده مشاهده شد، در حالی‌که استفاده از این روش روی نسبت هیدروژن به کربن بیوچار تأثیر مثبت داشت.

همچنین آنالیزهای مورد استفاده در این آزمایش‌ها نشان داد که تغییر در ترکیب درصد باقی‌مانده تقطیر و دمای پیش‌تیمار خشک‌سازی بر نوع گروه عملکردی سطح مواد خشک‌شده تأثیر نمی‌گذارد اما توزیع گروه‌های عملکردی را تغییر می‌دهد. علاوه بر این، افزودن باقی‌مانده تقطیر به پوست گردو منجر به افزایش تدریجی کربن در بیوچار شده‌ است که به‌عنوان یک ویژگی مثبت برای بیوچار به‌شمار می‌رود. همچنین استفاده از پیش‌تیمار خشک‌سازی منجر به تبدیل حلقه‌های آروماتیک بزرگ در بیوچار به حلقه‌های آروماتیک کوچک شد.

Rate this post
منبع
Energy Conversion and Management
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن