Ny Bio-char Pyroco Hjælper med at Reducere Forurening

RMIT University-ingeniører har skabt en overkommelig, fra bioslam afledt aktiveret bio-char kaldet PYROCO. Den nye bio-char kan hjælpe industrisektoren med at reducere forurening og forbedre kvaliteten af bio-olie. Derudover åbner den døren for yderligere innovation inden for den bæredygtige katalytiske pyrolyse-sektor. Her er, hvad du behøver at vide.

Hvad er bio-olier, og hvordan fremstilles de?

Bio-olier er et voksende område inden for vedvarende energimarkedet. Teknologien har eksisteret i mange årtier. Dog har nylige fremskridt gjort en mere bæredygtig og billigere produktion af bio-olier mulig.
Bio-olier fremstilles af organisk affald, som ofte er rigt på ilt. Bemærkelsesværdigt er en termokemisk proces kaldet pyrolyse almindeligt anvendt til at skabe bio-olier. Den hjælper med at nedbryde komplekse forbindelser som syrer, alkoholer og ketoner.

Forståelse af pyrolyse i biobrændstofproduktion

Pyrolyse kræver, at biomassen opvarmes til +500 grader, mens ilt fjernes fra materialet. Denne handling hjælper med hurtigt at nedbryde polymerer. Bemærkelsesværdigt adskiller pyrolyse sig fra forbrænding, da den eliminerer ilt fra ligningen.

Historien om pyrolyse: Fra kul til biochar

Det er interessant at bemærke, at pyrolyse er en proces, som menneskeheden har brugt i århundreder. Antikke kulturer anvendte den til at fremstille kul og ristet kaffe. Nogle optegnelser går tilbage til oldtidens egyptere, der brugte pyrolyse i deres balsameringsproces for mumier.

Udfordringer ved pyrolyse: Emissioner, energiforbrug og sikkerhed

Der er flere problemer, som nutidens pyrolysesystemer skal håndtere for at opnå mere bæredygtig drift. For det første er gasemissionerne skadelige for miljøet. De gør lidt for at forhindre én type forurening, blot for at skabe et andet problem.
Derudover er der høje energikrav. At starte en brand, der kan nedbryde polymerer, kræver tid og energi. Der er også iboende risici forbundet med at holde ild og ilt adskilt. I nogle tilfælde kan pludselig eksponering for ilt resultere i utilsigtet forbrænding af organisk materiale.

Hvad er biochar? Fordele, sammensætning og anvendelser

Biochar er biproduktet af pyrolyse af biomasse. Dets kemiske sammensætning er forholdsvis enkel, primært bestående af kulstof og aske, hvilket giver det nogle unikke egenskaber. For det første, da det er lavet af udelukkende organiske materialer, er det beregnet til at blive begravet i jorden i stedet for at blive brændt. Bemærkelsesværdigt er nogle af de vigtigste kilder til biochar gødning, frugtkerner, kviste, skovaffald, madrester og meget mere.
Biochar giver mange fordele til landbrugssektoren. Det betragtes af mange som et stærkt supplement til gødning. Når det er begravet, giver biochar høj nærings- og vandretention. Derudover forbedrer det jordens frugtbarhed i længere tid end traditionelle gødninger alene.

PYROCO: Et banebrydende biochar-katalysator fra RMIT

Rolle af kulstofkatalysator i opgradering af pyrolysegasser fra brugt Eucalyptus nicholii biomasse: Mod bæredygtig phenolproduktion,¹ offentliggjort i Renewable Energy, udfordrer antagelsen om, at bio-char bedst bruges til landbrugsformål. Den introducerer en ny måde at anvende bio-char som katalysator, som, når den bruges med paraffindamp, reducerer den energi, der kræves for at udføre pyrolyseprocessen.

Kilde – RMIT University

Ingeniøren demonstrerer, hvordan deres bio-char kan målrette både phenol- og kulbrintefunktioner. Specifikt anvender undersøgelsen biomasse fra pebermyntespær (Eucalyptus nicholii). Denne oprindelige australske plante producerer en stor mængde råmateriale, hvilket gør den til en ideel løsning for eksperimenterne.

Som en del af denne undersøgelse foretog ingeniørerne en dybdegående analyse af virkningen af fra bioslam afledt aktiveret bio-char på den brugte Eucalyptus nicholii biomasse-pyrolyse og dens bio-oliesammensætning.

Omdannelse af organisk affald til vedvarende bio-olie

Som første trin i eksperimentet blev pebermyntespær-råmateriale indsamlet fra en af forskerens lokale gårde. Bemærkelsesværdigt blev råmaterialet holdt friskt, inden det blev sendt direkte til dampdestillationsprocessen. Dette trin skabte et fast restprodukt, som derefter blev sendt til ovnen.

Restproduktet blev opvarmet til 105 °C natten over. Dette trin fjerner al resterende fugt fra materialet. Derefter filtrerede holdet materialet til en partikelstørrelse på 100–300 μm. Dette endelige materiale blev derefter testet mod kommercielt tilgængelige alternativer.

Ingeniørerne bemærkede, at sammensætningen havde ændret sig til en blanding af phenoler (69,7 %) og kulbrinter (13,7 %). Disse data antyder, at den nye proces væsentligt forbedrede selektiviteten af phenoler og kulbrinter i bio-olien.

På denne måde hjælper forskningen samfundet med bedre at forstå, hvordan forbedret selektivitet for phenoler og kulbrinter forstærker virkningen af kulstofkatalysatorer på bio-oliens egenskaber og aktiveringsenergi.

Hvordan RMIT Testede PYROCO Biochar-katalysatoren

Ingeniørerne udførte flere tests for at sikre, at deres undersøgelse var nøjagtig.  Holdet begyndte med at skabe katalytisk pyrolyse i en kvartsrørreaktor på 27 mm x 680 mm og en carbolite-ovn. En keramisk filter med en porøsitet på 3 (16–40 μm) blev brugt som gasfordelingsplade. Denne var placeret kun 320 mm over reaktorens bund, før varmen blev påført.

Reaktoren viste nogle interessante resultater. For det første bemærkede ingeniørerne, at de kunne reducere kemisk forurening under pyrolyse ved brug af deres avancerede strategi. Denne tilgang eliminerer høje emissionskemikalier og erstatter dem med lavemissions-biochar.

Derudover viste holdet, at kulstofkatalysatorer spiller en væsentlig rolle i udbyttet af bio-olie. En del af denne effektivitet skyldes, hvordan den nye biochar hjælper med at lette de nødvendige deoxygenerings- og decarboxyleringsreaktioner.

Hvordan PYROCO Reducerer Emissioner og Forbedrer Bio-oliens Kvalitet

Der er mange fordele, som pyrolyseundersøgelsen bringer til markedet. Den største fordel er, at den giver et værdifuldt grønt alternativ til status quo. Denne proces kan bruges til at fjerne uønskede kemikalier og andre forurenende stoffer fra forskellige steder.

Allerede hævder holdet, at teknologien potentielt kan ødelægge 99,99 % af PFAs i bioslam. Dette ville gøre lossepladser meget sikrere. Derudover åbner konverteringen af dette materiale til PFA-fri biochar døren for flere anvendelsesscenarier, der er i overensstemmelse med regeringernes globale mål om netto-nul CO2-emissioner.

Reelle Anvendelser for PYROCO og Kommercialiseringsplaner

Der er flere virkelige anvendelser for denne teknologi. For det første tilbyder den en bæredygtig måde at reducere CO2-emissioner på ved at erstatte produkter med høje emissioner. Her er nogle andre virkelige anvendelser, der kan have en positiv indvirkning på økonomien.

Industriel

Den forbedrede bio-char kan blive en kritisk komponent i den bæredygtige forsyningskæde for bio-olier. Allerede er disse materialer afgørende i produktionen af kemikalier som harpikser, smøremidler og tilsætningsstoffer. Denne undersøgelse kan hjælpe med at reducere omkostninger og forbedre produktiviteten i industrisektoren.

Dette marked bruger biochar som en værdifuld katalysator i mere komplekse industrielle processer. Derfor kan en lavere pris og forbedret kvalitet af biochar resultere i højere afkast.

Ingeniørerne udtalte, at deres forskning er klar til produktion. De undersøger i øjeblikket måder at bringe teknologien til kommerciel skala. Derudover, når man ser nærmere på markedets økonomi, kan man se, at bio-char forventes at nå et globalt markedspotentiale på 3,3 milliarder dollars inden næste år. Alle disse faktorer peger mod en hurtig implementering af denne teknologi i de kommende måneder og år.

Hvem Udviklede PYROCO? Mød Forskningsholdet

RMIT University ledte Pyroco-undersøgelsen. Den arbejdede tæt sammen med ingeniører fra South East Water, Intelligent Water Networks og Indian Institute of Petroleum. Specifikt nævner rapporten Ramandeep Kaur, Bhavya B. Krishna, Nimesha Rathnayake, Thallada Bhaskar og Kalpit Shah som de vigtigste bidragydere.

Imponerende modtog Pyroco-undersøgelsen finansiering fra en tilskud på 3 millioner dollars fra den australske regering. Specifikt vil midlerne gå til et vandfiltreringsanlæg, der vil anvende systemet til at omdanne behandlet spildevand (bioslam) til et kulstofrigt produkt kaldet biochar.

Aktie-Spotlight: En Kemisk Virksomhed at holde øje med

Biobrændselssektoren er i vækst, med flere producenter, der søger at skabe bæredygtige alternativer til kritiske industrielle systemer, der er i brug i dag. Disse virksomheder anvender ældgamle processer som pyrolyse, kombineret med banebrydende teknologi, for at skabe renere og mere effektive alternativer. Her er en virksomhed, der fortsat har en pionerånd på markedet.

Olin Corporation

Olin Corporation (OLN ) trådte ind på markedet i 1892. Denne amerikanske kemikalieleverandør er vokset til en anerkendt aktieoption. Virksomheden opererer i 3 markeder under mærkerne Chlor Alkali Products og Vinyls samt Winchester. Sidstnævnte er sandsynligvis den, du allerede har hørt om på grund af deres lange historie inden for skydebranchen.

Chlor Alkali Products- og Vinyls-segmenterne tilbyder en række produkter, herunder perchloroethylen, saltsyre, vinylchloridmonomerer, methylchlorid, methylenchlorid, chloroform, carbontetrachlorid og hydrogen. Virksomheden har en stor kundebase med kunder i USA, Europa, Asien‑Stillehavsområdet, Latinamerika og Canada.

Seneste om Olin Corporation

Pyroco – At gøre pyrolyse mere overkommelig kan gøre livet bedre for millioner

Når du dykker ned i, hvor udbredt pyrolyse er i en række industrielle opgaver, kan du se, hvordan denne udvikling kan hjælpe med at sænke omkostningerne og forbedre bæredygtigheden på en væsentlig måde. Som sådan fortjener dette ingeniørteam ros for deres opfindsomhed og beslutsomhed. Nu søger teamet at skalere deres proces for at skabe en reel indvirkning.

Lær om anden energiteknologi her.

Studier refereret:

^{1. Kaur, R., Krishna, B. B., Rathnayake, N., Bhaskar, T., & Shah, K. (2024). Rolle af kulstofkatalysator i opgradering af pyrolysegasser fra brugt Eucalyptus nicholii biomasse: Mod bæredygtig phenolproduktion. Renewable Energy, 214, 1239–1250. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.01.180}