Nieuwe bio-char Pyroco helpt de vervuiling te verminderen

RMIT University‑ingenieurs hebben een betaalbare, uit biosolids afgeleide geactiveerde bio‑char genaamd PYROCO ontwikkeld. De nieuwe bio‑char kan de industriële sector helpen de vervuiling te verminderen en de kwaliteit van bio‑olie te verbeteren. Bovendien opent het de deur naar verdere innovatie in de duurzame katalytische pyrolysesector. Hier is wat u moet weten.

Wat zijn bio‑oliën en hoe worden ze gemaakt?

Bio‑oliën vormen een groeiend veld binnen de markt voor hernieuwbare energie. De technologie bestaat al vele decennia. Recente ontwikkelingen hebben echter een duurzamere en goedkopere productie van bio‑oliën mogelijk gemaakt.
Bio‑oliën worden gemaakt van organisch afval, dat vaak rijk is aan zuurstof. Met name een thermochemisch proces genaamd pyrolyse wordt vaak gebruikt om bio‑oliën te creëren. Het helpt complexe verbindingen zoals zuren, alcoholen en ketonen af te breken.

Begrijpen van pyrolyse bij de productie van biobrandstof

Pyrolyse vereist dat de biomassa wordt verwarmd tot +500 graden terwijl zuurstof uit het materiaal wordt verwijderd. Deze handeling helpt polymeren snel af te breken. Pyrolyse verschilt van verbranding doordat het zuurstof uit de vergelijking verwijdert.

De geschiedenis van pyrolyse: Van houtskool tot biochar

Het is interessant op te merken dat pyrolyse een proces is dat de mensheid al eeuwenlang gebruikt. Oude culturen maakten er gebruik van om houtskool en geroosterde koffie te produceren. Sommige verslagen gaan terug tot de oude Egyptenaren die pyrolyse gebruikten in hun balsemingsproces voor mummies.

Uitdagingen van pyrolyse: Emissies, energieverbruik en veiligheid

Er zijn verschillende problemen waarmee de pyrolysesystemen van vandaag moeten omgaan om duurzamere operaties te bereiken. Ten eerste zijn de gasemissies schadelijk voor het milieu. Het draagt weinig bij aan het voorkomen van één type vervuiling, maar creëert juist een nieuw probleem.
Bovendien zijn er hoge energie‑eisen. Het starten van een vuur dat polymeren kan afbreken kost tijd en energie. Er zijn ook inherente risico’s verbonden aan het gescheiden houden van vuur en zuurstof. In sommige gevallen kan plotselinge blootstelling aan zuurstof leiden tot accidentele verbranding van organisch materiaal.

Wat is biochar? Voordelen, samenstelling en toepassingen

Biochar is het bijproduct van de pyrolyse van biomassa. De chemische samenstelling is vrij eenvoudig, voornamelijk bestaande uit koolstof en as, wat het enkele unieke eigenschappen geeft. Ten eerste, omdat het van volledig organisch materiaal is gemaakt, is het bedoeld om in de bodem te worden begraven in plaats van verbrand. Belangrijke bronnen van biochar zijn onder andere mest, vruchtpitten, twijgen, bosafval, voedselresten en nog veel meer.
Biochar biedt veel voordelen voor de landbouwsector. Het wordt door velen gezien als een sterke aanvulling op meststoffen. Wanneer begraven, biedt biochar een hoge nutriënten‑ en waterretentie. Bovendien verbetert het de bodemvruchtbaarheid langer dan traditionele meststoffen alleen.

PYROCO: Een baanbrekende biochar‑catalysator van RMIT

De studie “Role of carbon-catalyst on upgrading the pyrolysis vapors of spent Eucalyptus nicholii biomass: Towards sustainable phenolics production“,¹ gepubliceerd in Renewable Energy, daagt de veronderstelling uit dat bio‑char het best wordt gebruikt voor landbouwdoeleinden. Het introduceert een nieuwe manier om bio‑char te gebruiken als katalysator die, wanneer gebruikt met paraffine damp, de energie die nodig is voor het uitvoeren van het pyrolyseproces vermindert.

De ingenieur toont hoe hun bio‑char zowel fenolische als koolwaterstoffuncties kan targeten. Specifiek maakt de studie gebruik van biomassa van de pepermuntwilg (Eucalyptus nicholii). Deze inheemse Australische plant levert veel grondstof, wat het een ideale oplossing maakt voor de experimenten.

Als onderdeel van deze studie hebben de ingenieurs de impact van uit biosolids afgeleide geactiveerde bio‑char op de uitgeputte Eucalyptus nicholii biomassa‑pyrolyse en de samenstelling van de bio‑olie grondig onderzocht.

Organisch afval omzetten in hernieuwbare bio‑olie

Als eerste stap van het experiment werd pepermuntwilg‑grondstof verzameld van een van de lokale boerderijen van de onderzoeker. De grondstof werd vers gehouden voordat deze direct naar het stoomdistillatieproces werd gestuurd. Deze stap creëerde een vast residu dat vervolgens naar de oven werd gebracht.

Het residu werd ‘s nachts verwarmd tot 105 °C. Deze stap verwijdert eventuele resterende vochtigheid uit het materiaal. Vervolgens filterde het team het materiaal tot een deeltjesgrootte van 100–300 μm. Dit uiteindelijke materiaal werd vervolgens getest tegen commercieel beschikbare alternatieven.

De ingenieurs merkten op dat de samenstelling was veranderd naar een mengsel van fenolische stoffen (69,7 %) en koolwaterstoffen (13,7 %). Deze gegevens suggereren dat het nieuwe proces de selectiviteit van fenolische stoffen en koolwaterstoffen in bio‑olie aanzienlijk heeft verbeterd.

Op deze manier helpt het onderzoek de gemeenschap beter te begrijpen hoe verbeterde selectiviteit voor fenolische stoffen en koolwaterstoffen het effect van koolstofkatalysatoren op de eigenschappen van bio‑olie en de activeringsenergie versterkt.

Hoe RMIT de PYROCO biochar‑catalysator testte

De ingenieurs voerden verschillende tests uit om de nauwkeurigheid van hun studie te waarborgen. Het team begon met het creëren van katalytische pyrolyse in een kwartsbuisreactor van 27 mm bij 680 mm en een Carbolite‑oven. Een keramische filter met een porositeit van 3 (16–40 μm) werd gebruikt als gasdistributieplaat. Deze bevond zich 320 mm boven de bodem van de reactor voordat warmte werd toegepast.

De reactor toonde enkele interessante resultaten. Ten eerste merkten de ingenieurs op dat ze de chemische vervuiling tijdens pyrolyse konden verminderen met hun geavanceerde strategie. Deze aanpak elimineert hoog‑emitterende chemicaliën en vervangt ze door laag‑emitterende biochar.

Bovendien toonde het team aan dat koolstofkatalysatoren een cruciale rol spelen in de opbrengst van bio‑olie. Een deel van deze effectiviteit is te danken aan hoe de nieuwe biochar helpt de benodigde deoxygenatie‑ en decarboxyleringsreacties te vergemakkelijken.

Hoe PYROCO emissies vermindert en de kwaliteit van bio‑olie verbetert

De pyrolyse‑studie biedt veel voordelen voor de markt. Het belangrijkste voordeel is dat het een waardevol groen alternatief biedt voor de status‑quo. Dit proces kan worden gebruikt om ongewenste chemicaliën en andere verontreinigingen uit verschillende locaties te verwijderen.
Het team beweert al dat de technologie mogelijk 99,99% van de PFAs in biosolids kan vernietigen. Dit zou stortplaatsen veel veiliger maken. Bovendien, door dit materiaal om te zetten in PFA‑vrije biochar, opent het de deur naar verschillende toepassingsscenario’s die aansluiten bij de wereldwijde net‑zero koolstofemissiedoelstellingen van overheden.

Praktische toepassingen van PYROCO en commercialiseringsplannen

Er zijn verschillende praktische toepassingen voor deze technologie. Ten eerste biedt het een duurzame manier om kooldioxide‑emissies te verminderen door hoog‑emitterende producten te vervangen. Hier volgen nog enkele praktische toepassingen die een positieve impact op de economie kunnen hebben.

Industrieel

De verbeterde bio‑char zou een cruciaal onderdeel kunnen worden van de duurzame toeleveringsketen voor bio‑oliën. Deze materialen zijn al essentieel bij de productie van chemicaliën zoals harsen, smeermiddelen en additieven. Deze studie kan helpen de kosten te verlagen en de productiviteit in de industriële sector te verbeteren.

Deze markt gebruikt biochar als een waardevolle katalysator in complexere industriële processen. Hierdoor kan het verlagen van de kosten en het verbeteren van de kwaliteit van biochar leiden tot hogere rendementen.

De ingenieurs gaven aan dat hun onderzoek klaar is voor productie. Ze onderzoeken momenteel manieren om de technologie op commerciële schaal te brengen. Bovendien, als men dieper kijkt naar de financiële cijfers van de markt, blijkt dat bio‑char naar verwachting een wereldwijd marktpotentieel van $3,3 billion zal bereiken tegen volgend jaar. Al deze factoren wijzen op een snelle implementatie van deze technologie in de komende maanden en jaren.

Wie heeft PYROCO ontwikkeld? Maak kennis met het onderzoeksteam

RMIT University leidde de Pyroco‑studie. Het werkte nauw samen met ingenieurs van South East Water, Intelligent Water Networks en het Indian Institute of Petroleum. Specifiek vermeldt het rapport Ramandeep Kaur, Bhavya B. Krishna, Nimesha Rathnayake, Thallada Bhaskar en Kalpit Shah als de belangrijkste bijdragers.
Indrukwekkend ontving de Pyroco‑studie financiering via een subsidie van $3 million van de Australische overheid. Deze financiering zal worden gebruikt voor een waterfiltratie‑installatie die het systeem zal inzetten om gezuiverd afvalwater (biosolids) om te zetten in een koolstofrijk product genaamd biochar.

Aandachtsgebied aandelen: Een chemisch bedrijf om in de gaten te houden

De biobrandstofsector groeit, met steeds meer fabrikanten die duurzame alternatieven willen creëren voor kritieke industriële systemen die momenteel in gebruik zijn. Deze bedrijven gebruiken oude processen zoals pyrolyse, gecombineerd met geavanceerde technologie, om schonere en effectievere alternatieven te ontwikkelen. Hier is een bedrijf dat een pioniersgeest in de markt blijft behouden.

Olin Corporation

Olin Corporation (OLN ) betrad de markt in 1892. Deze in de VS gevestigde chemische leverancier is uitgegroeid tot een gerenommeerde aandelenselectie. Het bedrijf opereert in drie markten onder de merken Chlor Alkali Products en Vinyls, en Winchester. Laatstgenoemde is waarschijnlijk al bekend bij u vanwege hun lange geschiedenis in de schietsector.

De segmenten Chlor Alkali Products en Vinyls bieden een verscheidenheid aan producten, waaronder perchloorethyleen, zoutzuur, vinylchloride monomeren, methylchloride, methyleenchloride, chloroform, koolstoftetrachloride en waterstof. Het bedrijf heeft een grote klantenbasis met afnemers in de Verenigde Staten, Europa, Azië‑Pacifische regio, Latijns‑Amerika en Canada.

Laatste nieuws over Olin Corporation

Pyroco – Het betaalbaarder maken van pyrolyse kan het leven van miljoenen verbeteren

Wanneer u onderzoekt hoe wijdverspreid pyrolyse is in verschillende industriële taken, ziet u hoe deze ontwikkeling kan helpen de kosten te verlagen en de duurzaamheid aanzienlijk te verbeteren. Daarom verdient dit team van ingenieurs lof voor hun vindingrijkheid en vastberadenheid. Nu streeft het team ernaar hun proces op te schalen om een echte impact te maken.
Lees meer over andere energietechnologieën hier.

Gerefereerde studies:

^{1. Kaur, R., Krishna, B. B., Rathnayake, N., Bhaskar, T., & Shah, K. (2024). Role of carbo-catalyst on upgrading the pyrolysis vapors of spent Eucalyptus nicholii biomass: Towards sustainable phenolics production. Renewable Energy, 214, 1239–1250. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.01.180}