Ny bio‑karbon Pyroco hjelper med å redusere forurensning

RMIT University‑ingeniører har utviklet en rimelig, fra biosolid avledet, aktivert bio‑karbon kalt PYROCO. Den nye bio‑karbonen kan hjelpe industrisektoren med å redusere forurensning og forbedre kvaliteten på bioolje. I tillegg åpner den døren for videre innovasjon innen bærekraftig katalytisk pyrolyse. Her er det du trenger å vite.

Hva er biooljer og hvordan blir de laget?

Biooljer er et voksende felt innen fornybare energimarkedet. Teknologien har eksistert i mange tiår. Imidlertid har nylige fremskritt gjort mer bærekraftig og billigere produksjon av biooljer mulig.
Biooljer produseres fra organisk avfall, som ofte er rik på oksygen. Merk at en termokjemisk prosess kalt pyrolyse ofte brukes til å lage biooljer. Den hjelper med å bryte ned komplekse forbindelser som syrer, alkoholer og ketoner.

Forstå pyrolyse i produksjon av biodrivstoff

Pyrolyse krever at biomassen varmes opp til over 500 grader samtidig som oksygen fjernes fra materialet. Denne handlingen hjelper med å bryte ned polymerer raskt. Merk at pyrolyse skiller seg fra forbrenning ved at den eliminerer oksygen fra ligningen.

Historien om pyrolyse: Fra trekull til bio‑karbon

Det er interessant å merke seg at pyrolyse er en prosess som menneskeheten har brukt i århundrer. Gamle kulturer brukte den til å lage trekull og ristet kaffe. Noen opptegnelser daterer tilbake til gamle egyptere som brukte pyrolyse i balsameringsprosessen for mumier.

Utfordringer med pyrolyse: Utslipp, energiforbruk og sikkerhet

Det er flere problemer som dagens pyrolysesystemer må håndtere for å oppnå mer bærekraftig drift. For det første er gassutslippene skadelige for miljøet. De gjør lite for å forhindre én type forurensning, bare for å skape et annet problem.
I tillegg er energikravene høye. Å starte en brann som kan bryte ned polymerer krever tid og energi. Det er også iboende risikoer knyttet til å holde brann og oksygen adskilt. I noen tilfeller kan plutselig eksponering for oksygen føre til utilsiktet forbrenning av organisk materiale.

Hva er bio‑karbon? Fordeler, sammensetning og bruksområder

Bio‑karbon er biproduktet av pyrolyse av biomasse. Dets kjemiske sammensetning er ganske enkel, hovedsakelig bestående av karbon og aske, noe som gir det unike egenskaper. For det første, siden den er laget av kun organisk materiale, er den ment å bli begravet i jord i stedet for å bli brent. Merk at noen av de viktigste kildene til bio‑karbon inkluderer gjødsel, fruktkjerner, kvister, skogavfall, matrester og mye mer.
Bio‑karbon gir mange fordeler til landbrukssektoren. Den blir av mange sett på som et sterkt tillegg til gjødsel. Når den er begravet, gir bio‑karbon høy nærings- og vannretensjon. I tillegg forbedrer den jordens fruktbarhet i lengre tid enn tradisjonell gjødsel alene.

PYROCO: En banebrytende bio‑karbonkatalysator fra RMIT

Studien “Role of carbon-catalyst on upgrading the pyrolysis vapors of spent Eucalyptus nicholii biomass: Towards sustainable phenolics production“,¹ publisert i Renewable Energy, utfordrer antagelsen om at bio‑karbon best brukes til landbruksformål. Den introduserer en ny måte å bruke bio‑karbon som katalysator som, når den brukes med paraffindamp, reduserer energien som kreves for å gjennomføre pyrolyseprosessen.

Ingeniøren demonstrerer hvordan deres bio‑karbon kan målrette både fenoliske og hydrokarbonfunksjoner. Spesifikt bruker studien biomasse fra peppermyrpil (Eucalyptus nicholii). Denne innfødte australske planten produserer mye råmateriale, noe som gjør den til en ideell løsning for eksperimentene.

Som en del av denne studien tok ingeniørene en grundig titt på virkningen av fra biosolid avledet, aktivert bio‑karbon på pyrolysen av brukt Eucalyptus nicholii‑biomasse og sammensetningen av biooljen.

Omforming av organisk avfall til fornybar bioolje

Som første steg i eksperimentet ble peppermyrpil‑råmateriale samlet inn fra en av forskerens lokale gårder. Merk at råmaterialet ble holdt ferskt før det ble sendt direkte til dampdestillasjonsprosessen. Dette trinnet skapte et fast restprodukt som deretter ble sendt til ovnen.

Restproduktet ble varmet opp til 105 °C over natten. Dette trinnet fjerner eventuell gjenværende fuktighet fra materialet. Deretter filtrerte teamet materialet til en partikkelstørrelse på 100–300 μm. Dette endelige materialet ble deretter testet mot kommersielt tilgjengelige alternativer.

Ingeniørene bemerket at sammensetningen hadde endret seg til en blanding av fenoliske forbindelser (69,7 %) og hydrokarboner (13,7 %). Disse dataene antyder at den nye prosessen betydelig forbedret selektiviteten for fenoliske forbindelser og hydrokarboner i biooljen.

På denne måten hjelper forskningen samfunnet med å forstå bedre hvordan forbedret selektivitet for fenoliske forbindelser og hydrokarboner forsterker effekten av karbonkatalysatorer på biooljens egenskaper og aktiveringsenergi.

Hvordan RMIT testet PYROCO bio‑karbonkatalysatoren

Ingeniørene gjennomførte flere tester for å sikre at studien var nøyaktig.  Teamet begynte med å lage 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) ble brukt som gassfordelerplate. Denne ble plassert kun 320 mm over bunnen av reaktoren før varmen ble påført.

Reaktoren viste noen interessante resultater. For det første bemerket ingeniørene at de kunne redusere kjemisk forurensning under pyrolyse ved å bruke deres avanserte strategi. Denne tilnærmingen eliminerer høyt utslippende kjemikalier og erstatter dem med lavt utslippende bio‑karbon.

I tillegg viste teamet at karbonkatalysatorer spiller en avgjørende rolle i avkastningen av bioolje. En del av denne effektiviteten skyldes hvordan den nye bio‑karbonen bidrar til å lette deoksigenerings‑ og dekarboksylasjonsreaksjonene som kreves.

Hvordan PYROCO reduserer utslipp og forbedrer biooljens kvalitet

Det er mange fordeler som pyrolysestudien bringer til markedet. Hovedfordelen er at den gir et verdifullt grønt alternativ til status quo. Denne prosessen kan brukes til å fjerne uønskede kjemikalier og andre forurensninger fra ulike steder.
Allerede hevder teamet at teknologien potensielt kan ødelegge 99,99 % av PFAs i biosolid. Dette vil gjøre deponier mye tryggere. I tillegg, ved å omdanne dette materialet til PFA‑fri bio‑karbon, åpnes døren for flere bruksområder som er i tråd med regjeringers mål om netto null karbonutslipp globalt.

Reelle bruksområder for PYROCO og kommersialiseringsplaner

Det finnes flere virkelige anvendelser for denne teknologien. For det første tilbyr den en bærekraftig måte å redusere karbondioksidutslipp ved å erstatte produkter med høye utslipp. Her er noen andre virkelige anvendelser som kan ha en positiv innvirkning på økonomien.

Industriell

Den forbedrede bio‑karbonen kan bli en kritisk komponent i den bærekraftige forsyningskjeden for biooljer. Allerede er disse materialene viktige i produksjonen av kjemikalier som harpiks, smøremidler og tilsetningsstoffer. Denne studien kan bidra til å redusere kostnader og forbedre produktiviteten i industrisektoren.

Dette markedet bruker bio‑karbon som en verdifull katalysator i mer komplekse industrielle prosesser. Dermed kan senking av kostnaden og forbedring av kvaliteten på bio‑karbon resultere i høyere avkastning.

Ingeniørene uttalte at forskningen deres er klar for produksjon. De ser nå på måter å bringe teknologien til kommersiell skala. I tillegg, når du ser nærmere på markedets økonomi, kan du se at bio‑karbon forventes å nå et globalt markedspotensial på 3,3 milliarder dollar innen neste år. Alle disse faktorene peker mot en rask implementering av denne teknologien i de kommende månedene og årene.

Hvem utviklet PYROCO? Møt forskningsteamet

RMIT University ledet Pyroco‑studien. Den samarbeidet tett med ingeniører fra South East Water, Intelligent Water Networks og Indian Institute of Petroleum. Spesifikt nevner rapporten Ramandeep Kaur, Bhavya B. Krishna, Nimesha Rathnayake, Thallada Bhaskar og Kalpit Shah som hovedbidragsytere.
Imponerende mottok Pyroco‑studien finansiering fra en tilskudd på 3 millioner dollar fra den australske regjeringen. Spesifikt vil midlene gå til et vannfiltreringsanlegg som vil bruke systemet til å omdanne behandlet avløpsvann (biosolid) til et karbonrikt produkt kalt bio‑karbon.

Aksje i fokus: Et kjemisk selskap å følge med på

Biofuelsektoren vokser, med flere produsenter som søker å skape bærekraftige alternativer til kritiske industrielle systemer som brukes i dag. Disse selskapene bruker eldgamle prosesser som pyrolyse, kombinert med banebrytende teknologi, for å lage renere og mer effektive alternativer. Her er ett selskap som fortsatt har en pionerånd i markedet.

Olin Corporation

Olin Corporation (OLN ) kom inn i markedet i 1892. Denne amerikanske kjemikalieleverandøren har vokst til et anerkjent aksjealternativ. Selskapet opererer i 3 markeder under merkene Chlor Alkali Products og Vinyls, samt Winchester. Sistnevnte er sannsynligvis den du allerede har hørt om på grunn av deres lange historie i skytesektoren.

Chlor Alkali Products- og Vinyls-segmentene tilbyr en rekke produkter, inkludert perkloroetylén, saltsyre, vinylkloridmonomerer, metylklorid, metylenglykol, kloroform, karbontetraklorid og hydrogen. Selskapet har en stor kundebase med kunder over hele USA, Europa, Asia‑Stillehavsregionen, Latin‑America og Canada.

Siste nytt om Olin Corporation

Pyroco – Å gjøre pyrolyse mer rimelig kan gjøre livet bedre for millioner

Når du undersøker hvor utbredt pyrolyse er i en rekke industrielle oppgaver, kan du se hvordan denne utviklingen kan bidra til å senke kostnader og forbedre bærekraft på en betydelig måte. Derfor fortjener dette ingeniørteamet ros for sin oppfinnsomhet og besluttsomhet. Nå søker teamet å skalere prosessen sin for å skape en reell innvirkning.
Lær mer om annen energiteknologi her.

Studier referert:

^{1. Kaur, R., Krishna, B. B., Rathnayake, N., Bhaskar, T., & Shah, K. (2024). Rollen til karbo‑katalysator ved oppgradering av pyrolysedampene fra brukt Eucalyptus nicholii‑biomasse: Mot bærekraftig produksjon av fenoliske forbindelser. Renewable Energy, 214, 1239–1250. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.01.180}