Four Temperature Analysis of a Biomass Feedstock

Význam tématu

Biomasové suroviny představují obnovitelný zdroj pro výrobu bioolejů a chemikálií s potenciálem nahradit fosilní paliva a podpořit cirkulární ekonomiku. Využití odpadních materiálů jako olivových jader nabízí řešení likvidace odpadu a současně získání hodnotných pyrolyzátů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo sledovat uvolňování těkavých látek z mletých olivových jader při postupném ohřevu na čtyři vybrané teploty (150, 300, 450, 750 °C), identifikovat hlavní pyrolyzáty a popsat vliv teploty na chemické složení uvolněných produktů.

Použitá metodika a instrumentace

Sledování pyrolytických plynů bylo prováděno pomocí přímé pyrolyzní jednotky (Pyroprobe) spojené s GC/MS. Hlavní parametry:

• Pyroprobe: ohřev na 150 °C, 300 °C, 450 °C a 750 °C po dobu 20 s; desorpční pasti 300 °C po 4 min;
• Odběrový ventil a transfer line udržovány na 300 °C;
• GC/MS: kolona 5 % fenyl (30 m×0,25 mm×0,25 µm), nosný plyn helium, split 75:1; injektor 300 °C; program pece 40 °C (2 min), pak 10 °C/min do 325 °C; detekce m/z 35–600 amu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Při 150 °C dominoval acetát kyseliny octové, ostatní pyrolyzáty byly zanedbatelné.
• Při 300 °C se zvyšuje produkce kyseliny octové, objevuje se furfural, začínají se uvolňovat fenolové sloučeniny ze štěpení ligninu (syringol).
• Při 450 °C výrazně narůstají fenolické pyrolyzáty včetně syringolu a dalších derivátů ligninu, z celulózy se uvolňuje furfurylalkohol.
• Při 750 °C dochází k dalšímu rozkladu větších molekul, rostou výtěžky guaiakolu a levoglukosanu, z menších meziproduktů vznikají jednoduché fenoly.
• Obecně platí, že nižší teploty podporují tvorbu větších, více kyslíkatých molekul, zatímco vyšší teploty vedou k menším aromatickým a alkylfenolovým strukturám.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje rychlý screening různých biomasy a hodnocení jejich pyrolyzních produktů.
• Podporuje optimalizaci procesů výroby bioolejů a chemických meziproduktů.
• Přispívá k efektivnímu využití odpadních materiálů a snížení environmentální zátěže.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace katalytické pyrolyzy pro selektivní tvorbu vybraných sloučenin.
• Rozšíření na další typy lignocelulózových surovin a směsí odpadních biomateriálů.
• Škálování k pilotním a průmyslovým jednotkám a začlenění do biorefinérií.
• Využití strojového učení pro predikci pyrolyzních produktů a optimalizaci podmínek.

Závěr

Postupné zahřívání olivových jader ukázalo jasnou závislost složení pyrolyzátů na teplotě. Metoda kombinuje jednoduchý vzorkovací postup s detailní identifikací pomocí GC/MS a nabízí cenné informace pro výrobu bioenergetických a chemických produktů z odpadní biomasy.

Reference

• A.A. Boateng, H.G. Jung, P.R. Adler, Pyrolysis of energy crops including alfalfa stems, reed canarygrass, and eastern gamagrass. Fuel 85 (2006) 2450–2457