Influence of Interstructural Bonds in Biomass on the Thermophysical Characteristics of Biochar Produced by Hydrothermal Carbonization and Torrefaction

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of the temperature of hydrothermal carbonization and torrefaction on the properties of biochar obtained from biomasses (peat and sawdust) and model mixtures of structural components (cellulose, hemicellulose, and lignin) prepared in percentage ratios corresponding to their amounts in real biomass was studied. It was found that the yield of biochar decreased with temperature in both of the processes, whereas the degree of deoxygenation, the amount of carbon in the biochar, and its calorific value increased. A comparison of biochars from biomass and model mixtures was carried out. An assumption on the screening effect of lignin in heat treatment, which reduced the degree of degradation of the structural components of biomasses, was made.

About the authors

K. O. Krysanova

Joint Institute of High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: kristinakrysanova@gmail.com
Moscow, 125412 Russia

A. Yu. Krylova

Joint Institute of High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: aykrylova@yandex.ru
Moscow, 125412 Russia

Ya. D. Pudova

Joint Institute of High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: pudova.y.d@mail.ru
Moscow, 125412 Russia

V. M. Zaichenko

Joint Institute of High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: zaitch@oivtran.ru
Moscow, 125412 Russia

References

  1. Sadaka S., Sharara M., Ashworth A., Keyser P., Allen F., Wright A. // Energies. 2014. V. 7. P. 548.
  2. Gielen D., Boshell F., Saygin D., Bazilian M.D., Wagner N., Gorini R. // Energy. Strateg. Rev. 2019. V. 24. P. 38.
  3. Стратегическая программа исследований по биоэнергетике (Редакция 6, переработанная и дополненная). Технологическая платформа “Биоэнергетика”. Москва, 2021. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.tp-bioenergy.ru/upload/ file/spi_bioenergy_2021.pdf (дата обращения 10.08.2022)
  4. Al-Rumaihi A., Shahbaz M., Mckay G., Mackey H., Al-Ansari T. // Renew. Sustain. Energy. Rev. 2022. V. 167. P. 112715.
  5. Chi N.T.L., Anto S., Ahamed T.S., Kumar S.S., Shanmugam S., Samuel M.S., Mathimani T., Brindhadevi K., Pugazhendhi A. // Fuel. 2021. V. 287. P. 119411.
  6. Meyer S., Glaser B., Quicker P. // Environ. Sci. Technol. 2011. V. 45 P. 9473.
  7. Aboulkas A., El Harfi K., El Bouadili A. // Energy. Convers. Manag. 2008. V. 49. P. 3666.
  8. Zaichenko V.M., Knyazeva M.I., Krylova A.Y., Krysanova K.O., Kulikov A.B. // Solid Fuel Chem. 2019. V. 53. P. 159–165. [Химия твердого топлива, 2019, № 3, с. 34. https://doi.org/10.1134/S0023117719030125]https://doi.org/10.3103/S036152191903011X
  9. van der Stelt M.J.C., Gerhauser H., Kiel J.H.A., Ptasinski K.J. // Biomass and Bioenergy. 2011. V. 35. P. 3748.
  10. Chen W.-H., Peng J., Bi X.T. // Renew. Sustain. Energy. Rev. 2015. V. 44. P. 847.
  11. Wang R., Liu S., Xue Q., Lin K., Yin Q., Zhao Z. // Renew. Energy. 2022. V. 183. P. 575.
  12. Kambo H.S., Dutta A. // Renew. Sustain. Energy. Rev. 2015. V. 45. P. 359.
  13. Wang Y., Qiu L., Zhu M., Sun G., Zhang T., Kang K. // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 5535.
  14. Roy P., Dutta A., Gallant J. // Energies. 2018. V. 11. P. 2794.
  15. Sharma H.B., Dubey B.K. // Waste. Manag. 2020. V. 118. P. 521.
  16. Chen D., Gao A., Cen K., Zhang J., Cao X., Ma Z. // Energy. Convers. Manag. 2018. V. 169. P. 228.
  17. Krysanova K.O., Krylova A.Y., Pudova Y.D., Kulikova M.V. // Solid Fuel Chem. 2021. V. 55. P. 306–311. [Химия твердого топлива, 2021, № 5, с. 38. https://doi.org/10.31857/S0023117721050030]https://doi.org/10.3103/S0361521921050037
  18. Yang H., Yan R., Chen H., Lee D.H., Zheng C. // Fuel. 2007. V. 86. P. 1781.
  19. Liu Q., Luo L., Zheng L. // Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. P. 335.
  20. Funke A., Ziegler F. // Biofuels, Bioprod. Biorefining. 2010. V. 4. P. 160–.
  21. Reza M.T., Lynam J.G., Uddin M.H., Coronella C.J. // Biomass and Bioenergy. 2013. V. 49. P. 86–.
  22. Leijenhorst E.J., Wolters W., van de Beld L., Prins W. // Fuel Process. Technol. 2016. V. 149. P. 96.
  23. George A., Morgan T.J., Kandiyoti R. // Energy & Fuels. 2014. V. 28. P. 6918.
  24. Shrestha B., le Brech Y., Ghislain T., Leclerc S., Carré V., Aubriet F. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2017. V. 5. P. 6940.
  25. Hilbers T.J., Wang Z., Pecha B., Westerhof R.J.M., Kersten S.R.A., Pelaez-Samaniego M.R., et al. // J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2015. V. 114. P. 197.
  26. Dufour A., Castro-Díaz M., Marchal P., Brosse N., Olcese R., Bouroukba M., et al. // Energy & Fuels. 2012. V. 26. P. 6432.
  27. Khan A.A., de Jong W., Jansens P.J., Spliethoff H. // Fuel Process. Technol. 2009. V. 90. P. 21.
  28. Yadav K., Tyagi M., Kumari S., Jagadevan S. // Bio. Energy. Res. 2019. V. 12. P. 1052.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 К.О. Крысанова, А.Ю. Крылова, Я.Д. Пудова, В.М. Зайченко

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».