Saccharina japonica seaweed-derived biochar production at various pyrolysis temperatures

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Biochars from the seaweed Saccharina japonica were obtained by stepwise pyrolysis at temperatures of 300, 400, 500, 700, 900 °C. Its characteristics and properties were studied: elemental composition, specific surface area and total pore volume, particle size distribution, as well as characteristic functional groups were determined using IR-Fourier spectroscopy. With an increase in the pyrolysis temperature from 300 °C to 900 °C, the biochar yield decreases from 50.4% to 22.7%. The biochar obtained at 500 °C has the largest specific surface area – 38.6 m2/g. As the pyrolysis temperature increases, the elemental composition of the biochar changes: the content of carbon, hydrogen, nitrogen decreases, and the content of sulfur and oxygen increases.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. V. Tsvetkov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: tsvetkovmv@gmail.com
Russian Federation, Chernogolovka

A. Yu. Zaichenko

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: tsvetkovmv@gmail.com
Russian Federation, Chernogolovka

D. N. Podlesniy

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: tsvetkovmv@gmail.com
Russian Federation, Chernogolovka

A. A. Glukhov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: tsvetkovmv@gmail.com
Russian Federation, Chernogolovka

Yu. Yu. Tsvetkova

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: tsvetkovmv@gmail.com
Russian Federation, Chernogolovka

M. A. Repina

Sakhalin State University

Email: tsvetkovmv@gmail.com
Russian Federation, Yuzhno-Sakhalinsk

E. A. Salgansky

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: tsvetkovmv@gmail.com
Russian Federation, Chernogolovka

E. M. Latkovskaya

Sakhalin State University

Email: tsvetkovmv@gmail.com
Russian Federation, Yuzhno-Sakhalinsk

References

  1. J. Liu, F. Zhou, A.M. Abed et al. Fuel 336, 126826 (2023). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126826
  2. M. Narayanan. Renew. Sust. Energ. Rev. 190 114081 (2024). https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114081
  3. O. Babich, S. Sukhikh, V. Larina et al. Plants 11 (6), 780 (2022). https://doi.org/10.3390/plants11060780
  4. D. Zhuang, N. He, K.S. Khoo et al. Chemosphere 291, 132932 (2022). https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132932
  5. F. Sultana, M.A. Wahab, M. Nahiduzzaman et al. Aquaculture and Fisheries. 8 (5), 463 (2023). https://doi.org/10.1016/j.aaf.2022.09.001
  6. H.B. Hariz, R.J. Lawton, R.J. Craggs. Ecol. Eng 189, 106910 (2023). https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2023.106910
  7. M. Naď, V. Brummer, P. Lošák et al. J. Clean. Prod. 385, 135721 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.135721
  8. P. Sathinathan, H.M. Parab, R.Yusoff et al. Renew. Sustain. Energy Rev. 173, 113096 (2023). https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.113096
  9. Y. Yin and J. Wang. Renew. Energy, 141, 1 (2019). https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.03.139
  10. V. Pishchalnik, S. Myslenkov, E. Latkovskaya, V. Arkhipkin Sustainability, 16 (7), 3031 (2024). https://doi.org/10.3390/su16073031
  11. J.H. Choi, S.S. Kim, D.J. Suh et al. Korean J. Chem. Eng. 33, 2691 (2016). https://doi.org/10.1007/s11814-016-0131-5
  12. M.V. Tsvetkov, A.Yu. Zaichenko, D.N. Podlesniy, M.A. Repina, A.A. Glukhov. E3S Web Conf. 474, 01012 (2024). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202447401012
  13. Z.I. Rony, M.G. Rasul, M.I. Jahirul, M. Mofijur. Fuel 358, 130099 (2024). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.130099
  14. A. Amrullah, O. Farobie Heliyon 9 (7) (2023). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e18350
  15. X. Wang, Y. Zhang, C. Xia et al. Fuel 338, 127378 (2023). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.127378
  16. V.M. Kislov, M.V. Tsvetkov, A.Y. Zaichenko et al. Russ. J. Phys. Chem. B 17 (4), 947 (2023). https://doi.org/10.1134/S1990793123040255
  17. M.S. Vlaskin, N.I. Chernova, S.V. Kiseleva et al. Therm. Eng. 64, 627 (2017). https://doi.org/10.1134/S0040601517090105
  18. N. Ripoll, C. Silvestre, E. Paredes, M. Toledo // Int. J. Hydrog. Energy 42 (8), 5513 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.03.082
  19. V.M. Kislov, Y.Y. Tsvetkova, E.N. Pilipenko, M.A. Repina M.V. Salganskaya. Russ. J. Phys. Chem. B 17 (2), 374 (2023). https://doi.org/10.1134/S1990793123020070
  20. Z. Yang, Y. Wu, Z. Zhang et al. Renew. Sustain. Energy Rev. 103, 384 (2019). https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.12.047
  21. M.V. Tsvetkov, A.Y. Zaichenko, D.N. Podlesniy. E3S Web Conf. 419, 01010 (2023). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202341901010
  22. E.A. Salgansky, M.V. Salganskaya, I.V. Sedov. Russ. J. Phys. Chem. B 18, 1042 (2024). https://doi.org/10.1134/S1990793124700593
  23. P. Danesh, P. Niaparast, P. Ghorbannezhad, I. Ali. Fuel 337, 126889 (2023). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126889
  24. L. Campion, M. Bekchanova, R. Malina and T. Kuppens J. Clean. Prod. 408, 137138 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137138
  25. Y.K. Leong, J.S. Chang Bioresour. Technol. 389, 129782 (2023). https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129782
  26. T.B. Nguyen, V.T. Nguyen, H.G. Hoang et al. Curr. Pollution Rep. 9, 73 (2023). https://doi.org/10.1007/s40726-022-00243-6
  27. M. Tsvetkov, A. Zaichenko, D. Podlesniy et al. E3S Web Conf. 2024. V. 498. ID 02002. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202449802002
  28. A.N. Morozov, S.E. Tabalin, D.R. Anfimov et al. Russ. J. Phys. Chem. B 18, 763 (2024). https://doi.org/10.1134/S1990793124700234
  29. R.K. Sharma, T.P. Singh, J. Haydary, D. Azad, A. Verma. Biochar Production for Green Economy. Academic Press, 81 (2024). https://doi.org/10.1016/B978-0-443-15506-2.00015-8
  30. Y.Y. Tsvetkova, V.M. Kislov, E.N. Pilipenko, M.V. Tsvetkov, M.V. Salganskaya. Russ. J. Phys. Chem. B 18, 980 (2024). https://doi.org/10.1134/S199079312470043X
  31. B.K. Biswal, R. Balasubramanian. J. Environ. Chem. Eng. 11(5), 110986 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.110986
  32. S.L. Lin, H. Zhang, W.H. Chen, M. Song, E.E. Kwon. Bioresour. Technol. 387, 129588 (2023). https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129588
  33. S. Manikandan, S. Vickram, R. Subbaiya et al. Bioresour. Technol. 338, 129725 (2023). https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129725
  34. A.A. Belmesov, A.A. Glukhov, R.R. Kayumov et al. Coatings 13(12), 2075 (2023). https://doi.org/10.3390/coatings13122075
  35. G.G. Satpati, A. Devi, D. Kundu et al. Environ. Res. 258, 119408 (2024). https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119408
  36. K. Anastasakis, A.B. Ross, J.M. Jones. Fuel 90(2), 598 (2011). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.09.023
  37. M. Imran, S.L. Badshah, J.L.F. Alves et al. Biomass Conv. Bioref. 14, 24847 (2023). https://doi.org/10.1007/s13399-023-04741-5
  38. K.M. Poo, E.B. Son, J.S. Chang et al. J. Environ. Manage. 206, 364 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.10.056
  39. E.B. Son, K.M. Poo, J.S. Chang, K.J. Chae Sci. Total Environ. 615, 161 (2018). https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.09.171
  40. K. Srividya and K. Mohanty. Chem. Eng. J. 155 (3), 666 (2009). https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.08.024
  41. A.A. Oladipo, M. Gazi J. Water Process Eng. 2, 43 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2014.04.007
  42. F. Pahlavan, H. Kaur, L.K. Ackerman-Biegasiewicz, A. Lamanna
  43. E.H. Fini. Resour. Conserv. Recycl. 210, 107810 (2024). https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2024.107810

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Experimental setup diagram: 1 – nitrogen cylinder, 2 – flow regulator, 3 – electric coil, 4 – muffle furnace, 5 – sample, 6 – thermocouple, 7 – quartz reactor, 8 – water seal

Download (74KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Photographs of biochars SJ300 (left) and SJ400 (right)

Download (260KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Micrograph and energy dispersive X-ray (EDX) spectrum of SJ700 biochar

Download (343KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Fourier transform IR spectra of biochars obtained from the alga Saccharina japonica by pyrolysis at different temperatures

Download (148KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».