La biomassa di scarto è una materia prima rinnovabile. La pirolisi è una delle tecnologie importanti per il riciclaggio della biomassa di scarto. Preziosi bio-olio, biochar e gas di pirolisi possono essere ottenuti mediante pirolisi della biomassa in condizioni di ipossia.
Che cos'è la pirolisi della biomassa?
Confronto tra pirolisi veloce e pirolisi lenta
La pirolisi può essere suddivisa in due sottogruppi: pirolisi lenta e pirolisi veloce. Le differenze principali sono la temperatura massima di reazione e la velocità di riscaldamento. Le diverse temperature di reazione e velocità di riscaldamento sono i principali fattori che influenzano la morfologia dei principali prodotti di pirolisi. La tabella seguente presenta un confronto tra le caratteristiche della pirolisi lenta e veloce. Di solito, la pirolisi lenta favorisce la produzione di carbone solido mentre la pirolisi veloce favorisce la produzione di bio-olio liquido.
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Caratteristiche |
Pirolisi lenta | Pirolisi veloce |
| Temperatura | 300℃-600℃ |
600 ℃ -1000 ℃ |
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Tempo di residenza |
Riscaldare il campione entro ore o giorni. | Riscaldamento del campione in pochi secondi (1–2 s) o minuti (1-10 min) e rapida condensazione dei prodotti in pochi secondi. |
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Tassi di riscaldamento |
0.1°C/s-80°C/s | 100°C/s–1000°C/s |
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Aerazione |
Privo di ossigeno o limitato | Senza ossigeno |
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Dimensione delle particelle |
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| Prodotto principale | Biochar solido |
Bio-olio liquido |
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Vantaggi |
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Svantaggi |
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Sottoprodotti della pirolisi della biomassa e loro applicazioni
Poiché non c'è ossigeno presente nella pirolisi, la combustione non si verifica. Invece, la pirolisi della biomassa produce tre prodotti: bioolio liquido, biochar solido e biogas. La proporzione di questi prodotti dipende dalla composizione della biomassa e dai parametri di processo.
Ampie applicazioni del biochar
Il biochar è il prodotto principale della pirolisi lenta (300 ℃ -600 ℃). È un materiale carbonioso nero generato durante la reazione pirolitica in un ambiente ad alta temperatura e basso contenuto di ossigeno. È un residuo stabile ricco di carbonio lasciato dopo che gas e liquidi volatili sono stati espulsi durante la pirolisi. Ecco alcuni usi comuni del biochar:
Modifica del suolo: Il biochar viene utilizzato come ammendante per migliorare la fertilità del suolo, la ritenzione idrica e la disponibilità di nutrienti.
Sequestro del carbonio: Serve come metodo per il sequestro del carbonio. Questo aiuta a mitigare le emissioni di gas serra e a combattere il cambiamento climatico.
Carburante efficiente: Può servire come combustibile industriale efficiente nelle acciaierie, cementerie, centrali elettriche a carbone, ecc. È anche ampiamente usato come combustibile per cucinare e riscaldare la casa, barbecue e sopravvivenza in natura.
Alimenti per animali biochar: Aggiunto all'alimentazione del bestiame, può ridurre le emissioni di gas metano dei ruminanti regolando la capacità digestiva del bestiame, il che è vantaggioso per l'ambiente.
Grande potenziale del bio-olio
Il bio-olio è il prodotto principale della pirolisi rapida (600℃-1000℃). È un liquido marrone scuro. È una miscela di idrocarburi complessi con grandi quantità di ossigeno e acqua. Il suo potere calorifico è di 15.0 ~ 16.0 MJ/kg, ovvero il 50-70% del carburante a base di petrolio. Di seguito vengono illustrate le potenziali aree di applicazione del bio-olio.
Combustibile industriale: Rispetto ai prodotti gassosi, il bio-olio ha una maggiore densità energetica ed è più facilmente immagazzinabile o trasportabile. Pertanto, è considerata una promettente materia prima alternativa per il carburante a base di petrolio. Le sue potenziali applicazioni includono il suo utilizzo come combustibile per il riscaldamento e la generazione di energia di caldaie, motori e turbine.
Produzione di prodotti chimici: Il bio-olio contiene una varietà di composti preziosi. Pertanto, l'estrazione chimica o la reazione del bio-olio può essere utilizzata per produrre prodotti chimici speciali. Ad esempio, può essere utilizzato per produrre conservanti, liquidi per tabacco, precursori di resine, fertilizzanti e additivi nell'industria farmaceutica e aromi nell'industria alimentare.
Materie prime di biomassa comuni per la pirolisi
Una varietà di materiali di biomassa può essere utilizzata nel processo di pirolisi. Rispetto alla biomassa in senso lato, la biomassa lignocellulosica in senso stretto è più ampiamente utilizzata nella pirolisi.
- Scarti di legno derivanti dal disboscamento o dalla potatura degli alberi
Questi rifiuti di solito includono rami, cortecce, cime degli alberi, foglie, ecc. Sono le parti che non hanno valore d'uso diretto nelle attività di taglio o potatura. - Scarti di legno scarti durante la lavorazione del legno
Questi rifiuti di solito includono trucioli di legno, segatura, trucioli di legno, ecc. Di solito sono un sottoprodotto della lavorazione del legno o un prodotto scadente.
- cannucce: Sono principalmente cannucce di varie grana, come paglia di grano e paglia di mais e così via.
- Residui di grano: si riferisce ai residui prodotti dopo il raccolto delle colture, come pannocchie di mais, lolla di riso, ecc.
- Residui di frutta e verdura: Ciò significa parti di scarto prodotte nell'industria ortofrutticola, come bucce, noccioli di frutta, ecc.
Processo di pirolisi della biomassa
Il processo di pirolisi della biomassa consiste tipicamente nelle seguenti fasi:
- Asciugatura: Prima che inizi la pirolisi, la biomassa viene essiccata per ridurne il contenuto di umidità. L'eccesso di umidità può ridurre l'efficienza del processo di pirolisi e portare a una decomposizione incompleta.
- Riscaldamento: La biomassa essiccata viene quindi riscaldata ad una certa temperatura in un reattore di pirolisi. L'intervallo di temperatura può variare a seconda dei prodotti desiderati e del tipo di biomassa.
- Pirolisi: Con l'aumento della temperatura e l'assenza di ossigeno, la biomassa subisce una decomposizione termica e si decompone in composti a minor peso molecolare. Quindi produrre tre prodotti principali.
- Condensazione: Dopo la decomposizione, il bioolio e il biogas vengono raffreddati, generando il bioolio liquido.
Vantaggi della biomassa della pirolisi
La pirolisi della biomassa è una tecnologia preziosa e promettente con vantaggi economici e ambientali. Le informazioni specifiche sono le seguenti.
