Skip to Main Content

Projekty badawcze w sieci VIA CARPATIA

Szczegóły projektu badawczego

Numer umowy
2023/07/X/ST8/00096
Wykonawcy badań/ podległość
Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
Tytuł
Wpływ warunków zagęszczania na jakość peletów wytworzonych z różnych rodzajów biokarbonizatów
Streszczenie
Głównym produktem procesu wolnej pirolizy biomasy jest biokarbonizat (ang. biochar), czyli substancja stała o wysokiej zawartości węgla (powyżej 60%). Niższa niż w przypadku spalania, temperatura procesu pirolizy (zwykle do 700 °C) ogranicza emisję szkodliwych tlenków azotu i siarki do atmosfery, umożliwiając przetwarzanie materiałów o ich wysokiej zawartości. Wyżej opisane zjawisko jest korzystne w aspekcie wykorzystania biokarbonizatu w systemach uprawy roślin, pozwalając na podwyższenie ogólnej kondycji gleby poprzez podwyższenie pH (szczególnie istotne na glebach zdegradowanych i marginalnych), zwiększenie zawartości przyswajalnego przez rośliny azotu, polepszenie wymiany jonowej w glebie, ograniczenie wymywania substancji mineralnych z gleb oraz obniżenie biodostępności metali ciężkich. Zastosowanie biokarbonizatu poza w/w aspektem jest szczególnie ważne ze względu na sekwestrację (wychwyt) CO2 z atmosfery: CO2 jest substratem w procesie fotosyntezy roślin, a poddając procesowi pirolizy materię rośliną, znakomita część węgla pozostaje związana w strukturze wytwarzanego biokarbonzatu. Późniejsze zastosowanie doglebowe biokarbonizatu umożliwia zamknięcie obiegu CO2 poprzez jego składowanie w glebie, co stanowi kluczową rolę w walce z globalnym ociepleniem klimatu. Jednak, znaczącym ograniczeniem w wykorzystaniu biokarbonizatów jest ich niska gęstość nasypowa ok. 280 kg/m3, która utrudnia ich transport i późniejsze stosowanie w automatycznych systemach uprawowych. Podwyższenie gęstości nasypowej biokarbonizatów możliwe jest poprzez proces ich peletyzacji, gdzie na skutek stosowanych nacisków zagęszczających, siły tarcia materiału o matrycę, wysokiej temperatury procesu (60-90°C) oraz zastosowanego lepiszcza, materiał zostaje zagęszczony do określonej formy geometrycznej (peletu). Proces ten może być prowadzony w skali laboratoryjnej z zastosowaniem aparatury do produkcji pojedynczych peletów lub w systemie ciągłym stosując peleciarki (granulatory). Zagęszczanie pojedynczych granul pozwala na precyzyjne określenie wpływu czynników procesowych (naciski zagęszczające, temperatura, zastosowane lepiszcze) na jakość uzyskanego peletu (masa właściwa, wytrzymałość na ściskanie itd.). Celem projektu jest określenie wpływu rodzaju prekursora (biomasy) zastosowanej do pirolizy oraz warunków peletyzacji (naciski zagęszczające, temperatura procesu, rodzaj i ilość lepiszcza) na jakość peletów z biokarbinizatów (masa właściwa, wytrzymałość na ściskanie). Cel projektu zostanie osiągnięty poprzez przeprowadzenie badań podstawowych procesu peletyzacji pięciu rodzajów biokarbonizatów wytworzonych w dwóch temperaturach pirolizy (550 i 700°C) z trocin drzewnych, słomy pszenicznej, słomy rzepakowej, słomy miskanta, łusek ryżu i osadów ściekowych. Biokarbonizaty zostaną nieodpłatnie udostępnione przez The UK Biochar Research Centre (Uniwersytet Edynburdzki, Wielka Brytania). Peletyzacja zostanie przeprowadzona z zastosowaniem maszyny wytrzymałościowej (Inspekt 50 kN) wyposażonej w matrycę zagęszczającą z kontrolowaną temperaturą. Zastosowane naciski zagęszczające będą zbliżone do osiąganych w peleciarkach o pracy ciągłej. Ponadto, projekt zakłada zastosowanie trzech rodzajów lepiszczy w ilości do 30%masowych. Jakość uzyskanych peletów będzie określona poprzez pomiar ich masy właściwej (wyznacznik gęstości nasypowej) oraz ich wytrzymałości na ściskanie (analizator tekstury TA.XTplus, Stable Micro Systems). Następnie wyniki zostaną opracowane statystycznie poprzez wyznaczenie równań i modelów regresji wielorakiej. Dodatkowo, badania pola powierzchni właściwej (BET) biokarbonizatów i peletów umożliwią wnioskowanie na temat wypełnienia porowatej struktury biochar lepiszczem w aspekcie wytrzymałości na ściskanie i masy właściwej peletów.
Program
MINIATURA
Uczelnia
Politechnika Białostocka
Slowa Kluczowe
iokarbonizaty; masa właściwa; pelet; peletyzacja; wytrzymałość na ściskanie; zagęszczanie

Informacje o projekcie

Stopka
Minister Nauki

Zadanie finansowane w ramach zlecenia
Ministra Nauki pod nazwą "Politechniczna Sieć VIA CARPATIA im. Prezydenta RP Lecha Kaczyńskiego" w latach 2022-2025

MNiSW
Wersja: 0.1b Właścicielem i administratorem danych zawartych w bazie danych są uczelnie: Politechnika Rzeszowska, Politechnika Lubelska oraz Politechnika Białostocka. Zaprojektowanie witryny: Paweł Kuraś, Krzysztof Demidowski, Veronika Vanivska
Built with using Oracle APEX