Humuszuur (HA) is een macromoleculaire organische stof die veel wordt gebruikt in de landbouw, bosbouw, veeteelt, chemische industrie, bouwmaterialen, geneeskunde, milieubescherming en een aantal andere gebieden. De productie van chemisch HA op de markt is echter afhankelijk van niet-hernieuwbare hulpbronnen, zoals turf, bruinkool en steenkool, waarvoor lange perioden nodig zijn om zich te vormen. En de gewonnen HA-opbrengst is afhankelijk van het type en de kwaliteit van de fossielen.

Bruinkool en steenkool van lage kwaliteit leiden doorgaans tot een lage extractie-efficiëntie van HA. Hoewel traditionele composteringsmethoden vers bioafval kunnen omzetten in meststoffen met een hoog HA-gehalte, zijn ze inefficiënt en duren ze lang.

Hydrothermische technologie kan omstandigheden van hoge temperatuur (>160°C) en hoge druk (5–250 bar) creëren in een luchtdichte omgeving. Daarom kan de hydrothermische behandeling van biomassa worden beschouwd als een chemisch proces dat natuurlijke coalificatie simuleert, wat een duurzame energievoorziening oplevert. en milieuvriendelijke route naar HA-productie.

Onder hydrothermische omstandigheden kunnen hydrochar en hydrothermische oplossingen afgeleid van bioafval humificatie ondergaan, en alkalische hydrothermische behandeling kan de opbrengst aan hydrothermisch humuszuur (HHA) verder verbeteren. De opbrengst aan HA bij gebruik van de alkalische hydrothermische behandeling van biomassaafval is echter doorgaans laag. De beperking van de lage HHA-opbrengst is te wijten aan de vorming van een grote hoeveelheid hydrochar met een laag humificatievermogen.

Om dit probleem te ondervangen, werd in een eerdere studie een gemakkelijke tweestaps hydrothermische humificatiemethode ontwikkeld om de HA-opbrengst te maximaliseren door hydrochar verder om te zetten in HA met behulp van een tweestaps hydrothermische behandeling.

Studies hebben aangetoond dat zowel de zure hydrothermische humificatie van bioafval als de alkalische hydrothermische behandeling van de hydrochar hebben bijgedragen aan de hoge opbrengst aan HHA. Er is echter een gebrek aan onderzoek naar het optimaliseren van zure hydrothermische humificatieomstandigheden om de HHA-opbrengst verder te verbeteren. Bovendien wordt het werkingsmechanisme dat het humificatievermogen van hydrothermische houtskool bij alkalische hydrothermische behandeling beïnvloedt, niet onderzocht.

Onderzoekers van Tsinghua University en Hong Kong Baptist University optimaliseerden een eenvoudige tweestaps hydrothermische humificatiemethode die in een eerder onderzoek was ontwikkeld. Het effect van hydrothermische temperaturen en pH op de hydrochar-eigenschappen en de verdere invloed van de hydrochar-afgeleide HA-vorming werden onderzocht.

De studie, getiteld "Tweestaps hydrothermische conversie van biomassaafval naar humuszuur met behulp van hydrochar als tussenproduct", is online gepubliceerd in Frontiers of Environmental Science &Engineering .

In het onderzoek werden verschillende uit biomassa afkomstige hydrocharen bereid en verkregen door het onderzoeksteam bij verschillende hydrothermische pH-waarden en temperaturen. Veranderingen in de chemische eigenschappen van de hydrochar onder hydrothermische omstandigheden werden geanalyseerd. Daarnaast werd de mate van humificatie van de hydrochar onder alkalische hydrothermische omstandigheden onderzocht.

Correlaties tussen de mate van hydrochar-onverzadiging en hun mate van humificatie werden bepaald.

Hun resultaten toonden aan dat de hydrochars, bereid onder hydrothermale omstandigheden met hoge temperatuur en lage pH, een hoog humificatievermogen vertoonden en uiteindelijk een hoog HHA_alk bereikten. opbrengsten. Het onthulde ook dat de bronnen van hydrochar-afgeleide HHA_alk werden onthuld:1) productie in de fase van hydrochar-bereiding; 2) verhoging onder alkalische hydrothermische behandeling van hydrochar. De RS in hydrochar speelde een sleutelrol in HHA_alk formatie.

Deze resultaten bieden een wetenschappelijke basis voor de duurzame behandeling van biomassa-afval en onthullen de relatie tussen uit biomassa afkomstige hydrochar en het humificatiepotentieel ervan. Verwacht wordt dat deze innovatieve aanpak de productie van hernieuwbaar HA zal vergemakkelijken, de afhankelijkheid van niet-hernieuwbare hulpbronnen zal verminderen en duurzamere oplossingen op meerdere gebieden zal bieden.

Meer informatie: Yuchao Shao et al., Tweestaps hydrothermische omzetting van biomassa-afval in humuszuur met behulp van hydrochar als tussenproduct, Frontiers of Environmental Science &Engineering (2023). DOI:10.1007/s11783-023-1719-8

Aangeboden door Frontiers Journals