Het produceren van biogas uit de bacteriële afbraak van biomassa biedt opties voor een groenere energietoekomst, maar de complexe samenstelling van biomassa brengt een lange lijst van uitdagingen met zich mee.

Cellulose en houtachtige lignocellulose in biomassa zijn bijzonder moeilijk voor bacteriën om te verteren, waardoor het proces inefficiënt wordt. Chemisch, fysiek, of mechanische processen, of meerdere van hen gecombineerd, kan worden gebruikt voor voorbehandeling om biomassa beter verteerbaar te maken, maar veel van de huidige oplossingen zijn duur of inefficiënt of zijn gebaseerd op bijtende chemicaliën.

In onderzoek ondersteund door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling, gepubliceerd in AIP-vooruitgang , onderzoekers van het Leibniz Institute of Plasma Science and Technology testen plasmavorming in biomassa en vinden een veelbelovende methode voor voorbehandeling van biomassa.

"Het plasma kan worden gezien als een reactief gas, die populaties van deeltjes bevat die verschillende elektronvolt kinetische energie bevatten. Deze energie kan worden gebruikt om de binding van de chemicaliën te verbreken en de bindingen van moleculen waarmee ze interageren te verbreken, ', zei auteur Bruno Honnorat.

"Het meest verrassende was om plasmaontladingscondities te verkrijgen in een bewegende vloeistof. De aanwezigheid van een stroom compliceert de situatie aanzienlijk in vergelijking met alle andere experimentele opstellingen die in de literatuur zijn bestudeerd."

Het werk omvat de creatie van een reactor waarin microgolfpulsen van 2 kilowatt die in een bewegend vloeibaar model worden geïnjecteerd, binnen één milliseconde plasmavorming induceren. De totaliteit van het microgolfvermogen is geconcentreerd in een kleine holte, met minder dan 1 milliliter vloeistof, die wordt verwarmd, verdampt, en uiteindelijk ontstoken, vorming van een uitdijende plasmabel.

De plasma-vloeistof interactie vormt reactieve soorten, inclusief oxidatiemiddelen, zoals hydroxylradicalen en waterstofperoxiden, die helpen de biomassa af te breken en de viscositeit te verlagen, of weerstand tegen stroming, van het biomassamateriaal. In samenwerking met een industriële landbouwpartner, het proces wordt verder getest op volledige schaal in een biogasinstallatie.

De auteurs zijn van plan hun werk voort te zetten door nauwkeuriger te onderzoeken of het plasma de polymeerketen breekt en de dynamiek van plasmabellen te onderzoeken om de evolutie van grootte en vorm te evalueren. levenslang, en druk van bellen in het plasma om de reactieve soorten die in het plasma worden gecreëerd beter te begrijpen.

Hun werk zou kunnen worden gebruikt voor het verhogen van de biogasproductie, het verbeteren van de efficiëntie van microgolf-plasma-vloeistof-interacties, en het functionaliseren en wijzigen van de polymeerlengte in de polymeerwetenschap.