¿Qué es la relación molar H/C del biocarbón?

El biocarbón es un recurso valioso producido por pirólisis de biomasa residual. Debido a su excelente desempeño en el secuestro de carbono, mejora del suelo, aditivos alimentarios, etc., el biocarbón ha atraído gradualmente la atención mundial. A medida que el campo de aplicación del biocarbón continúa expandiéndose, su evaluación de calidad se vuelve cada vez más importante. La relación molar H/C, como parámetro clave, tiene un profundo impacto en la evaluación de la calidad del biocarbón.

Definición básica y significado de la relación molar H/C

La relación molar H/C se refiere a la relación entre el número de moles de átomos de carbono (C) y átomos de hidrógeno (H) en el biocarbón. Según la Certificación Europea de Biocarbón (EBC), biocarbón con una proporción inferior 0.7 está calificado. Vale la pena recalcar que el “C”aquí se refiere al carbono orgánico (Corg) en el biocarbón en lugar del carbono total. Esta relación refleja directamente el grado de fijación de carbono y la cantidad residual de hidrógeno en el biocarbón, y es un indicador importante para evaluar el grado de pirólisis del biocarbón, la estabilidad química y su comportamiento a largo plazo en el medio ambiente.

Suficiencia de pirólisis de biocarbón

Desde un punto de vista químico, cuanto menor sea la relación molar carbono-hidrógeno del biocarbón, más fuerte será la aromaticidad de la cadena de carbono en su estructura interna. Las estructuras aromáticas elevadas suelen estar asociadas a temperaturas de pirólisis más adecuadas. Esto indica que el biocarbón ha pasado por un proceso de carbonización suficiente para formar un esqueleto de carbono estable.

Estructura estable del biocarbón

Estabilidad y durabilidad del biocarbón

Cuanto menor sea la relación molar carbono-hidrógeno, mayor será la estabilidad del biocarbón. Esto significa que el biocarbón puede existir durante mucho tiempo en el suelo u otros ambientes. Por lo tanto, no se descompone fácilmente por microorganismos o degradación química. Por lo tanto, el biocarbón tiene una ciclo de vida de baja huella de carbono y un mayor tiempo de secuestro de carbono.

Secuestro de carbono del biocarbón

Efecto de la selección de materia prima sobre la relación molar H/C del biocarbón

Las materias primas para la producción de biocarbón incluyen biomasa residual como madera, desechos agrícolas y cáscaras de frutas. La lignina y la celulosa son los principales componentes de esta biomasa. Sin embargo, sus diferentes proporciones conducen a diferentes relaciones molares H/C del biocarbón producido. Por ejemplo:

Alta lignina

Biomasa como la madera y cáscaras de coco Generalmente contienen una alta proporción de lignina. Este compuesto orgánico complejo forma fácilmente un esqueleto de carbono estable a altas temperaturas. Por lo tanto, la biomasa con un mayor contenido de lignina suele producir biocarbón con una menor relación H/C.

Alta celulosa

La biomasa, como la paja y la cáscara de arroz, contiene más celulosa y hemicelulosa, por lo que es más probable que formen productos volátiles durante la pirólisis. Sin embargo, el contenido de hidrógeno en estas sustancias volátiles es mayor, por lo que estas biomasas producen biocarbón con una relación H/C más alta.

Tipo de biomasa para diferentes proporciones de HC

Efecto del proceso de pirólisis sobre la relación molar H/C del biocarbón

La producción de biocarbón se basa principalmente en la tecnología de pirólisis, que consiste en calentar la biomasa en un entorno de microoxígeno. La temperatura de pirólisis, el tiempo y otros parámetros del equipo de producción de biocarbón afectan la relación H/C del biocarbón:

  • Temperatura: Una temperatura de pirólisis más alta ayuda a aumentar el grado de carbonización del biocarbón y a reducir la relación H/C.
  • Hora:Un tiempo de pirólisis más largo ayuda a descomponer aún más las sustancias volátiles, aumenta el contenido de carbono y, por lo tanto, reduce la relación H/C.

El siguiente es el flujo del proceso de equipo de producción de biochar para tu referencia:

Escrito al final

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