Pyrolýzní příprava uhlíkatých materiálů z odpadní biomasy po pěstování rajčat

Abstract

SCHNÜRCHOVÁ A. Pyrolýzní příprava uhlíkatých materiálů z odpadní biomasy po pěstování rajčat

Tato diplomová práce se zabývá přípravou uhlíkatých materiálů (biouhlů) pomocí mikrovlnné pyrolýzy při různých procesních podmínkách bez/s aktivací z odpadní biomasy po pěstování rajčat z Farmy Bezdínek v Dolní Lutyni. Teoretická část je zaměřena na teorii dané problematiky. Je zde probírána teorie související s pyrolýzou, jak konvekční, tak mikrovlnnou, či teorie adsorpce a mechanismů transportu jednotlivých složek při adsorpci. Teoretická část rovněž obsahuje popis Farmy Bezdínek a rešerši dané problematiky. Experimentální část je rozdělena do několika podkapitol. V první části byla charakterizována odpadní rajčatová biomasa (kokosové vlákno, rajčatový plod, rajčatový stonek a rajčatový stonek se šňůrkou). V další části byly zkoumány procesní podmínky pyrolýzy, jako je výkon mikrovlnného reaktoru, kdy byly použity tři výkony (200, 400 a 600 W) a různé retenční časy (30, 35, 40 a 45 minut). Na základě nejlepší porézní struktury připraveného biouhlu byly vybrány optimální podmínky mikrovlnné pyrolýzy: 400 W a 35 min a vstupní materiál stonky se šňůrkami (směs biomasy a polymeru) pro další experimenty. Tato odpadní biomasa byla při těchto podmínkách aktivována ZnCl2 při různých koncentracích v pevném a kapalném stavu. Nejlepším biouhlem z hlediska nejlepší porézní struktury byl biouhel připravený z rajčatových stonků se šňůrkou při výkonu 400 W, s retenčním časem 35 min a pevným aktivátorem ZnCl2 v hmotnostním poměru 1:1 a 3:1 (biomasa:aktivátor). Specifický povrch těchto biouhlů nabýval hodnot SBET = 449-497 m2.g-1 a obsah mikropórů byl v rozmezí Vmicro = 139-166 mmliq3.g-1. Z výsledků diplomové práce vyplývá, že mikrovlnná pyrolýza je vhodná recyklační metoda pro zpracování směsi odpadní biomasy a polymeru a lze připravit mikroporézní biouhel, který může být použit jako sorbent odpadních látek z plynné a kapalné fáze.

SCHNÜRCHOVÁ A. Pyrolysis preparation of carbonaceous materials from waste biomass after tomato cultivation

This master thesis deals with the preparation of carbonaceous materials (biochar) by microwave pyrolysis under different process conditions without/with activation from waste biomass after tomato cultivation from company Bezdínek Farm in Dolní Lutyně. The theoretical part is focused on the theory of the issue. The theory related to pyrolysis, both conventional and microwave, or the theory of adsorption and mechanisms of transport of individual components during adsorption are discussed. The theoretical part also includes a description of the Bezdínek Farm and a research of the subject. The experimental part is divided into several subchapters. In the first part, the waste tomato biomass (coconut fibre, tomato fruit, tomato stem and tomato stem with string) was characterised. In the next section, the pyrolysis process conditions such as microwave reactor power were investigated using three power outputs (200, 400 and 600 W) and different retention times (30, 35, 40 and 45 minutes). Based on the best porous structure of the prepared biochar, the optimum microwave pyrolysis conditions were selected: 400 W and 35 min and the input material was stems with string (mixture of biomass and polymer). This waste biomass was activated with ZnCl2 at different concentrations in solid and liquid phase under these conditions. The best biochar in terms of the best porous structure was the biochar prepared from tomato stems with a string at 400 W, with a retention time of 35 min and solid ZnCl2 activator in weight ratios of 1:1 and 3:1 (biomass:activator). The specific surface area of these biochars took values of SBET = 449-497 m2.g-1 and the micropore content was in the range of Vmicro = 139-166 mmliq3.g-1. The results of this thesis show that microwave pyrolysis is a suitable recycling method for processing waste biomass-polymer mixture and can be prepared microporous biochar, which can be used as a sorbent of waste materials from the gas and liquid phases.