Humussyra (HA) är en makromolekylär organisk substans som används i stor utsträckning inom jordbruk, skogsbruk, djurhållning, kemisk industri, byggmaterial, medicin, miljöskydd och en rad andra områden. Produktionen av kemisk HA på marknaden är dock beroende av icke-förnybara resurser, såsom torv, brunkol och kol, som kräver långa perioder för att bildas. Och det extraherade HA-utbytet beror på typen och kvaliteten på fossiler.
Låghaltig brunkol och kol leder vanligtvis till låg HA-extraktionseffektivitet. Även om traditionella komposteringsmetoder kan omvandla färskt bioavfall till gödningsmedel med högt HA-innehåll, är de ineffektiva och tar lång tid.
Hydrotermisk teknik kan skapa förhållanden vid hög temperatur (>160°C) och högtryck (5–250 bar) i en lufttät miljö, därför kan hydrotermisk behandling av biomassa betraktas som en kemisk process som simulerar naturlig koalifiering, vilket ger en förnybar och miljövänlig väg till HA-produktion.
Under hydrotermiska förhållanden kan hydrokol och hydrotermiska lösningar som härrör från bioavfall genomgå humifiering, och alkalisk hydrotermisk behandling kan ytterligare förbättra utbytet av hydrotermisk humussyra (HHA). Utbytet av HA med alkalisk hydrotermisk behandling av biomassaavfall är dock vanligtvis lågt. Begränsningen av det låga HHA-utbytet beror på bildningen av en stor mängd kolväte med låg befuktningskapacitet.
Så för att övervinna detta problem utvecklades i en tidigare studie en enkel tvåstegs hydrotermisk humifieringsmetod för att maximera HA-utbytet genom att ytterligare omvandla hydrochar till HA med en tvåstegs hydrotermisk behandling.
Studier har visat att både den sura hydrotermiska humifieringen av bioavfall och den alkaliska hydrotermiska behandlingen av hydrochar bidrog till det höga utbytet av HHA. Det finns dock en brist på forskning om att optimera sura hydrotermiska humifieringsförhållanden för att ytterligare förbättra HHA-utbytet. Dessutom undersöks inte verkningsmekanismen som påverkar humifieringsförmågan hos hydrotermalt träkol vid alkalisk hydrotermisk behandling.
Forskare från Tsinghua University och Hong Kong Baptist University optimerade en enkel tvåstegs hydrotermisk humifieringsmetod som utvecklats i en tidigare studie. Effekten av hydrotermiska temperaturer och pH på hydrocharegenskaperna och den ytterligare påverkan av den hydrochar-härledda HA-bildningen undersöktes.
Studien, med titeln "Tvåstegs hydrotermisk omvandling av biomassavfall till humussyra med hydrochar som intermediär", publiceras online i Frontiers of Environmental Science &Engineering .
I studien bereddes flera biomassa-härledda hydrochar och erhölls av forskargruppen vid olika hydrotermiska pH-värden och temperaturer. Förändringar i hydrocharens kemiska egenskaper under hydrotermiska förhållanden analyserades. Dessutom undersöktes graden av humifiering av hydrochar under alkaliska hydrotermiska förhållanden.
Korrelationer mellan graden av hydrocharomättnad och deras grad av humifiering bestämdes.
Deras resultat visade att de hydrochars som framställts under hydrotermiska förhållanden med hög temperatur och lågt pH visade hög humifieringskapacitet och slutligen uppnådde hög HHAalk avkastning. Det avslöjade också att källorna till hydrochar-härledda HHAalk avslöjades:1) produktion i stadiet av framställning av kolväte; 2) inkrement under alkalisk hydrotermisk behandling av hydrochar. RS i hydrochar spelade en nyckelroll i HHAalk formation.
Dessa resultat ger en vetenskaplig grund för hållbar behandling av biomassaavfall och avslöjar sambandet mellan biomassa-härledd hydrochar och dess humifieringspotential. Detta innovativa tillvägagångssätt förväntas underlätta produktionen av förnybar HA, minska beroendet av icke-förnybara resurser och tillhandahålla mer hållbara lösningar inom flera områden.
Mer information: Yuchao Shao et al, Tvåstegs hydrotermisk omvandling av biomassavfall till humussyra med hjälp av hydrochar som mellanprodukt, Frontiers of Environmental Science &Engineering (2023). DOI:10.1007/s11783-023-1719-8
Tillhandahålls av Frontiers Journals
