СВОЙСТВА БИОУГЛЯ, ПОЛУЧЕННОГО ИЗ БИОМАССЫ ВЫСОКОТРАВНЫХ РАСТЕНИЙ БОТСАДА УРФУ
Аннотация
Магистерская диссертация содержит 57 страниц машинописного текста, включает 3 таблицы, 5 формул, 18 рисунков, 90 источников литературы, в том числе 84 иностранных.
Ключевые слова: БИОУГОЛЬ, УГЛЕРОД, СВОЙСТВА БИОУГЛЕЙ, СЕКВЕСТРАЦИЯ УГЛЕРОДА, МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ, СТАБИЛЬНОСТЬ БИОУГЛЯ, ПИРОЛИЗ, БИОМАССА
Данная работа посвящена изучению свойств биоугля, полученного из биомассы высокотравных растений ботсада УрФУ. Целью работы было выявить связь между исходными характеристиками сырья и секвестрационным и мелиоративным потенциалом, полученных из сырья биоуглей.
Технология получения биоугля имеет множество аналогов, перенос технологий на Средний Урал не гарантирует успеха, поскольку для каждого региона вид сырья и способ переработки необходимо подбирать с учетом зональной и региональной специфики.
Биоугли из 6 видов растительного сырья Amaranthus caudatus, A. cruentus, A. hypochondriacus, Echinops sphaerocephalus, Miscanthus sinensis, Polygonum weyrichii и березового опила были получены при двух температурных режимах 370 °С и 500 °С. Секвестрационная ценность биоугля оценивалась по выходу биоугля, содержанию и выходу углерода, содержанию и выходу устойчивых фракций углерода, отношению O/C и H/C. По выходу биоугля, содержанию в нем питательных элементов (углерода, азота, фосфора), зольности, кислотности и удельной площади поверхности биоуглей оценивалась мелиоративная ценность.
Содержание C, H, N определяли на элементных анализаторах; pH определяли с помощью потенциометра Анион 4100 (Россия); устойчивые фракции углерода – методом мокрого сжигания по Тюрину; содержание общего фосфора – спектрофотометрически (с помощью спектрофотометра UV Probe-1650, Япония) после мокрого сжигания по Къельдалю; зольность определяли при сжигании до 815 °С по ГОСТ 55661 [2013]; удельная поверхность биоугля изучалась по методу адсорбции метиленового голубого [ГОСТ 13144, 1979].
Результаты показали, что на свойства биоуглей влияют исходные характеристики биомасс и температура пиролиза. Для получения биоуглей с высокими секвестрационными свойствами необходима высокая температура пиролиза, высокое содержание углерода, водорода и низкое содержание золы и азота в исходной биомассе. Это угли из M. sinensis и опила. Для мелиоративных свойств важен выбор сырья. Высокие мелиоративные качества обеспечивают высокое содержание золы и азота и низкое содержание углерода, водорода и кислорода в биомассе. Такие угли получены из биомасс амарантов. Биоугли из E. sphaerocephalus и P. weyrichii оптимальны для одновременного использования в целях секвестрации и мелиорации.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования (тема № FEUZ-2023-0023).
Ключевые слова: БИОУГОЛЬ, УГЛЕРОД, СВОЙСТВА БИОУГЛЕЙ, СЕКВЕСТРАЦИЯ УГЛЕРОДА, МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВ, СТАБИЛЬНОСТЬ БИОУГЛЯ, ПИРОЛИЗ, БИОМАССА
Данная работа посвящена изучению свойств биоугля, полученного из биомассы высокотравных растений ботсада УрФУ. Целью работы было выявить связь между исходными характеристиками сырья и секвестрационным и мелиоративным потенциалом, полученных из сырья биоуглей.
Технология получения биоугля имеет множество аналогов, перенос технологий на Средний Урал не гарантирует успеха, поскольку для каждого региона вид сырья и способ переработки необходимо подбирать с учетом зональной и региональной специфики.
Биоугли из 6 видов растительного сырья Amaranthus caudatus, A. cruentus, A. hypochondriacus, Echinops sphaerocephalus, Miscanthus sinensis, Polygonum weyrichii и березового опила были получены при двух температурных режимах 370 °С и 500 °С. Секвестрационная ценность биоугля оценивалась по выходу биоугля, содержанию и выходу углерода, содержанию и выходу устойчивых фракций углерода, отношению O/C и H/C. По выходу биоугля, содержанию в нем питательных элементов (углерода, азота, фосфора), зольности, кислотности и удельной площади поверхности биоуглей оценивалась мелиоративная ценность.
Содержание C, H, N определяли на элементных анализаторах; pH определяли с помощью потенциометра Анион 4100 (Россия); устойчивые фракции углерода – методом мокрого сжигания по Тюрину; содержание общего фосфора – спектрофотометрически (с помощью спектрофотометра UV Probe-1650, Япония) после мокрого сжигания по Къельдалю; зольность определяли при сжигании до 815 °С по ГОСТ 55661 [2013]; удельная поверхность биоугля изучалась по методу адсорбции метиленового голубого [ГОСТ 13144, 1979].
Результаты показали, что на свойства биоуглей влияют исходные характеристики биомасс и температура пиролиза. Для получения биоуглей с высокими секвестрационными свойствами необходима высокая температура пиролиза, высокое содержание углерода, водорода и низкое содержание золы и азота в исходной биомассе. Это угли из M. sinensis и опила. Для мелиоративных свойств важен выбор сырья. Высокие мелиоративные качества обеспечивают высокое содержание золы и азота и низкое содержание углерода, водорода и кислорода в биомассе. Такие угли получены из биомасс амарантов. Биоугли из E. sphaerocephalus и P. weyrichii оптимальны для одновременного использования в целях секвестрации и мелиорации.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования (тема № FEUZ-2023-0023).