Bu çalışma PNNL de NREL at Sözleşme DE-AC36-08-GO28308 altında ABD Enerji Bakanlığı (DOE) ve Sözleşme DE-AC05-76RL01830 tarafından desteklenmiştir. Yazarlar minnetle DOE Biyoenerji Teknolojileri Dairesi destek için minnettarım.

<ol>
	<li>BP. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Statistical Review of World Energy. , (2014).</li><li>U.S. Energy Information Administration. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> International Energy Outlook 2014. , (2014).</li><li>Bioenergy Technologies Office. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Replacing the Whole Barrel. , (2013).</li><li>Huber, G. W., Iborra, S., Corma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+transportation+fuels+from+biomass:+Chemistry,+catalysts,+and+engineering.">Synthesis of transportation fuels from biomass: Chemistry, catalysts, and engineering.</a> Chem. Rev. 106 (9), 4044-4098 (2006).</li><li>Mohan, D., Pittman, C. U. J., Steele, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyrolysis+of+wood/biomass+for+bio-oil:+A+critical+review.">Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review.</a> Energy Fuels. 20 (3), 848-889 (2006).</li><li>Bridgewater, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+fast+pyrolysis+of+biomass+and+product+upgrading.">Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading.</a> Biomass Bioenergy. 29, 68-94 (2012).</li><li>Elliott, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Historical+developments+in+hydroprocessing+bio-oils.">Historical developments in hydroprocessing bio-oils.</a> Energy Fuels. 21 (3), 1792-1815 (2007).</li><li>Wang, H., Male, J., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+hydrotreating+of+pyrolysis+bio-oil+and+its+oxygen-containing+model+compounds.">Recent advances in hydrotreating of pyrolysis bio-oil and its oxygen-containing model compounds.</a> ACS Catal. 3 (5), 1047-1070 (2013).</li><li>Zacher, A. H., Olarte, M. V., Santosa, D. M., Elliott, D. C., Jones, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+and+perspective+of+recent+bio-oil+hydrotreating+research.">A review and perspective of recent bio-oil hydrotreating research.</a> Green Chem. 16, 491-515 (2014).</li><li>Elliott, D. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Hydroprocessing+of+Fast+pyrolysis+bio-oil+from+pine+sawdust.">Catalytic Hydroprocessing of Fast pyrolysis bio-oil from pine sawdust.</a> Energy Fuels. 26 (6), 3891-3896 (2012).</li><li>Venderbosch, R. H., Ardiyanti, A. R., Wildschut, J., Oasmaa, A., Heeresb, H. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilization+of+biomass-derived+pyrolysis+oils.">Stabilization of biomass-derived pyrolysis oils.</a> Chem. Technol. Biotechnol. 85 (5), 674-686 (2010).</li><li>Olarte, M. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+long-term+fast+pyrolysis+oil+catalytic+upgrading.">Towards long-term fast pyrolysis oil catalytic upgrading.</a> Prepr. Pap. Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem. 58 (2), 230-231 (2013).</li><li>Scahill, J., Diebold, J. P., Feik, C., Bridgwater, A. V., Boocock, D. G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+residual+char+fines+from+pyrolysis+vapors+by+hot+gas+filtration.">Removal of residual char fines from pyrolysis vapors by hot gas filtration.</a> Developments in Thermochemical Biomass. , (1996).</li><li>Hoekstra, E., Hogendoorn, K. J. A., Wang, X., Westerhof, R. J. M., Kersten, S. R. A., van Swaaij, W. P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+pyrolysis+of+biomass+in+a+fluidized+bed+reactor:+In+situ+filtering+of+the+vapors.">Fast pyrolysis of biomass in a fluidized bed reactor: In situ filtering of the vapors.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 48 (10), 4744-4756 (2009).</li><li>Elliott, D. C., Wang, H., French, R., Deutch, S., Iisa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrocarbon+liquid+production+from+biomass+via+hot-vapor-filtered+fast+pyrolysis+and+catalytic+hydroprocessing+of+the+bio-oil.">Hydrocarbon liquid production from biomass via hot-vapor-filtered fast pyrolysis and catalytic hydroprocessing of the bio-oil.</a> Energy Fuels. 28 (9), 5909-5917 (2014).</li><li>Howe, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field-to-Fuel+Performance+Testing+of+Lignocellulosic+Feedstocks:+An+Integrated+Study+of+the+Fast+Pyrolysis/Hydrotreating+Pathway.">Field-to-Fuel Performance Testing of Lignocellulosic Feedstocks: An Integrated Study of the Fast Pyrolysis/Hydrotreating Pathway.</a> Energy Fuels. 29 (5), 3188-3197 (2015).</li><li>Wang, H., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Deactivated+Bio-oil+Hydrotreating+Catalysts.">Characterization of Deactivated Bio-oil Hydrotreating Catalysts.</a> Topics in Catalysis. 59, 65-72 (2015).</li></ol>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.

Bu yazıda, hızlı piroliz ve katalitik hidro aracılığıyla yakıt menzilli hidrokarbonlar lignoselülozik biyokütle dönüşüm için ayrıntılı bir prosedür tarif. 5 sm iç çap girdaplı katman reaktörü ve 1.3 cm iç çap sabit yataklı katalitik reaktörü ve çalışma prosedürleri PNNL su ite arıtıcı sistem NREL piroliz reaktörü sistemi ayrıntılı olarak tarif edilmiştir. Bu reaktör sistemleri, etkili ve güvenli bir şekilde, piroliz ve su ile testleri yapmak için kullanılabilir. Bu piroliz reaktör sisteminde sıvı biyo-yağ üretilmesi için Örnek otsu besleme mevcudu kullanılabilmektedir ve sonra biyo-sıvı yağlar, iki aşamalı bir katalizör yatak Ru / C ve Como / AI 2 O 3 sülfürlenmiş dahil olmak üzere hidro-işlem sisteminde işlenmiştir katalizörler, yakıt sınıfı sıvı hidrokarbonların üretilmesi için. işlem ayrıca tahta, ot ve mısır koçanından içeren biyokütle besleme stoklarının geniş bir piroliz için geçerlidir ve daha sonra üretilen yükseltmebiyo-yağ biyoyakıt üretmek. Ayrıca, biyokütleden ahşap ve algler gibi sıvılaştırma bir yağ (Bio-ham) gibi diğer biyokütle tarafından oluşturulan ara-yükseltme için kullanılabilir 16. hydrotreater ve hidro-muamele işlemi. Piroliz sırasında biyo-yağ veriminin maksimize biyokütle maksimum buharlaşmasını sağlamak için yeterli bir sıcaklığa hızlı bir şekilde biyokütle ısıtma gerektirir. En biyokütle, bu 500-600 ° C sıcaklığa gelir. Bir akışkan yataklı yüksek ısıtma hızı sağlayan, biyokütle kumdan hızlı ısı transferi sağlar. küçük parçacıkların kullanımı da daha yüksek bir ısıtma hızı sağlar. Tipik olarak birkaç yüzde yüksek bir biyo-yağ verimi &lt;2 mm biyokütle zemin ile 0,5 mm &lt;biyokütle zemin ile elde edilir. Maksimize verimi de düşük sıcaklıkta (1 ila 2 saniye) kalma süresini tutarak buharların termal parçalanmaya minimize anlamına gelir. Piroliz buharları kaynama noktası, geniş bir yelpazede olan bileşikler içerir. Bu nedenle, Hot boru sıvı repolymerized buharlar ve karakter ile faul hale eğilimindedir. Bu durumu önlemek için, 100 ° C&#39;nin altında burgu sıcaklığı ve kirlenmeyi önlemek için 400 ° C&#39;nin üzerinde bir reaktör ve yoğunlaşma tren arasındaki tüm yüzeyleri tutmak ancak 500 ° C&#39;nin altında, termik parçalanmayı minimize etmek için. Isı bant ile ayrıntılı bir şekilde yer soğuk noktalar önlenmesi ve homojen bir sıcaklık sağlamak için gereklidir. onlara kapakları olan dikilmiş izolasyon yastıkları genellikle böylece daha düzgün bir ısı ile sonuçlanan, daha homojen kaplama. Sıcaklık kondenser girişinin bloke olmasına neden olabilecek yüksek kaynama noktasına sahip malzemelerin repolimerizasyon şansının en aza ilk kondansatör içinde hızlı bir şekilde düşer önemlidir. Aynı zamanda, sıvı iyileşme en üst düzeye çıkarmak ve gaz-ölçüm ve analiz aletleri zarar görmesini önlemek için, ikinci kondansatörde kuru buz kullanmak gereklidir. Bazı gelişmiş özellikler temel hızlı piroliz prosedüründe bahsedilmemiştir. bent reaktör girişinin yakınına bir manometre veya verici olması yararlıdır. Buna ek olarak, reaktör ve siklon diferansiyel basınç ölçen ve kuru testi metre nihai basınç ve sıcaklık (doğru hacim hesaplamaları sağlamak için) ölçmek için yararlıdır. Aynı zamanda yatak eşit yeterince homojen sıcaklıklarını sağlamak için akışkanlaştırıcı olduğunu doğrulamak için piroliz yatağında ilave termokupl sahip olmak yararlıdır. Tipik olarak, &lt;5 ° C yayılmış yatak içinden dikey olarak görülür. Ayrıca reaktör iç içe döngü sıcaklık kontrol sahibi olmak yararlıdır. yağ daha fazla miktarda ihtiyaç duyulduğunda, sırayla gevşek kendisine monte edilmiş bir kavanoz ile alt kısmında bir valf vardır altında bir ikincil karakter alıcısı, karakter alıcının altındaki bir vana yüklemek ve monte etmek yararlı olur. Bu sürekli çalışma birçok saat boyunca muhafaza edilebilir böylece olası kavanoza nihayet aşağı ikincil alıcı içine kömür alıcısı boşaltın ve kolaylaştırır. Titreşim yardımcı olduğunuişlem ful. Boru elle vurma kullanılabilir, ancak bir otomatik titreşim daha güvenilir bir karıştırma sağlamasıdır. Bunlar besleyici aracılığıyla düzgün bir besleme akışı sağlamak için kilit hunisi ve burgu bağlantı noktasında sürekli çalıştırılabilir. Ayrıca, karakter boşaltma sırasında ikincil karakter alıcı otomatik bir vibratör kullanarak bu işlemi çok daha güvenilir hale getirir. Sıcak buhar filtrasyon çatlama ve yukarıda gösterildiği gibi biyo-yağ verimi azaltır artırır. düşük ama yine de yoğunlaşma sıcaklığında (&gt; 400 ° C) üzerinde filtrenin sıcaklığı tutarak çatlama en aza indirir. Filtre üzerinde inert yüzeyi de çatlama azaltabilir. filtre alanı basınç düşüşünü azaltmak için büyük olması gerekmektedir. hızlı piroliz işleminin en önemli sınırlama üretilen biyo-yağ gibi onların doğrudan kullanımını sınırlar ve dur bazı sorunları neden yüksek viskoziteli, yakma, kötü volatilite düşük ısıl değeri, ve kimyasal istikrarsızlık gibi bazı önemli sorunlu özelliklere sahip olmasıdıronların yükseltme ing. 6,7,8,9 hızlı piroliz örneğin H2 gibi reaktif gazların varlığında gerçekleştirilir ki burada hızlı piroliz katalitik hızlı piroliz, hızlı piroliz piroliz buharı yükseltmek için bir kataliz işlemi ile entegre olup, burada ve hidropiroliz, bir varyantı, daha kaliteli bir biyo-yağ neden ancak daha yüksek operasyonel karmaşıklığı ve düşük ürün verimi düşebilir. 4,8 İki kademeli katalitik hidro hidrokarbonlar menzilli yakıt biyo-yağ dönüştürmek için iyi bir işleme sonuçlar gösterdi. Biyo-yağlar, karbonlu malzeme ve buna bağlı olarak, katalizör deaktivasyon oluşturan ve hatta tıkanması için yüksek yatkınlık, çünkü bu tür düşük bir sıcaklıkta ve yoğunlaşmayı repolimerizasyon geçirebileceği karbonil ve fenolik bileşikler olarak aktif türlerin varlığı, kimyasal olarak dengeli olmadıkları bilinmektedir katalizör yatak. Bu nedenle, ilk aşamada hidrojenasyon aşaması işlem için kritik, ve iki stabilize etmek için kullanıldıuygun bir hidrojenasyon katalizörü ile nispeten düşük bir sıcaklıkta, karbonil ve fenolik hidrojenasyonu ile O-yağ. hidrojenasyon katalizörünün performansını işleminin uzun süreli stabilite ve işleyişinin anahtar oldu. hydrodeoxygenation tarafından oksijen uzaklaştırma sülfür tabanlı hidro-işlem katalizörü ile, ikinci aşamada ise meydana geldi. verimi ve üretilen son yağlı bir ürün özellikleri, ikinci aşamada kullanılan katalizör ve koşullarına bağlı. Sıvı Nihai yakıt verimini maksimize reaksiyon sıcaklığı, basınç, ve uzay hızı dahil olmak üzere, örneğin alkilasyon fonksiyonu olarak CC bağ oluşturma yeteneğine sahip katalizörler ve optimize edilmiş, reaksiyon parametreleri kullanılarak elde edilebilir. Hidro-muamele sürecinin önemli bir sınırlama nedeniyle, kimyasal instabilitesi ve kirletici 17 varlığı, hidro-muamele katalizörleri ömrü, özellikle ilk adım, hidrojenasyon katalizörleri olarak biyo-yağ bazı sorunlu özelliklerinin hala sınırlama vardır, yaniGenel proses yüksek maliyetli olmaktadır, Ed. Daha sağlam katalizörler kullanılarak elde edilebilir kullanılan katalizörlerin ömrü maksimize; Reaksiyon sıcaklığı, basınç, ve uzay hızı dahil olmak üzere, optimize edilmiş, reaksiyon parametreleri; ya da tedavi öncesi biyo-yağ beslemeleri aktif türler veya kirletici içeriğini düşürmek için. hydrotreater katılan yanıcı gazlar ve sıvılar ile yüksek basınç ve reaktör sıcaklıklarında ameliyat edildi. Bu nedenle, güvenlik kuralları ve prosedür sıkı takip edilmelidir.

Bizim toplum fosil yakıtların (örneğin, petrol, doğal gaz, kömür, vb) büyük ölçüde bağlıdır. Bu kaynaklar değil, sürdürülebilir enerji kaynakları ve fosil yakıt kaynakları, CO 2 emisyonu, çevresel sonuçlarını ve ekonomik sorunlar azalan ilişkin kaygıları lider, hızla artan bir oranda tüketilmiş ediliyor. Alternatif ve sürdürülebilir enerji kaynakları için artan bir talep var 1,2,3,4 olduğunu. Biyokütle mevcut enerji üretim ve dönüşüm sistemi fosil yakıtların yerini alabilecek sıvı yakıtlar (biyoyakıtlar) ve karbon bazlı kimyasalların üretimi için sadece yenilenebilir ve karbon-nötr bir kaynaktır. 3,4 Şu anda en bol ve en ucuz biyokütle kaynağıdır lignoselülozik biyokütle (örneğin, ormanları, çimen, enerji kırpma, tarımsal atık, vb), çeşitli termokimyasal ve biyolojik yollardan biyoyakıt üretmek için bir yol olarak en çok dikkatini çekmiştir. <syukarı&gt; 3,4 Üç ana yolları son araştırma odağı olmuştur: biyoyakıt sulu faz katalitik ve biyokimyasal işlem takip şekerler 1) biyokimyasal veya kimyasal dönüşümü; biyoyakıt veya alkollere katalitik dönüşüm izledi sentez gazının 2) gazlaştırma; ve 3) biyoyakıt katalitik yükseltme ve ardından sıvı biyo-yağlara piroliz veya sıvılaştırma. 3,4 İlk rota sadece lignoselülozik biyokütle selüloz ve hemiselüloz kısmını kullanabilir. Yükseltme ile entegre piroliz biyoyakıt doğrudan üretimi için kısa vadede uygulanabilir teknoloji olarak kabul edilir. Piroliz oksijenin yokluğunda 400 ve 550 ° C arasındaki sıcaklıklarda, lignoselülozik biyokütle termal ayrışma olduğunu. 4,5,6, örneğin depolimerizasyon, dehidrasyon ve C-C bağı oluşması gibi reaksiyonlar, bir dizi pirolizi sırasında meydana gelen bir kompleks karışım, o oluşumuna yolf 200&#39;den fazla oksijenli bileşikler. 4,5,6 Biyo yağlar (kuru yem 75 ağırlık% kadar) yüksek verimlerle muhafaza biyokütle ham madde depolanan enerjinin% 70&#39;e kadar olan üretilebilir. 4,5 Ancak, standart ekipman taşıma yakıt olarak üretilen piroliz biyo-yağ doğrudan kullanımı nedeniyle yüksek viskozite, yakma, kötü oynaklık, düşük gibi farklı fiziksel ve kimyasal özellikleri neden yüksek oksijen ve su içeriği, sorunlu olduğu ısıl değeri ve kötü kararlılık. Bu nedenle, geniş oksijen çıkarma hidrokarbonlar menzilli yakıt biyo-yağların yükseltmek için gereklidir 6,7,8,9. Hidrojen katı katalizörler kullanılarak Katalitik hidro hydrodeoxygenation ve hidrojenasyon reaksiyonları ile oksijen kaldırılması suretiyle biyo-yağ yükseltmek için en yaygın yoldur. 6,7,8,9 Şu anda, hidro ardından piroliz için birincil zorluklardan biri özellikle uzun süreli sabit bir işlem sağlamaktırbiyo-yağ ve bio-oil inorganik ve kükürt kalıntılarının termal istikrarsızlık önemli katalizör deaktivasyon neden olan hidro-süreci. Biyo-yağ 10,11 termal instabilite biyo-yağ içinde aktif maddeleri dengelemek için düşük sıcaklıkta hidrojenasyon ile giderilmiştir. Biyo-petrol fraksiyonları repolimerizasyon katalize ve birikimi ile hidro katalizörler devre dışı olabilir inorganik kalıntıları, kaldırarak biyo-yağ 11,12 Temizleme, değerli olabilir. Sıcak buhar filtreleme etkin bir piroliz sırasında Char parçacık kaldırarak biyo-petrol inorganik miktarını azaltmak için tekniklerden biridir. 13,14,15 Sıcak buhar filtrasyon buharlarının yoğunlaşma önce yüksek sıcaklıkta piroliz gaz / buhar akımından karakter cezaları ayırmak için piroliz reaktörün aşağı kullanılır. 13,14,15 Biz burada biyokütle hızlı Pirol&#39;un Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) kullanılan protokol raporuSalman kararı ve sıcak buhar, süzme olmadan, her iki sürekli akışlı dolgulu yatak katalitik reaktör içinde biyoyakıt üretmek için biyo-yağ hidro-işlem için, akışkan yataklı bir reaktör ve Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) de kullanılarak biyo-yağ üretmek için. Reaktör sistemleri, kullanma prosedürleri ve işleme ve ham madde, biyo-yağ ve biyoyakıt analizi yapılandırmaları detaylı olarak tarif edilmektedir. ile veya sıcak buhar-filtreleme ve üretilen biyo-yağ hidro olmadan temsili biyokütle hammaddenin piroliz işleme sonuçları da sıcak buhar filtrasyon etkilerinin değerlendirilmesi ile birlikte sunulmaktadır.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Pyrolysis system&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Feedstock</td><td></td><td></td><td>Mill to pass 2 mm screen</td></tr><tr><td>Sand for bed material</td><td>Black Rock</td><td></td><td>Screen to 300-500 microns</td></tr><tr><td>Furnace</td><td>Thermcraft</td><td>TSP-3.75-0-24-3C-J13667/1A</td><td>Split tube furnace 3.75 ID X 24 L</td></tr><tr><td>Pyrolysis reactor</td><td>Custom-built at NREL</td><td></td><td>2&quot; diameter, height 17&quot;, dual staggered plate distributor, 316SS, Auger port is 2.5 cm above distributor and is cooled with air or water, there is a coiled 1/4&quot; 304 SS tube below the distributor to pre-heat the gas</td></tr><tr><td>Cyclone</td><td>Custom-built at NREL</td><td></td><td>1&quot; diameter</td></tr><tr><td>Cyclone receiver</td><td>Custom-built at NREL</td><td></td><td>1 L capacity</td></tr><tr><td>Cyclone secondary receiver</td><td>Custom-built at NREL</td><td></td><td>1 L capacity</td></tr><tr><td>Hot vapor filter</td><td>Serv-A-Pure</td><td>SC2-0P10B34-X</td><td>316SS, 10 inches long, 2.0 micron</td></tr><tr><td>2-neck round-bottomed flasks</td><td></td><td></td><td>500 ml</td></tr><tr><td>Electrostatic precipitator</td><td>Allen Scientific Glassware, NREL-built electrodes</td><td>Custom built</td><td>2&quot; diameter 10&quot; long ground electrode, glass enclosed, stop-cock on bottom</td></tr><tr><td>High-voltage power supply</td><td>Spellman High Voltage</td><td>Bertan 803C-300P</td><td>30 kV max, 0.5 mA</td></tr><tr><td>Cold-finger condenser</td><td>Aldrich</td><td>Z164038</td><td></td></tr><tr><td>Coalescing filter</td><td>Finite</td><td>10C15-060</td><td></td></tr><tr><td>Dry test meter</td><td>American Meter</td><td>DTM-200A</td><td>with IMAC counter</td></tr><tr><td>Gas chromatograph</td><td>Varian</td><td>CP-4900</td><td>MS5A, PBQ, CP-Sil columns</td></tr><tr><td>Hydrogen detector</td><td>Gerhard Wagner</td><td>TCM-4</td><td>thermal conductivity detector</td></tr><tr><td>Non-Dispersive Infrared Spectrometer</td><td>California Analytical</td><td>Model 300</td><td>Carbon monoxide 0-5%, 0-25%, carbon dioxide 0-5%, 0-20%, methane 0-5,000 ppmv, 0-3%</td></tr><tr><td>Mass flow controller</td><td>Celerity (now Tylan)</td><td>Unit 7301</td><td>0-20 SLM reactor bottom, 0-10 SLM auger, 0-2 slm purges, 0-5 slm air</td></tr><tr><td>Auger</td><td>Auger Manufacturing Specialists</td><td>110520</td><td>3/8&quot; Dia SS RH Auger 18&quot;</td></tr><tr><td>Motor for Auger</td><td>Leeson</td><td></td><td>Gearmotor-Parallel Shaft, 94 rpm, 1/15 HP, TEFC, 115 VAC</td></tr><tr><td>Feeding system: Motor for hopper</td><td>Lenze</td><td>VDE0530</td><td>7KB4-7-100H Motor Ac Helical Gearbox 3PH 0.25 kW 1.4/0.82 A</td></tr><tr><td>Feeding system: Hopper and Loss in weight feeder</td><td>K-TRON Soder</td><td>KCL24T20</td><td>with K10S controller</td></tr><tr><td>Feeding system: Valves</td><td>Swagelok</td><td>SS-65TS16</td><td>151 bar at 37 &amp;deg;C and 6.8 bar at 232 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Control system</td><td>Opto22</td><td>SNAP-PAC parts</td><td></td></tr><tr><td>Heat cables</td><td>McMaster-Carr</td><td>4550T152 and similar</td><td>Extreme-Temperature (1,400 &amp;deg;F), heavy insulation for use on metal</td></tr><tr><td>Ball Vibrator</td><td>Vibtec</td><td>K 8</td><td></td></tr><tr><td>U-tube</td><td>Custom-built at NREL</td><td></td><td>1/4&quot; PFA and stainless steel tubing, 1.4 m tall</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Hydrotreating system&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ru on carbon catalyst</td><td>Fabricated at PNNL</td><td></td><td>7.6 wt% Ru on carbon</td></tr><tr><td>3% Co and 9% Mo on Al&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; catalyst</td><td>Alfa-Aesar</td><td>45579</td><td>Cobalt oxide, typically 3.4-4.5%, Molybdenum oxide typically 11.5-14.5% on alumina</td></tr><tr><td>Feeding pumps</td><td>ISCO</td><td>500D</td><td>Syringe pump, 500 ml cylinder capacity</td></tr><tr><td>Mass flow controller</td><td>Brooks</td><td>SLA5850S1BAF4B1A1</td><td></td></tr><tr><td>Temperatrue controller</td><td>Cole-Parmer</td><td>WU-89000-10</td><td>Digi-Sense Advanced Temperature Controller, 115 V</td></tr><tr><td>Thermocouples</td><td>Omega</td><td></td><td>K-type thermocouples</td></tr><tr><td>Pressure transducer</td><td>Omega</td><td>PX309-3KG5V</td><td></td></tr><tr><td>Heat tapes</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-03106-27</td><td>Dual element heating tape, 1/2 in x 12 ft, 936 watts, 120 VAC w/ 2-prong plug</td></tr><tr><td>Digital pressure gauge</td><td>Omega</td><td>DPG4000-3K</td><td>High Accuracy Digital Pressure Gauge, with Data Logging Capability</td></tr><tr><td>Back pressure regulator</td><td>Mity-Mite</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gas flow meter</td><td>Mesa Labs</td><td>200-220L</td><td>Dry Cal, Definer 220 Low Flow&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Hydrotreating reactor, cross, tee, fittings</td><td>Parker, Autoclave</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Combustible gas sensor</td><td>SMC</td><td>5100-02-IT-S1-01-00-0-0</td><td>Combustible gas detection sensor, 24 VDC power, analog 4-20 MADC output with modbus, no relays</td></tr><tr><td>H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;S sensor</td><td>SMC</td><td>5100-05-IT-S1-01-00-0-0</td><td>H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;S toxic gas sensor module, 24 VDC power, analog 4-20 MADC output with modbus, no relays</td></tr><tr><td>Ventilation sensor</td><td>TSI</td><td>FHM10</td><td>Fume Hood Monitor FHM10</td></tr><tr><td>Micro-Gas chromatograph</td><td>Inficon</td><td>Inficon 3000</td><td>Four-channel micro-GC with molecular sieve, Plot U, Alumina, and Stabilwax columns</td></tr><tr><td>Lab-view based monitering and controlling system</td><td>Custom-built at PNNL</td><td></td><td>Using National Instruments parts and Labview software</td></tr></tbody></table>

biomass conversion to produce hydrocarbon liquid fuel via hot-vapor filtered fast pyrolysis and catalytic hydrotreating

Lignocellulosic biomass conversion to produce biofuels has received significant attention because of the quest for a replacement for fossil fuels. Among the various thermochemical and biochemical routes, fast pyrolysis followed by catalytic hydrotreating is considered to be a promising near-term opportunity. This paper reports on experimental methods used 1) at the National Renewable Energy Laboratory (NREL) for fast pyrolysis of lignocellulosic biomass to produce bio-oils in a fluidized-bed reactor and 2) at Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) for catalytic hydrotreating of bio-oils in a two-stage, fixed-bed, continuous-flow catalytic reactor. The configurations of the reactor systems, the operating procedures, and the processing and analysis of feedstocks, bio-oils, and biofuels are described in detail in this paper. We also demonstrate hot-vapor filtration during fast pyrolysis to remove fine char particles and inorganic contaminants from bio-oil. Representative results showed successful conversion of biomass feedstocks to fuel-range hydrocarbon biofuels and, specifically, the effect of hot-vapor filtration on bio-oil production and upgrading. The protocols provided in this report could help to generate rigorous and reliable data for biomass pyrolysis and bio-oil hydrotreating research.

temsili bir otsu biyokütle hızlı piroliz, switchgrass, ya da sıcak buhar, süzme ve ürün biyo-yağ katalitik hidro-olmayan Burada bildirilen işlem için bir örnek olarak kullanılmaktadır. Bu deneylerin fazla bilgi son yayınında ayrıntılı olarak bulunabilir. 15 Sıcak buhar filtreden hızlı piroliz Tablo 1 biyo-yağ, kömürü ve ve tipik bir otsu hammadde için sıcak buhar filtresi olmadan üretilen gaz verimini gösterir. Sıcak buhar filtrasyon olmadan kontrol deney için, buharlar filtre yuvasının olsa geçti ama filtre takılı değildi. Bu iki deney aynı kalma süresini muhafaza böylece herhangi bir fark, filtrenin sadece kaynaklanmaktadır. biyo-yağ verimleri sıvı intermedia için biyokütle büyük bir bölümünün başarılı bir dönüşüm gösteren,% 56% 52 idiTe yağlar. Temsili bir biyo-yağ örneğinin bir verilmedi Şekil 4&#39;te gösterilmiştir. kütle denge kapanışları% 90% 86 idi. Düzgün yoğunlaşma trende toplanan değildi ışık buharlar kütle kaybı bir kaynak vardı. Piroliz yağlar yoğunlaşmasına güç olan hydroxyacetaldehyde (kaynama noktası 20.2 ° C) çok düşük kaynama noktalı bileşikleri ihtiva etmektedir. İkinci bir kuru buz tuzak ekleme ışık yoğunlaşabilir bileşiklerin kurtarma artıracaktır. önce yoğuşma buhar konsantrasyonunu arttırarak hafif buharlar kurtarma artıracak burada bildirilen daha yüksek biyokütle besleme oranları ile deneyler. Işık yoğunlaşabilir bileşiklerin kaçış çıkış gazının gaz kromatografisi-kütle spektroskopisi analizi ile kontrol edilebilir. kütle dengeleri nedeniyle göreceli olarak büyük miktarlarda switchgrass üretilmiştir kaçan ışık char olası otsu besleme stokunun nispeten düşüktü. Çatlayan reaksiyonlar çok filtre meydanaSıcak buhar filtresi u ç petrol verimi azalır ve gaz verimi arttı. Tablo 2 ve 5 Şekiller ve 6 otsu hammaddenin analizi sonuçları ve üretilen biyo-yağlar göstermektedir. Sıcak buhar filtreleme tespit sınırının altına 1.45 den% biyo-yağ kül kalıntısı azalır. örneğin alüminyum, kalsiyum, demir, potasyum, magnezyum, sodyum, fosfor ve silikon gibi çeşitli inorganik maddeler, biyo-yağ gözlenmiştir, ve bu esas olarak biyokütle besleme stokundan kaynaklanmaktadır. Sıcak buhar filtreleme önemli ölçüde sıcak buhar filtreleme etkili karakter ve kül parçacıkları kaldırarak biyolojik yağlar eser element içeriğini azaltmak için güçlü bir protokol olduğunu gösteren, biyo-yağ içinde inorganik içeriği azalmıştır. Sıcak buhar filtreleme de karbon içeriğinin azalmasına ve biyo-yağların oksijen içeriği artmıştır. Woody hammaddeler kıyasla düşük kül içeriği varotsu hammaddeler ve biyo-yağ kül düşük azalmalar ve inorganik içerikleri görülmektedir. 15 Biyo-yağ katalitik hidro- üretilen biyo-yağ analitik sonuçları, işleminden üretilen biyo-sıvı yağlar, içten yanmalı motorlarda doğrudan kullanım için yeterli bir kalitede olmadığı gerçeği ile uyumludur. Bu nedenle, biyo-yağ yükseltme gereklidir. İki biyo-yağ numuneleri yukarıda tartışılan şartlar altında hydrotreater sisteminde katalitik hidro tarafından yükseltilmiş. Biyo-yağlar katalizör yatağı birikir karakter ya da biyo-yağlarda aktif türlerin polimerizasyon ürünleri gibi hidro-muamele reaktörü takmak için bilinmektedir. Bu nedenle, hidro-muamele testleri sırasında katalizör yatağı boyunca basınç düşmesi karakter veya polimerizasyon ürünleri biriktirme önemli bir göstergedir. Sıcak buhar filtrelenmiş bio-petrol hidro testinde 60 saat TOS için neredeyse kusursuz ısırttı. Bununla birlikte, filtre biyo-yağ pompası içinde ayrılmış ve tedavi edilmeyen ~ 5 ağırlık% çözünmemiş halde katı madde kaldı. Hatta bu tedavi edilmeyen katı ile doldurulmuş katalizör yatağı takıp TOS, muhtemelen filtreden biyo-yağ içinde kalan katı maddeler 50 saat sonra, bir basınç düşüşü birikmesi de vardı. Tablo 3 ve 4 ile 5 ve 7 listesine farklı Toss de biyo-yağ hidro için ürünlerin verimini Şekiller. CH 4, C2 H6, C3, H 8 de dahil olmak üzere yükseltilmiş bir yağ fazı ve bir sulu faz, ve gaz ürün de dahil olmak üzere, sıvı ürünler, faz ayrılmış, Cı 4H 10, CO ve CO2 üretilmiştir. Şekil 4 onarıcı yükseltilmiş yağ numunesinin bir fotoğraf gösterir. Tablo 5yükseltilmiş bir yağ analizi sonuçlarını göstermektedir ve Şekil 5, biyo-yağ ve yükseltilmiş yağ element analizi sonuçlarını karşılaştırır. Hidro-işlem, oksijen, kükürt ve azot azaltılması ve biyo-yağ besleme önemli ölçüde, hidrojen eklenerek çok etkili olmuştur. yükseltilmiş yağ içinde oksijen içeriği biyo-yağ besleme içindeki oksijen 40 ağırlık% önemli ölçüde daha düşük olmuştur, 35 ~2.0 ağırlıkça% idi. yükseltilmiş bir yağ olarak hidrojen karbon oranı biyo-yağ beslemesi için ~1.3 göre ~1.7 idi. 0.81 den 0.83 yükseldi yükseltilmiş yağ yoğunluğu eğilim g / test süresi boyunca, 60 saat TOS üzerinde hafif bir katalizör devreden önerir ml. Şekil 7&#39;de gösterildiği gibi, süzüldü, sıcak buhar geçirilmiş ve filtreden geçirilmemiş biyo-yağ arasındaki hidro ürünlerin karşılaştırmalar sıcak buhar, süzüldü biyo-yağ consi olan biraz daha yüksek bir su-yağ oranı yükseltilmiş, yol açtığını gösterdiSıcak buhar süzüldü biyo-yağ besleme yüksek oksijen içerikli stent. İki biyo-yağlar için yükseltilmiş yağ özellikleri çok benzer. Sıcak buhar filtreden geçirilmiş ve filtreden geçirilmemiş biyo-yağ hidro arasındaki en büyük fark, sıcak buhar, süzüldü biyo-yağ kullanılan katalizör yatak olmayan süzüldü kullanılan katalizör yatak göre inorganiklerin daha az birikmesini göstermiştir oldu biyo-sıvı yağlar. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54088/54088fig1.jpg" /> 5 cm akışkan yataklı piroliz reaktörü sistemi için Şekil 1. şematik. sıcak buhar filtresi, bir yoğunlaşma sistemi ve gaz ölçüm sistemi vardır. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54088/54088fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54088/54088fig2.jpg" /><b<html> r /&gt; Şekil mini reaktör hydrotreater sistemi 2. şematik. (MFC: kütle akış kontrolörü; RD: rüptür disk; PT: basınç dönüştürücü; PI: basınç göstergesi (gösterge); BPR: geri basınç regülatörü; PR: basınç regülatörü) <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54088/54088fig2large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54088/54088fig3.jpg" /> Mini-su ite arıtıcı reaktörde yatak katalizörünün Şekil 3 şematik. katalizör yatağının sıcaklık profili, sol gösterilmiştir ve her bir aşamanın katalizörlerin konumu sağ gösterilmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54088/54088fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> s / ftp_upload / 54.088 / 54088fig4.jpg &quot;/&gt; Temsili bir biyo-yağ örneklerinde (solda) ve temsili yükseltilmiş yağ numunesinin (sağda) 4. Fotoğraf Şekil. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54088/54088fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/54088/54088fig5.jpg" /> Şekil otsu hammadde (darı), sıcak buhar filtrasyon ile üretilen biyo-yağ ve yükseltilmiş yağ element analizi sonuçlarının 5. karşılaştırılması. Karbon, hidrojen ve oksijen içeriği biyokütle hızlı pirolizi sonra çok değişmedi, ancak oksijen miktarı önemli ölçüde azalmıştır ve hidrojen içeriği biyo-yağ hidro sonra arttı. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54088/54088fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> &lt;keep-together.within sayfa = &quot;1&quot;&gt;: fo p class = &quot;jove_content&quot; <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/54088/54088fig6.jpg" /> 6. Yağ verimi, karbon verimliliği karşılaştırılması ve filtre edilmiş sıcak buhar ve filtreden piroliz biyo-yağ bazı özelliklerini Şekil. Bu yoğunlaşma öncesinde piroliz buharlarının sıcak gaz filtrasyonu etkisini göstermektedir. Sıcak gaz filtrasyon inorganik kalıntıları ortadan kaldırır ama aynı zamanda piroliz yağı verimi [3-LM] ve yağ oksijen içeriği gibi yağ özelliklerini etkilemektedir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54088/54088fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/54088/54088fig7.jpg" /> Süzüldü, sıcak buhar geçirilmiş ve filtreden geçirilmemiş piroliz biyo-yağ hidro-muamele sonuçlarının 7. karşılaştırma, Şekil. Sıcak buhar filtrelenmiş biyo-yağ biraz daha yüksek bir su sı yol açar<html> yakıt oranı ve iki biyo-yağlar için yükseltilmiş yakıt özellikleri çok benzer. İki piroliz yağların hidro arasındaki en önemli fark, sıcak buhar filtreli biyo-yağ bed katalizör minerallerin daha az birikimini gösterdi olmasıdır. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54088/54088fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="tablo 1" src="/files/ftp_upload/54088/54088table1.jpg" /> Tablo ve sıcak buhar filtrasyon olmadan büyük piroliz ürünleri (biyo-yağ, Char ve gaz) ve otsu hammadde (darı) pirolizi için kütle denge kapaklar 1. Getirileri. <img alt="Tablo 2" src="/files/ftp_upload/54088/54088table2.jpg" /> Ve sıcak buhar filtrasyon olmadan üretilen temsili otsu hammadde (darı) ve biyo-yağ Tablo 2. analizi. 088table3.jpg &quot;/&gt; Tablo süzüldü, sıcak buhar geçirilmiş ve filtreden geçirilmemiş Örnek biyo-yağ farklı Töss majör hidro-muamele ürünleri 3. Verim. <img alt="Tablo 4" src="/files/ftp_upload/54088/54088table4.jpg" /> Tablo 4. temsilci biyo-yağların hidro sırasında gaz kompozisyonu üretilir. <img alt="Tablo 5" src="/files/ftp_upload/54088/54088table5.jpg" /> Temsili biyo-yağların hidro yükseltilmiş petrol ürünleri Tablo 5. analizi.

Watch this Scientific Journal Video about Biomass Conversion to Produce Hydrocarbon Liquid Fuel Via Hot-vapor Filtered Fast Pyrolysis and Catalytic Hydrotreating at JoVE.com

Biomass Conversion to Produce Hydrocarbon Liquid Fuel Via Hot-vapor Filtered Fast Pyrolysis and Catalytic Hydrotreating

biyo-yağ üretmek için lignoselülozik biyokütle hızlı piroliz ve yakıt aralığı hidrokarbonları üretmek için biyo-yağların katalitik hidro için deneysel yöntemler sunulmaktadır. biyo-yağ ince kömür parçacıkları ve inorganik kirleri çıkarmak için hızlı piroliz sırasında sıcak buhar filtreleme de değerlendirildi.

Biyokütle Dönüşüm Hızlı Piroliz ve Katalitik Hydrotreating Filtreli Hidrokarbon Akaryakıt Via Sıcak buhar üretmek için

Lignocellulosic biomass conversion to produce biofuels has received significant attention because of the quest for a replacement for fossil fuels. Among ...

biomass-conversion-to-produce-hydrocarbon-liquid-fuel-via-hot-vapor

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Biochemistry

Chemical Kinetics

SCIENTISTS IN ACTION

26.4K Görüntüleme.  Pacific Northwest National Laboratory (PNNL).  biyo-yağ üretmek için lignoselülozik biyokütle hızlı piroliz ve yakıt aralığı hidrokarbonları üretmek için biyo-yağların katalitik hidro için deneysel yöntemler sunulmaktadır. biyo-yağ ince kömür parçacıkları ve inorganik kirleri çıkarmak için hızlı piroliz sırasında sıcak buhar filtreleme de değerlendirildi. 

Video: Biomass Conversion to Produce Hydrocarbon Liquid Fuel Via Hot-vapor Filtered Fast Pyrolysis and Catalytic Hydrotreating

Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal carbonization (HTC) are promising technologies for bioenergy production from biomass in terms of biogas and HTC biochar, respectively. In this study, the combination of AD and HTC is proposed to increase overall bioenergy production. Wheat straw was anaerobically digested in a novel upflow anaerobic solid state reactor (UASS) in both mesophilic (37 &#176;C) and thermophilic (55 &#176;C) conditions. Wet digested from thermophilic AD was hydrothermally carbonized at 230 &#176;C for 6 hr for HTC biochar production. At thermophilic temperature, the UASS system yields an average of 165 LCH4/kgVS&#160;(VS: volatile solids) and 121 L CH4/kgVS&#160;at mesophilic AD over the continuous operation of 200 days. Meanwhile, 43.4 g of HTC biochar with 29.6 MJ/kgdry_biochar was obtained from HTC of 1 kg digestate (dry basis) from mesophilic AD. The combination of AD and HTC, in this particular set of experiment yield 13.2 MJ of energy per 1 kg of dry wheat straw, which is at least 20% higher than HTC alone and 60.2% higher than AD only.

A novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor was used for biogas production from fibrous feedstock. Digestate from UASS reactor was hydrothermally carbonized into HTC biochar in a pressurized batch reactor. The integration of the two bioenergy concepts was applied in this study to increase overall bioenergy production.

Biyoenerji Üretimi Entegre Anaerobik Sindirim ve Hidrotermal karbonizasyon Değerlendirilmesi

Lignocellulosic biomass is one of the most abundant yet underutilized renewable energy resources. Both anaerobic digestion (AD) and hydrothermal ...

Çevre

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of a variety of lignocellulosic feedstocks. Here we demonstrate the use of these low-cost protic ILs in the deconstruction of lignocellulosic biomass (Ionosolv pretreatment), yielding cellulose and a purified lignin. In the most generic process, the protic ionic liquid is synthesized by accurate combination of aqueous acid and amine base. The water content is adjusted subsequently. For the delignification, the biomass is placed into a vessel with IL solution at elevated temperatures to dissolve the lignin and hemicellulose, leaving a cellulose-rich pulp ready for saccharification (hydrolysis to fermentable sugars). The lignin is later precipitated from the IL by the addition of water and recovered as a solid. The removal of the added water regenerates the ionic liquid, which can be reused multiple times. This protocol is useful to investigate the significant potential of protic ILs for use in commercial biomass pretreatment/lignin fractionation for producing biofuels or renewable chemicals and materials.

The pretreatment of lignocellulosic biomass with protic low-cost ionic liquids is shown, resulting in a delignified cellulose-rich pulp and a purified lignin. The pulp gives rise to high glucose yields after enzymatic saccharification.

Düşük maliyetli İyonik Sıvılar ile Lignoselülozik Biyokütle tedavi öncesi

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

A Toolkit to Enable Hydrocarbon Conversion in Aqueous Environments

This work puts forward a toolkit that enables the conversion of alkanes by Escherichia coli and presents a proof of principle of its applicability. The toolkit consists of multiple standard interchangeable parts (BioBricks)9 addressing the conversion of alkanes, regulation of gene expression and survival in toxic hydrocarbon-rich environments.
A three-step pathway for alkane degradation was implemented in E. coli to enable the conversion of medium- and long-chain alkanes to their respective alkanols, alkanals and ultimately alkanoic-acids. The latter were metabolized via the native &beta;-oxidation pathway. To facilitate the oxidation of medium-chain alkanes (C5-C13) and cycloalkanes (C5-C8), four genes (alkB2, rubA3, rubA4and rubB) of the alkane hydroxylase system from Gordonia sp. TF68,21 were transformed into E. coli. For the conversion of long-chain alkanes (C15-C36), theladA gene from Geobacillus thermodenitrificans was implemented. For the required further steps of the degradation process, ADH and ALDH (originating from G. thermodenitrificans) were introduced10,11. The activity was measured by resting cell assays. For each oxidative step, enzyme activity was observed.
To optimize the process efficiency, the expression was only induced under low glucose conditions: a substrate-regulated promoter, pCaiF, was used. pCaiF is present in E. coli K12 and regulates the expression of the genes involved in the degradation of non-glucose carbon sources.
The last part of the toolkit - targeting survival - was implemented using solvent tolerance genes, PhPFD&alpha; and &beta;, both from Pyrococcus horikoshii OT3. Organic solvents can induce cell stress and decreased survivability by negatively affecting protein folding. As chaperones, PhPFD&alpha; and &beta; improve the protein folding process e.g. under the presence of alkanes. The expression of these genes led to an improved hydrocarbon tolerance shown by an increased growth rate (up to 50%) in the presences of 10% n-hexane in the culture medium were observed.
Summarizing, the results indicate that the toolkit enables E. coli to convert and tolerate hydrocarbons in aqueous environments. As such, it represents an initial step towards a sustainable solution for oil-remediation using a synthetic biology approach.

A sustainable auto regulating bacterial system for the remediation of oil pollutions was designed using standard interchangeable DNA parts (BioBricks). An engineered E. coli strain was used to degrade alkanes via &beta;-oxidation in toxic aqueous environments. The respective enzymes from different species showed alkane degradation activity. Additionally, an increased tolerance to n-hexane was achieved by introducing genes from alkane-tolerant bacteria.

Sulu Ortamlarda Hidrokarbon Dönüşüm Enable A Toolkit

This work puts forward a toolkit that enables the conversion of alkanes by Escherichia coli and presents a proof of principle of its applicability. The ...

Biyomühendislik

Laboratory Production of Biofuels and Biochemicals from a Rapeseed Oil through Catalytic Cracking Conversion

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil (HGO) for production of transportation fuels through a fluid catalytic cracking (FCC) route. Cracking experiments are performed with a fully automated reaction unit at a fixed weight hourly space velocity (WHSV) of 8 hr-1, 490-530 &#176;C, and catalyst/oil ratios of 4-12 g/g. When a feed is in contact with catalyst in the fluid-bed reactor, cracking takes place generating gaseous, liquid, and solid products. The vapor produced is condensed and collected in a liquid receiver at -15 &#176;C. The non-condensable effluent is first directed to a vessel and is sent, after homogenization, to an on-line gas chromatograph (GC) for refinery gas analysis. The coke deposited on the catalyst is determined in situ by burning the spent catalyst in air at high temperatures. Levels of CO2 are measured quantitatively via an infrared (IR) cell, and are converted to coke yield. Liquid samples in the receivers are analyzed by GC for simulated distillation to determine the amounts in different boiling ranges, i.e., IBP-221 &#176;C (gasoline), 221-343 &#176;C (light cycle oil), and 343 &#176;C+ (heavy cycle oil). Cracking of a feed containing canola oil generates water, which appears at the bottom of a liquid receiver and on its inner wall. Recovery of water on the wall is achieved through washing with methanol followed by Karl Fischer titration for water content. Basic results reported include conversion (the portion of the feed converted to gas and liquid product with a boiling point below 221 &#176;C, coke, and water, if present) and yields of dry gas (H2-C2's, CO, and CO2), liquefied petroleum gas (C3-C4), gasoline, light cycle oil, heavy cycle oil, coke, and water, if present.

This paper presents an experimental method to produce biofuels and biochemicals from canola oil mixed with a fossil-based feed in the presence of a catalyst at mild temperatures. Gaseous, liquid, and solid products from a reaction unit are quantified and characterized. Conversion and individual product yields are calculated and reported.

Katalitik Kırma Dönüşüm aracılığıyla Kanola Yağı gelen Biyoyakıt ve Biochemicals laboratuvar üretimi

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil ...

Kimya

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative environmental impact and slag formation. The selected short rotation coppice (SRC) willow wood has a high ash content (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg" /> = 1.96%) and, therefore, a high content of emission and slag precursors. Therefore, the reduction of minerals from SRC willow wood by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) at 150 &#176;C, 170 &#176;C, and 185 &#176;C is investigated. An advantage of MAHC over conventional reactors is an even temperature conductance in the reaction medium, as microwaves penetrate the whole reactor volume. This allows a better temperature control and a faster cooldown. Therefore, a succession of depolymerization, transformation and repolymerization reactions can be analyzed effectively. In this study, the analysis of the mass loss, ash content and composition, heating values and molar O/C and H/C ratios of the treated and untreated SCR willow wood showed that the mineral content of the MAHC coal was reduced and the heating value increased. The process water showed a decreasing pH and contained furfural and 5-methylfurfural. A process temperature of 170 &#176;C showed the best combination of energy input and ash component reduction. The MAHC allows a better understanding of the hydrothermal carbonization process, while a large-scale industrial application is unlikely because of the high investment costs.

A protocol for the emission precursor depletion from low quality biomass by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization treatment is presented. This protocol includes the microwave parameters and the analysis of the biocoal product and process water.

Düşük sıcaklık mikrodalga destekli hidrotermal karbonizasyon ile Willow Wood yakıt emisyonu azaltılması

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

Transformation of Organic Household Leftovers into a Peat Substitute

A two-step procedure is described for the synthesis of a carbon material with a similar composition and properties as peat. The produced hydrochar is made suitable for agricultural applications by removing plant growing inhibitory substances. Wet household waste such as fruit peel, coffee grounds, inedible vegetable parts, or wet lignocellulosic material in general, are treated in presence of water at 215 &#x00B0;C and 21 bar in an autoclave, i.e., by hydrothermal carbonization. All these leftovers have a considerable water content of up to 90 weight % (wt%). Adding water extends the procedure to drier materials such as nutshells or even garden prunings and compostable polymers, i.e., the plastic bag for collection of the leftovers.
Usually, the resulting carbon material, called hydrochar, produces a negative effect on plant growth when added to soil. It is supposed that this effect is caused by adsorbed phytotoxic compounds. A simple post-treatment under inert atmosphere (absence of oxygen) at 275 &#x00B0;C removes these substances. Therefore, the raw hydrochar is placed on a glass frit of a vertical tubular quartz reactor. A nitrogen gas flow is applied in down-flow direction. The tube is heated to the desired temperature by means of a heating mantle for up to one hour.
The success of the thermal treatment is easily quantified by thermogravimetry (TG), carried out in air. A weight loss is determined when the temperature of 275 &#x00B0;C is reached, since volatile content is desorbed. Its amount is reduced in the final material, in comparison to the untreated hydrochar.
The two-step treatment converts household leftovers, including compostable bags employed for their collection, into a carbon material that may serve as plant growth promoter and, at the same time, as a carbon sink for climate change mitigation.

A protocol for hydrothermal carbonization of vegetable food waste in an autoclave is presented, with subsequent dry thermal treatment at 275 &#x00B0;C in a continuous flow reactor desorbing volatile organic substances. The aim is to produce a carbon material suitable as soil amendment product or substrate component.

Organik ev artıkları bir Peat yerine dönüşümü

A two-step procedure is described for the synthesis of a carbon material with a similar composition and properties as peat. The produced hydrochar is made ...

Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in complex mixtures. It is often used to analyze gasoline, jet fuel, diesel, bio-diesel and the organic fraction of bio-crude/bio-oil. In most of those analyses, the first dimension of separation is non-polar, followed by a polar separation. The aqueous fractions of bio-crude and other aqueous samples from biofuels production have been examined with similar column combinations. However, sample preparation techniques such as derivatization, solvent extraction, and solid-phase extraction were necessary prior to analysis. In this study, aqueous fractions obtained from the hydrothermal liquefaction of algae were characterized by two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry without prior sample preparation techniques using a polar separation in the first dimension followed by a non-polar separation in the second. Two-dimensional plots from this analysis were compared with those obtained from the more traditional column configuration. Results from qualitative characterization of the aqueous fractions of algal bio-crude are discussed in detail. The advantages of using a polar separation followed by a non-polar separation for characterization of organics in aqueous samples by two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry are highlighted.

A two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry method is described for characterization of the aqueous fraction of bio-crude produced from hydrothermal liquefaction of algae. This protocol can also be employed to analyze the aqueous fraction of liquid products from fast pyrolysis, catalytic fast pyrolysis, catalytic deoxygenation and hydro-treating.

Zaman-of-flight Kütle Spektrometre ile 2D Gaz Kromatografisi Kullanarak Alg Hidrotermal Sıvılaşma gelen Sulu Kesir Nitel Karakterizasyonu

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in ...

Fast Pyrolysis of Biomass Residues in a Twin-screw Mixing Reactor

Fast pyrolysis is being increasingly applied in commercial plants worldwide. They run exclusively on woody biomass, which has favorable properties for conversion with fast pyrolysis. In order to increase the synergies of food production and the energetic and/or material use of biomass, it is desirable to utilize residues from agricultural production, e.g., straw. The presented method is suitable for converting such a material on an industrial scale. The main features are presented and an example of mass balances from the conversion of several biomass residues is given. After conversion, fractionated condensation is applied in order to retrieve two condensates &#8212; an organic-rich and an aqueous-rich one. This design prevents the production of fast pyrolysis bio-oil that exhibits phase separation. A two phase bio-oil is to be expected because of the typically high ash content of straw biomass, which promotes the production of water of reaction during conversion.
Both fractionated condensation and the use of biomass with high ash content demand a careful approach for establishing balances. Not all kind of balances are both meaningful and comparable to other results from the literature. Different balancing methods are presented, and the information that can be derived from them is discussed.

A procedure for thermochemical conversion of biomass residues is presented that aims at maximizing the yield of liquid products (fast pyrolysis). It is based on a technology proven on an industrial scale and especially suitable for treating a straw type of biomass.

Twin-vida Karıştırma Reaktörde Biyokütle Kalıntılarının Hızlı Piroliz

Fast pyrolysis is being increasingly applied in commercial plants worldwide. They run exclusively on woody biomass, which has favorable properties for ...

Bitkisel Yağların Ultrasonik Destekli Transesterifikasyonu ile Biyodizel Sentezi

Ultrasonic-Assisted Preparation of Biodiesel Products from Vegetable Oils

Utilizing vegetable oil as a sustainable feedstock, this study presents an innovative approach to ultrasonic-assisted transesterification for biodiesel synthesis. This alkaline-catalyzed procedure harnesses ultrasound as a potent energy input, facilitating the rapid conversion of extra virgin olive oil into biodiesel. In this demonstration, the reaction is run in an ultrasonic bath under ambient conditions for 15 min, requiring a 1:6 molar ratio of extra virgin olive oil to methanol and a minimum amount of KOH as the catalyst. The physiochemical properties of biodiesel are also reported. Emphasizing the remarkable advantages of ultrasonic-assisted transesterification, this method demonstrates notable reductions in reaction and separation times, achieving near-perfect purity (~100%), high yields, and negligible waste generation. Importantly, these benefits are achieved within a framework that prioritizes safety and environmental sustainability. These compelling findings underscore the effectiveness of this approach in converting vegetable oil into biodiesel, positioning it as a viable option for both research and practical applications.

Yazar Spotlight: Biyodizellerin Güvenli ve Sürdürülebilir Sentezi için Yeşil Kimya İlkelerinin Kullanılması

A safe ultrasonic-assisted transesterification method for vegetable oils using an alkaline catalyst is presented here. The method is rapid and efficient for preparing pure biodiesel products.

Bitkisel Yağlardan Ultrasonik Destekli Biyodizel Ürünlerinin Hazırlanması

Utilizing vegetable oil as a sustainable feedstock, this study presents an innovative approach to ultrasonic-assisted transesterification for biodiesel ...

Biyokütle Dönüşüm Hızlı Piroliz ve Katalitik Hydrotreating Filtreli Hidrokarbon Akaryakıt Via Sıcak buhar üretmek için

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Biyoenerji Üretimi Entegre Anaerobik Sindirim ve Hidrotermal karbonizasyon Değerlendirilmesi

Düşük maliyetli İyonik Sıvılar ile Lignoselülozik Biyokütle tedavi öncesi

Sulu Ortamlarda Hidrokarbon Dönüşüm Enable A Toolkit

Katalitik Kırma Dönüşüm aracılığıyla Kanola Yağı gelen Biyoyakıt ve Biochemicals laboratuvar üretimi

Düşük sıcaklık mikrodalga destekli hidrotermal karbonizasyon ile Willow Wood yakıt emisyonu azaltılması

Organik ev artıkları bir Peat yerine dönüşümü

Zaman-of-flight Kütle Spektrometre ile 2D Gaz Kromatografisi Kullanarak Alg Hidrotermal Sıvılaşma gelen Sulu Kesir Nitel Karakterizasyonu

Twin-vida Karıştırma Reaktörde Biyokütle Kalıntılarının Hızlı Piroliz

Bitkisel Yağlardan Ultrasonik Destekli Biyodizel Ürünlerinin Hazırlanması

Bitkisel Yağlardan Ultrasonik Destekli Biyodizel Ürünlerinin Hazırlanması