Dissertations / Theses: 'Pyrolys'

1

Gustafsson, Mattias. "Pyrolys för värmeproduktion : Biokol den primära biprodukten." Thesis, Högskolan i Gävle, Avdelningen för bygg- energi- och miljöteknik, 2013. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-15501.

Full text

Abstract:

Pyrolys innebär att exempelvis biobränsle hettas upp i syrefattig miljö för att bilda pyrolysgas och kol. Pyrolysgasen kan brännas för att producera värme med låga utsläpp och kolet har en mängd användningsområden; jordförbättringsmedel, fodertillskott, filtermaterial, kolfastläggning, energibärare, ståltillverkning m.m. Om krav på bränsle och användningsområde för kolet uppfylls kan kolet certifieras som biokol. Syftet med den här rapporten är att utreda om pyrolystekniken är ett hållbart, tekniskt och ekonomiskt alternativ till pellets- och flisförbränning för värmeproduktion. Målet är att förmedla pyrolysens tekniska och ekonomiska förutsättningar, såväl positiva som negativa. Rapporten är baserad på en kombination av litteraturstudier, djupintervjuer, besök vid anläggningar och referensgruppsamtal. Pyrolys har använts i tusentals år för att producera kol. I Amazonas upptäcktes landområden med en sammalagd yta större än Storbritannien i vilka jorden var kolsvart. Denna svarta jord, terra preta, är berikad med kol och har därmed blivit mycket bördigare än omgivande, ursprunglig jord. I Sverige framställdes kol för att tillgodose metallindustrin med bland annat produktionsmaterial och bränsle. Till skillnad från pellets- och flisförbränning kan pyrolystekniken använda en stor mängd olika bränslen så länge de uppfyller krav på energidensitet och fukthalt. Marknaden för biokol växer i bl.a. Tyskland men är ännu liten i Sverige. De leverantörer av pyrolysanläggningar som besökts i denna rapport, Pyreg och Carbon Terra, gör anläggningar med syfte att producera biokol. Pyreg har utvecklat en process med skruvreaktor och integrerad pyrolysgasbrännare för att t.o.m. kunna använda avloppsslam som bränsle. Carbon Terras process är enkel och robust med fokus att producera mycket kol. Pyrolysteknikens styrkor är flexibiliteten att välja olika typer av bränslen, låga utsläpp, liten negativ miljöpåverkan och kolets olika användningsområden. Ser man till svagheterna är de marknadsrelaterade; outvecklad svensk marknad och okunskap om kolets användningsområden. Dessutom gör pyrolysanläggningarnas statiska effektuttag att de är mindre flexibla än pellets- och flispannor. I en tid då klimatförändringarna letar akuta lösningar medför kolfastläggning och biokol som jordförbättringsmedel stora möjligheter tillsammans med omvandling av pyrolysgas till fordonsbränsle. Dock är den befintliga pellets- och flisförbränningen väletablerad som uppvärmningsteknik, vilket kan utgöra ett hot mot pyrolysteknikens intåg på marknaden. Avsaknaden av regelverk pga. kompetensbrist kan också försvåra för etablering av pyrolysanläggningar. Slutsatsen i denna rapport är att pyrolystekniken är ett bra alternativ till konventionell pellets- och flisförbränning om man kan hantera att värmeproduktinen är statisk och att man beaktar kolets värde. Värmeproduktion från pyrolysgas ger lägre utsläpp av bland annat CO, NOx och stoftpartiklar än pellets- och flisförbränning och om kolet används för kolfastläggning är möjligheten till globala klimateffekter betydande. Det som starkast påverkar den ekonomiska kalkylen är kostnaden för bränslet och intäkten på kolet. För att gardera sig mot den outvecklade biokolmarkanden i Sverige har kalkylerna i denna rapport baserats på försäljning av biokol som jordförbättringsmedel, vilket ger låga intäkter jämfört med andra användningsområden. Styrkan i att valet av bränsle är flexibelt gör det möjligt att ha en bränslekostnad på noll om materialet annars ses som avfall. Marknaden för kol i Sverige är outvecklad vilket kräver ett aktivt arbete från de som ger sig in branschen, men om utvecklingen följer den i Tyskland ser de ekonomiska förutsättningarna starka ut.
Pyrolysis is the process where biomass is heated in an environment with low oxygen level forming pyrolysis gas and char. Pyrolysis gas can be combusted to produce heat with low emissions and the char has a multitude of uses: soil improvement, animal feed supplements, filter material, carbon storage, energy source, steel production etc. If certain requirements for the fuel and how the char is used the char certified as biochar. The purpose of this report is to determine if the pyrolysis technology is a sustainable, technical and economical alternative to pellet and wood chip combustion for heat production. The goal is to convey pyrolysis technical and economic conditions, both positive and negative. The report is based on a combination of literature reviews, interviews, plant visits and reference group discussions. Pyrolysis has been used for thousands of years to produce char. Areas, of a total area larger than the Great Britain, with pitch black soils were discovered in the Amazon. This black soil, terra preta, is enriched with carbon, and has thus become much more fertile than the surrounding native soil. In Sweden char was produced to meet the metal industries’ demand for char as material and fuel. Unlike pellet and wood chip combustion, pyrolysis can use a variety of fuels, as long as they meet the requirements of calorific value and moisture content. The market for biochar is growing particularly in Germany but is still small in Sweden. The suppliers of pyrolysis plants visited in this report, Pyreg and Carbon Terra, develop their plants in order to produce biochar. Pyreg has developed a process with a screw reactor and an integrated pyrolysis gas combustor to be able to use sewage sludge as fuel. Carbon Terra’s process is simple and robust, with a focus to produce large quantities of carbon. The strengths of the pyrolysis technique are the flexibility to use different types of fuels, low emission, low environmental impact and the different uses of the char. Looking at weaknesses, they are market-related; undeveloped Swedish market and lack of knowledge of how to use biochar. In addition, the pyrolysis facilities have static power output that they are less flexible than pellets and wood chip combustors. At a time when finding solutions on climate change are urgent, carbon storage, using biochar as a soil improver and conversion of pyrolysis gas as a vehicle fuel are great opportunities. However, the existing pellet and wood chip combustion is well established as a heating technology, which could pose a threat to the pyrolysis technology entering the market. The lack of regulation due to shortages of knowledge of pyrolysis may also prevent the establishment of pyrolysis plants. The conclusion of this report is that pyrolysis is a good alternative to conventional pellet and wood chip combustion if you can manage the static power output and that you realize the value of the char. Heat production from pyrolysis produce lower emissions including CO, NOx and smog particles than pellets and wood chip combustion and biochar used for carbon storage has the possibility of significant global climate impact. The strongest influences on the economic calculation are the cost of fuel and the revenue of the char. The strength of being able to choose different types of fuel makes it possible to have a fuel at zero cost if the material is otherwise regarded as waste. The market for biochar in Sweden is undeveloped which increases the uncertainty of the calculations, but if the trend follows that of Germany, the economic prospects are strong.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

2

Samo, Sandra. "Katalytisk pyrolys av förbehandlad biomassa." Thesis, KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-220702.

Full text

Abstract:

Biomassa innehåller oorganiska ämnen som bl.a. alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller, vilket bidrar till ett minskat utbyte av pyrolysolja och ökar istället utbytet av gaser och lågvärdiga produkter. Detta sker p.g.a. att oorganiska ämnen agerar som krackningkatalysatorer. [1] Pyrolysolja har även en hög syrehalt vilket t.ex. gör den oblandbar med fossil olja. Genom att använda lakning som förbehandlingsmetod kan biomassans innehåll av oorganiska ämnen minska och pyrolysoljans sammansättning ändras. Detta sker genom bl.a. jonbytesreaktioner som uppstår mellan joner i lakningsmedlet och biomassans oorganiska ämnen. [2] En katalysator kan användas för att minska syrehalten i pyrolysoljan och erhålla högvärdiga produkter som aromater. Detta sker genom katalytiska reaktioner som bl.a. krackning, aromatisering, ketoniserings- och aldolkondensation samt avspjälkning av vatten. [3] [4] I detta arbete har kombinationen av att förbehandla biomassa samt att låta pyrolysångor reagera över en katalysator undersökts. Fyra olika experiment har utförts för att kunna jämföra produktfördelningen mellan vätska, gas och kolrest, vätskefördelningen mellan H2O och olja samt olje-sammansättningen i de olika fallen. Experimenten utfördes med förbehandlad/icke-förbehandlad biomassa med och utan katalysator. Som lakningsmedel vid förbehandlingen användes en blandning av ättiksyra och avjoniserat vatten som biomassan behandlades med och sedan separerades ifrån. Som katalysator användes zeoliten HZSM-5 och utvärderades ex-bed i pyrolysören. Resultaten visar att halten oorganiska ämnen minskar efter behandling. Förbehandlad biomassa utan katalysator ger ett ökat utbyte av vätska där vätskefördelningen mellan H2O och olja visar en större mängd olja jämfört med icke-förbehandlad biomassa utan katalysator. I fallet förbehandlad biomassan med katalysator visar resultatet att en större mängd gas bildas jämfört med icke-förbehandlad biomassa med katalysator, vilket tyder på att katalysatorn reagerar starkare mot sammansättningen av pyrolysångor från förbehandlad biomassa i det fallet. Vätskefördelningen vid icke-förbehandlad biomassan med katalysator visar en större mängd olja jämfört med förbehandlad biomassa med katalysator. Olje-sammansättningen visar att den största mängden högvärdiga produkter, i detta fall polyaromatiska kolväten, bildas vid närvaro av katalysator.
Biomass generally contains inorganic substances such as alkali metals and alkaline earth metals, which reduce the yield of pyrolysis oil and increases the yield of gases and low-value products due to inorganic substances acting as cracking catalysts. [1] Pyrolysis oil also has a high oxygen content, making it im-miscible with fossil oil. Using leaching as a pretreatment method, the content of inorganic substances in biomass can decrease which changes the composition of the pyrolysis oil. Among other things, this occurs through ion-exchange reactions that occur when ions between the leachant and the ionically bonded inorganic elements in biomass change site. [2] A catalyst can be used to reduce oxygen content in the pyrolysis oil and obtain high-quality products such as aromatics. This is done through reactions such as cracking, aromatization, ketonization and aldol condensation as well as hydro-deoxygenation that arise in the presence of a catalyst. [3] [4] In this work, four different experiments have been conducted to compare the product distribution between liquid, gas and char, the liquid distribution between H2O and oil and the oil composition in the different cases. The experiments were performed with pre-treated/untreated biomass with and without catalyst. As leachant, a mixture of acetic acid and deionized water was used with which the biomass was boiled and then separated. As catalyst, The zeolite HZSM-5 was used. HZSM-5 was evaluated ex-bed in the process. The results show that the content of inorganic substances decreases after treatment. Pre-treated biomass without catalytic upgrading leads to increase in the liquid yield in which the liquid distribution between H2O and oil shows a greater amount of oil compares to untreated biomass with without catalytic upgrading, indicating a decrease of inorganic substances. In the case of pre-treated biomass with catalyst, the result shows that a larger amount of gas is formed compared to untreated biomass with catalyst, which indicates that the catalyst reacts more strongly to the composition of pyrolysis vapors from a pre-treated biomass in that case. The liquid distribution of the untreated biomass with catalyst shows a greater amount of oil compared to pre-treated biomass with catalyst. The oil composition shows that the largest amount of high-value products, in this case polyaromatic hydrocarbons, is formed in the presence of the catalyst.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

3

PHOUNGLAMCHEIK, Aekjuthon. "Modellering av pyrolys i roterande trumma." Thesis, KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), 2015. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-173840.

Full text

Abstract:

This project focuses on the numerical modeling of a rotary kiln pyrolyzer such as found in the e.g. WoodRoll multistage gasification process. The model consists of two parts: a granular flow model, and a pyrolyzer model. In the first part, Saeman's equation was employed to develop a model which can describe the behavior of solid granular flow in a rotary kiln without reaction. Residence-time distribution (RTD) is the main aim to study in this part, which was simulated by axial dispersion model (ADM). The model requires only one fitting parameter that is dispersion coefficient (Dax), which was studied in parallel by two cases: constant value of Dax, and Dax as a function of kiln's length. The result of both models show good predictable in comparison to experimental data from literature, and represent narrow distribution of residence times that behave similar to plug flow reactor. Unfortunately, the result still cannot claim which model of Dax is the best model to describe RTD in rotary drum. The second part of the thesis purpose to design the model of rotary kiln pyrolyzer, which contains specific behavior of granular flow, heat transport in a kiln, and primary pyrolysis of wood. The model of steady-state condition with constant wall temperature was simulated to generate temperature profile and conversion along a kiln. This model included all heat transport features such as conduction, convection, and radiation. According to the result, supplied energy from outer surface of the kiln essentially transfer through the kiln via heat conduction, which occur between solid bed and rotating surface of the kiln. Temperature profile that generated by this model looks reasonable to the process of rotary kiln pyrolyzer, which affected by heating system and heat of reaction along the kiln. The result also demonstrated that conversion of wood is strongly dependent of wall temperature or heating rate of the system. Nonetheless, kinetics data for wood pyrolysis still a debatable issue in many research, and this model required validation by experiment of rotary kiln pyrolyzer.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

4

Abbas, Husam. "Comparative analysis of different pyrolysis techniques by using kraft lignin : Jämförelse mellan olika pyrolys metoder." Thesis, Karlstads universitet, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kau:diva-78871.

Full text

Abstract:

This thesis presents a comparison analysis between various pyrolysis techniques performed on kraft lignin. Numerous literature studies of pyrolysis techniques performed on kraft lignin are reviewed and analysed where different operation temperatures, catalysts and different heating methods are used to pyrolyze kraft lignin. Based on the collected data from the reviewed literature, calculations are performed to determine energy efficiency of each pyrolysis technique. The energy efficiencies are used to establish a comparison between various pyrolysis techniques. Energy efficiencies of all pyrolysis techniques are determined by using series of equations. Dissimilarities of products composition are investigated between various pyrolysis techniques. Environmental impacts caused by lignin pyrolysis are reviewed and discussed. Uses of products produced from lignin pyrolysis are discussed to highlight the potential of using lignin as an energy resource to produce biooil, biochar and non-condensable gases (NCG). Results show that energy efficiencies differ significantly between various pyrolysis techniques, where microwave-assisted pyrolysis (MAP) shows the highest energy efficiency. Products produced from pyrolysis show a wide range of uses in many industrial applications. Lignin based products have the potential to replace many petroleum-based products which may contribute significantly to decrease pollutants in nature and gas emissions caused by combusting fossil fuels.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

5

Sundberg, Elisabet. "Granskning av avancerade pyrolysprocesser med lignocellulosa som råvara – tekniska lösningar och marknadsförutsättningar." Thesis, KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-207584.

Full text

Abstract:

När befolkningsmängden ökar och teknisk och ekonomisk utveckling sker så påverkas även energianvändningen. Detta ställer krav på att energitillförseln är säker, stabil och hållbar. I dag är det fossila bränslen som dominerar globalt sett vilket får konsekvenser för den miljö vi lever i, och dessutom är det en ändlig, ohållbar resurs. Därför behöver dessa ersättas av hållbara alternativa energikällor, vilket också är centralt för miljömål i både Sverige och i den Europeiska Unionen. Förhoppningar finns om att processer som omvandlar lignocellulosa till fasta, flytande och gasformiga drivmedel och bränslen kan bidra till omställningen från fossilt till förnybart. I detta examensarbete som utförts i samarbete med KTH och IVL Svenska Miljöinstitutet har främst en av dessa omvandlingsprocesser undersökts närmare – pyrolys. Pyrolys är en termisk process som omvandlar lignocellulosa under temperaturer mellan cirka 300-650 °C under syrefria förhållanden. Tre faser kan erhållas. En gasfas som kan kondenseras till pyrolysolja, en fast fas som benämns biokol eller kol (beroende på slutanvändning) och en okondenserbar gasfas. Utbytet av produkter och kvalitet på dessa styrs främst av: typ av råvara, typ av reaktor och av vilka processförhållanden som råder. En undersökning av olika pyrolysprocessers status på marknaden har gjorts. Graden av kommersialisering och status i nuläget och hur framtiden kan se ut för både tekniken och produkterna har uppskattats genom litteraturstudier, internetsökningar och intervjuer med utvalda företag och personer med kunskaper inom pyrolys. Rapporten visar att pyrolys inte ännu är en helt kommersiell process, men att den har möjlighet att bli det med rätt förutsättningar. Det är svårt att säga när det sker, då det förutom fortsatt teknisk utveckling, ökad kunskap kring pyrolysprocessen och resultat av demonstrationer beror på olika externa faktorer. Yttre faktorer för kommersialisering av pyrolys i Sverige har identifierats som ökad säkerhet kring politiska styrmedel och beslut kring långsiktiga sådana (osäkerhet och kortsiktiga beslut skrämmer bort investerare), vikten av att etablera en värdekedja för att säkra investeringen, och priser på fossila drivmedel och biomassa som råvara. Processer för produktion av biokol verkar dock ha hunnit längre än de för pyrolysolja och är i ett tidigt stadium av kommersialisering. Den enda tillämpningen som är fullt kommersiell idag är produktion av träkol och för detta tillämpas ofta traditionella satsvisa processer. Många möjliga användningsområden för produkterna finns där de har potential att reducera koldioxidutsläpp och bidra till en mer hållbar framtid. Standardisering och certifiering av produkter är då viktigt, samt demonstration av användning. Stabilisering och vidare förädling av pyrolysoljan är en annan viktig faktor för kommersialisering. Ännu verkar processer för katalytisk uppgradering inte vara tillräckligt tekniskt eller ekonomiskt utvecklade för att ge en konkurrenskraftig produkt, men forskning pågår kring detta. Integrering av processen ser ut att kunna öka energieffektiviteten, samt bidra till minskade produktionskostnader.
The population growth as well as a rapid technical and economic development globally affects the energy consumption. This requires a secure, stable and sustainable supply of energy. Today fossil fuels dominate globally and this results in environmental problems. Fossil fuels are also a finite, unsustainable resource. Thus, there is a need to replace fossil fuels with sustainable alternative sources of energy. This is also central for environmental goals both in Sweden and in the European Union. There are expectations that processes for the conversion of lignocellulosic biomass to solid, liquid and gaseous fuels can contribute to a transition from fossil to renewable fuels. In this thesis, carried out in collaboration between KTH and IVL Swedish Environmental Research Institute, one of the conversion processes is investigated in detail – pyrolysis. Pyrolysis is a thermal process that converts lignocellulose under anaerobic conditions at temperatures between about 300-650°C. Three phases can be obtained as products. A volatile which can be condensed into pyrolysis oil, a solid which may be termed biochar or charcoal depending on the end use, and a gas phase. The yield and the quality of the products is dependent upon the type of raw material, the type of reactor and the process conditions. An examination of the status of different pyrolysis processes on or on the way to the market has been made. The current degree of commercialization and what the future may look like for both the technology and the products have been assessed through literature studies, internet searches, and interviews with selected companies and individuals with expertise in pyrolysis. This report reveals that continuous pyrolysis is not yet a fully commercial process, but that it has the opportunity to reach commercialization during the right conditions. It is difficult to say when it occurs, due to various external factors, continued technical development, increased knowledge of the pyrolysis process and results of the current demonstrations. In this report, several critical factors for the commercialization of pyrolysis in Sweden have been identified, e.g. increased stability for policy instruments and that will limit the risk for investments (uncertainty and short-term decisions frightens investors) and the establishment of a value chain for the products, i.e. a stable market. Prices on fossil fuels and biomass feedstock are also important factors. Processes for the production of biochar is in the early stages of commercialization, and seem to have reached further in their development than processes for pyrolysis oil. The only fully commercial application of pyrolysis today is the production of charcoal that commonly is performed in traditional batch-wise processes. There are many possible uses for the products in which they have the potential to reduce carbon emissions and contribute to a more sustainable future. Standardization and certification of products is important, and demonstration of the use. Stabilization and further upgrading of pyrolysis oil is another important factor for commercialization. It seems like processes for catalytic upgrading are not yet sufficiently technically or financially developed to be able to provide a competitive product. Research and development in this area are ongoing. Integration of the process with incumbent industrial processes seems to be able to offer increased energy efficiency and reduced production costs.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

6

Wennebro, Jonas. "Produktion av Pyrolysolja från kvistrejekt." Thesis, Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-58705.

Full text

Abstract:

Fast pyrolysis is a method for converting biomass into three energy rich products: char, gas and bio-oil, where the latter is most interesting. Pyrolysis is an endothermic process where biomass is heated in an anaerobic environment and, with the right operating conditions, up to 80 %wt bio-oil can be extracted. Key parameters for fast pyrolysis are: stable reactor temperature (~500°C), short residue time for gas in the reactor (<2 s) and a very high heating rate for the biomass. Today there are several different process solutions for fast pyrolysis, where fluidized beds and rotating cones are most developed. Bio-oil has compared to fossil oil: lower heating value, low pH and also polymerizes with time. Because of this upgrading is desirable for increasing competitiveness. Several large projects for producing of bio-oil are at the moment developed around the world. Though often is subsidy money involved in these projects. Domsjö Fabriker AB in Örnsköldsvik, who is converting softwood into special cellulose, bio-ethanol and lignin, are interested in pyrolysis technology. They are using the unique sulphide process; and during the pulping of the biomass a residue in form of knots are extracted from the process. This waste product is of little value and the company is interested in investigating the possibility to produces bio-oil from these knots. The knots have several characteristics that differ from normal biomass, such as high amount of ash and extractives. High ash content leads to secondary reactions in the reactor, which leads to lower yields of bio-oil. Because of this the knots are not an optimum raw material for fast pyrolysis. At the same time high amount of extractives in the biomass might result in a to two phase liquid product. To ensure how well the knots will behave during pyrolysis testing is needed. The relatively low reject flow (18 tons/day) will, in relative terms, lead to high investment costs and a larger facility (120+ tons/day) is preferred in order to keep production costs low. Considering this, plus an uncertainty regarding the knots as a raw material for pyrolysis, bio-oil as a fuel and fast pyrolysis competitiveness, a recommendation for investing in a pyrolysis plant at Domsjö will not be recommended without first experimentally examining this untested biomass in combination with fast pyrolysis technology.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

7

Thyberg, Viktor. "Numerical Energy Modeling to Increase Fuel Efficiency of An Activated Carbon Production." Thesis, Karlstads universitet, Avdelningen för energi-, miljö- och byggteknik, 2014. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kau:diva-33272.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

8

Lindborg, Maja, and Josefin Zaar. "Gävleborgs förutsättningar för etablering av kemisk återvinning : Materialåtervinning av plastavfall med pyrolys som ett komplement till regionens befintliga avfallssystem." Thesis, Högskolan i Gävle, Avdelningen för byggnadsteknik, energisystem och miljövetenskap, 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-36537.

Full text

Abstract:

Plast är ett kostnadseffektivt och användbart material i dagens samhälle. Baksidan med plasten är dock hur den produceras och slutbehandlas. I dagsläget är ungefär 90 % av plastmaterialet på marknaden producerat av fossil råolja, vilket är en ändlig resurs som uppskattas vara förbrukad om 50 år om detta inte förändras. Världen över deponeras eller förbränns majoriteten av plastavfallet som på så sätt ger upphov till negativ miljöpåverkan som växthusgasutsläpp och läckage till mark och vatten. Materialåtervinning av plastavfall sker i en jämförelsevis låg grad och då främst genom mekanisk återvinning. Tekniken är begränsad och av den anledningen har alternativa tekniker, som bland annat kemisk återvinning, uppmärksammats inom politiken och forskning. Det är ett samlingsnamn på ett flertal tekniker som kan användas för materialåtervinning genom att sönderdela materialet till sina minsta beståndsdelar och därigenom framställa en produkt som liknar jungfruligt material. I denna studie har den kemiska återvinningstekniken pyrolys valts ut baserat på sådant som vilken typ av plast tekniken lämpar sig för och dess kommersiella användning på marknaden. Syftet med studien var att undersöka vilka förutsättningar det finns för att upprätta en pyrolysanläggning i Gävleborg med avseende på regionens plastavfallsflöden, dess befintliga infrastruktur samt miljömål och strategier. Gävleborg valdes ut som fokusområde med anledningen av att det för närvarande inte pågår något projekt för etablering av kemisk återvinning i de nordliga delarna av Sverige. Samtliga aktuella projekt är lokaliserade i syd- och mellansverige, framför allt i anslutning till plasttillverkaren Borealis som har en anläggning i Stenungsund, Göteborg. Inom studien tog författarna fram två teoretiska scenarion för hur en pyrolysbehandling av plastavfall inom regionen kan möjliggöras. Scenario 1 utgår från att pyrolysanläggningen tar emot avfall bestående av enbart plast som identifierats inom regionen, vilket sedan sorteras i anslutning till pyrolysanläggningen. I scenario 2 upprättas en extern sorteringsanläggning för att möjliggöra att plasten från samtliga avfallsflöden och näringar samlas in och sorteras. Därifrån transporteras lämpligt plastmaterial till pyrolysanläggningen. En slutsats baserad på studiens frågeställningar och avgränsningar visar att det finns möjligheter för etablering av en pyrolysanläggning i Gävleborg med avseende på infrastruktur, tillgång till plastavfallsflöden och att det potentiellt kan gynna regionens uppsatta mål inom plastavfallshantering. En förutsättning är dock att ett utökat insamlings- och sorteringssystem implementeras för att detta ska vara genomförbart i och med att tekniken kräver ett väldefinierat och rent plastavfallsflöde.
Plastic is a cost-effective and valuable material in the modern society. However, the downside of plastic primarily lies in its production and end-of-life treatment. Roughly 90 % of all plastics are currently manufactured from fossil oil, which is a non-renewable resource, and it is estimated that the global reserves will be depleted in 50 years unless something changes. Worldwide, most plastic waste is landfilled or combusted, which harms the environment due to, among others, reasons such as greenhouse gas emissions and leakage to the ground and waters. The degree of material recycling of plastic waste is comparatively low and is mainly carried out by mechanical recycling. The technology has its limitations and owing to this, politicians and researchers have investigated alternative recycling methods such as chemical recycling. It is an umbrella-term for several technologies that are used to recycle waste by breaking down the material to its smallest components and produce a product of near-virgin quality. This study focused on the chemical recycling method pyrolysis, based on aspects such as the type of plastic it has the capacity to treat and its commercial use. The purpose of this study was to review what potential Gävleborg has for establishing a pyrolysis facility regarding plastic waste flows in the region, its infrastructure and current environmental goals and strategies. Gävleborg was chosen as the focus for the study since there, as of today, are no projects exploring the possibility for establishment of chemical recycling in the northern parts of Sweden. All ongoing projects are situated in proximity to the plastic manufacturer Borealis and its facility in Stenungsund, Gothenburg. The authors formed two hypothetical scenarios as to how plastic waste recycling by pyrolysis can be implemented in Gävleborg. The first scenario assumes that the pyrolysis facility receives waste identified by the region as only consisting of plastic, which then is further sorted at the facility. The second scenario is carried out by establishing an external sorting facility to enable sorting and collection of plastic from all waste flows and industries. Thereafter the suitable plastic waste is transported to the pyrolysis facility. A conclusion drawn from the study’s findings showed that there is potential for establishing a pyrolysis facility in Gävleborg as to infrastructure and plastic waste flows and would as well contribute to the region’s goals relating to plastic waste recycling. However, to make this viable an implementation of an extended collecting and sorting system is required, since the technology is dependent on a clean and well-defined plastic waste flow.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

9

Lindberg, Karl. "Förbränning av termokemiskt behandlade biobränslen : en studie av biomassa som genomgått en pyrolys-, torrefierings- eller steam explosionprocess." Thesis, Högskolan i Gävle, Avdelningen för bygg- energi- och miljöteknik, 2014. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-16581.

Full text

Abstract:

EU har som mål att år 2020 ha minskat utsläppen av växthusgaser med 20 % och ökat andelen förnyelsebar energi till 20 %. I Sverige är andelen fossilt bränsle som förbränns ca 30 %. Denna studie syftar till att utreda om termokemiskt behandlade biobränslen kan ersätta de kommersiella fossila bränslena. Resultatet har nåtts med simulering i programvaran Fuelsim och insamling av experimentella data. En simulering ska påvisa om syreberikning gynnar bränslena och experimentella data används för att se vilka problem som finns för respektive bränsle. Den biomassa som analyserats kommer från ett vedslag liknande gran eller tall som har genomgått processen mellansnabb pyrolys, torrefiering eller steam explosion. Ingen ekonomisk aspekt har tagits i beaktande vid utvärderandet av bränslena. Pyrolysprocessens produkt pyrolysvätska har flera utmaningar framför sig innan den kan ersätta befintliga oljor. Den är väldigt korrosiv, har en hög fukthalt och en kort lagringstid på sex månader. Pyrolysvätskan tycks gynnas av en syreberikning på 0,5 till 2 %. Pyrolyskoksen har potentialen att ersätta eller samförbrännas med kol i kolpulvereldadepannor. Pyrolysgasen innehåller en stor mängd CO2 vilket ger den ett lågt energiinnehåll. Både pyrolyskoksen och pyrolysgasen bör i första hand förbrännas i en fluidbäddspanna som är integrerad med pyrolysreaktorn eftersom pannanläggningen behöver värmen. Torrefieringsgasen är en biprodukt från framställningen av torrefierad biomassa. Problem med filtrering och kondensering av gasen medför att den bör sameldas med något annat bränsle för att återföra värmen till reaktorn. När den torrefierade biomassan pelleterats förbränns den lämpligast i storskaliga pannor såsom bubblande fluidbädd(BFB)-, eller cirkulerande fluidbädd(CFB)- eller rostpannor men även mindre pelletspannor är möjligt. Intrimning av bl.a. luftflöden är nödvändig vid samförbränning och även vid konvertering från annat bränsle för att uppnå en erforderlig förbränning. Simuleringsresultaten av steam explosion (SE) pellets visar potential som ersättare till både träpelleten och stenkolet. Baserat på simuleringen förbränns SE pellets lämpligast i CFB-, BFB- eller rostpannor. Ett begränsat utbud av experimentella data medför dock att bränslet inte kan utvärderas fullständigt. Studien visar att det inte är helt problemfritt att konvertera från ett kommersiellt bränsle till ett termokemiskt behandlat bränsle och att fler experimentella data behövs för att utvärdera bränslenas förbränningsegenskaper.
A goal set by The European Union is to reduce the emissions from greenhouse gases by 20 % and increase renewable energy with 20 % until year 2020. Fossil fuels account for about 30 % of Sweden’s combusted fuel. The purpose of this study is to investigate if thermochemically treated biofuels can replace or be co-fired with commercial fuels. The results are gathered from experimental data and from the simulations made with the software Fuelsim. A simulation will be made to determine whether oxygen-enrichment favors the fuels and experimental data is used to investigate if any combustion problems exist with these fuels. The biomass that have been analyzed comes mainly from pine wood or spruce wood trees which have been processed through either a fast pyrolysis, torrefaction or a steam explosion reactor. No economic aspect has been taken into account in the evaluation of the fuels. One of the pyrolysis process products is pyrolysis liquid which has several challenges ahead before it can replace existing oils. It is very corrosive, has a high moisture content and the storage time is limited to short period of six months. The pyrolysis liquid seems favored by an oxygen-enrichment of 0,5 to 2 % according to the simulation results. The pyrolysis char has the potential to replace or be co-fired with coal in a pulverized coal burner. Pyrolysis gas contains a large amount of CO2, giving it a low energy content. Both char and gas should primarily be combusted in a fluid bed boiler that is integrated with the pyrolysis reactor as boiler plant requires heat. The torrefaction gas is a by-product from the processing of torrefied biomass. Current problems with filtration and condensation of the gas entails that it should be co-fired with another fuel to return the heat to the torrefaction reactor. When the torrefied biomass has been pelletized it is preferably combusted within a large scale boiler such as bubbling fluid bed- (BFB), circulating fluid bed- (CFB) or grate boilers also smaller pellet boilers is possible. Fine adjustments of airflow etc. are required when co-firing or when converting from another fuel to achieve required combustion of the torrefied pellets. The steam explosion pellet simulation results shows that the potential to replace both wood pellets and coal. Based on the results combustion of steam explosion pellets is preferable in either a CFB-, BFB- or grate boiler. This fuel cannot be fully evaluated because of the limited range of experimental data. This study shows that it is problematic to convert from commercial fuels to a thermochemically treated fuel and more experimental data is needed to evaluate the fuels combustion characteristics.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

10

Qviström, Johan. "Adderade råmaterial för produktion av biokol." Thesis, KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-251455.

Full text

Abstract:

Denna rapport undersöker ett antal biomassors lämplighet att användas vid tillverkning av biokolgenom långsam pyrolys. Detta har genomförts med hjälp av en litteraturstudie inklusive fallstudierför alla undersökta biomassor och det resulterade i två modeller. En för karaktärisering av biokoletskemiska och fysiska egenskaper vid varierande pyrolystemperatur. Den andra modellen beskriver ivilken utsträckning systemets energibehov är självförsörjande. Detta genom att undersöka reaktornsenergibehov vid olika temperaturer och uppehållstider i förhållandet till den energimängd som finnstillgänglig i pyrolysgasen. De biomassor som i första hand undersökts är fiberslam, ligninpellets,olivavfall, solrosskal och kaffesump. Utöver dessa har även cashewnötsskal, kokosnötskal, risskal ochmandelskal inkluderats för att bedöma deras lämplighet att användas av Stockholm Exergi.Litteraturstudien visade att det finns många parametrar hos både processen och biomassan sompåverkar kvaliteten på biokolet, fördelning av produkter och systemnyttor. Att kvantifiera inverkanav alla parametrar visade sig svårt på grund av brist på data, varför endast effekten avpyrolystemperaturen kunde modelleras. Modell 1 visar att biokol från nötskal generellt sett är avhögre kvalitet än de från till exempel kärnor, olika typer av halm och biomassor med hög fukt ochaskhalt. De flesta nötskal är enligt fallstudierna mer lämpade för processer med fokus på bioolja somhuvudsaklig produkt. Modell 2 visade att mandelskal och olivkärnor bör ge en energimässigtsjälvförsörjande process vid temperaturer över 400 °C.
This report investigates the feasibility of several types of biomass to be used as feedstock forproduction of biochar by slow pyrolysis. A literature review and case studies for all investigatedfeedstocks resulted in two models: one for the characterization of physical and chemical propertiesof biochar at different high treatment temperatures, and the other for determining to what degreethe system will be thermally self-sustaining, if at all. This by determining the energy required by thereactor in comparison to the energy available in the pyrolysis gas. The primary investigatedfeedstocks were: fibre sludge, lignin pellets, olive wastes, sunflower seeds and exhausted coffeeresidue. Additionally, cashew nut shells, coconut shells, rice husks and almond shells were alsoinvestigated to determine their suitability for future use by Stockholm Exergi. The literature reviewshowed that there are various process parameters or parameters within the composition of thefeedstock that effects both the quality of the produced biochar, product distributions, and benefitswithin the system. To quantify the effect of all the parameters proved difficult due to the lack ofdata. However, enough data regarding the effects of the treatment temperature was collected andcould be used for modelling. Model 1 showed that biochar produced from nutshells generallyproduced biochar of higher quality than biochar made from kernels, different types of straw andfeedstocks with high content of water and ash. Most nutshells would, according to the conductedcase study, be more suited for processes where the primary objective is production of bio-oil. Model2 showed that almond shells and olive kernels should generate a thermally self-sustaining process attemperatures above 400 °C.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

11

Astner, Måns. "Granskning av snabb pyrolys och hydropy- rolys för produktion av bioolja från trärester : Fyra undersökta tillverkningsmetoder med en teknisk och ekonomisk jämförelse." Thesis, Mittuniversitetet, Avdelningen för elektronikkonstruktion, 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:miun:diva-34302.

Full text

Abstract:

Världens klimat- och miljöproblem är ett av dagens stora utmaningar samtidigt som alla resurser ska räcka till ett drägligt liv för en växande befolkning. För att klara dessa utmaningar bör bland annat världens energisystem övergå till 100% förnybart, vilket innebär att tillförseln av fossil energi måste fasas ut och ersät- tas. Fossila bränslen är en ändlig resurs jämfört med biobränslen som kan agera substitut för att öka energitillförseln och minska miljöpåverkan. Denna rapport bygger på att utvärdera fyra företag som levererar teknik för att omvandla bio- massa till biokol, bioolja samt biogas genom en pyrolysprocess. Utvärderingen skall resultera i ett beslutsunderlag för en uppdragsgivare som vill producera bioolja från restprodukter i ett sågverk där val av leverantör främst ska utgå ifrån hur mycket bioolja som kan produceras samt med så hög kvalitet som möjligt. De fyra företagen som undersöks är Steeper Energy och Licella som levererar hydrpyrolysteknik samt BTG-BTL och Biogreen som levererar teknik för snabb pyrolys. Rapporten innehåller även en ekonomisk jämförelse mellan de två teknikerna snabb pyrolys och hydropyrolys. Undersökningen har visat att hydropyrolys ger den bästa slutprodukten men att snabb pyrolys är den mest ekonomiskt lönsamma. Steeper Energy anses vara den bästa kandidaten för än- damålet när det kommer till kvalité och kvantitet av produkt samt energieffekti- vitet.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

12

Nyberg, Ola. "Biokol : Förutsättningar för tillverkning av biokol genom pyrolys i Falu Energi och Vattens verksamhet." Thesis, Mittuniversitetet, Institutionen för ekoteknik- och hållbart byggande, 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:miun:diva-41847.

Full text

Abstract:

Biokol har potential att höja markens pH samt kan stabilisera tungmetaller. Dessutom kan biokol som grävs ner bidra till minskad koldioxidhalt i atmosfären. Andra användningsområden för biokol är bland annat i jordbruket för ökade skördar och som filtermaterial. Moderna pyrolysutrustningar kan tillverka biokol och omvandla överskottsenergin för tillverkning av fjärrvärme eller el. Detta medför att rökgaser tas omhand och utsläppen från processen renas. Certifiering enligt European Biochar Certificate medför att hållbar produktion av biokol säkras. Certifieringen innebär regleringar gällande hela processen från råvara till slutlig produkt. De restflöden som Falu Energi och Vatten skulle kunna producera biokol av idag är av trädgårdsavfallet. Fraktionen är ca 1500 ton och kan förväntas möjliggöra produktion av 365–420 ton biokol/år. Biokolet som framställs av dessa fraktioner förväntas kunna certifieras. Dock kommer förbehandling av fraktionerna krävas och det är viktigt att den görs på ett hållbart sätt. Fraktionen Bark har i denna undersökning inte klarat kraven för att tillverka biokol av, då barken bildar pålagring i reaktorn som den studerade utrustningen inte klarar. Avloppsslammet klarar kraven från pyrolystekniken, men fraktionen innehåller höga halter av tungmetaller samt är inte godkänd för certifiering. Att arbeta med biokolsproduktion i Falu Energi och Vattens verksamhet har potential att bidra till uppfyllandet av Agenda 2030 och de svenska miljömålen. De delar som rapporten berör är råvaror, pyrolysteknik och användningsområden. Utöver detta berörs även vilka potentiella vinster samt utmaningar som finns med integrering av biokolstillverkning i Falu Energi och Vattens verksamhet.
Biochar has the potential to raise soil pH and stabilize heavy metals. In addition, biochars that are dug down can contribute to reduced carbon dioxide content in the atmosphere. Other uses of biochar include agriculture for increased yields and as filter materials. Modern pyrolysis equipment can produce biochar and convert the excess energy for the production of district heating or electricity. This causes waste gases to be taken care of and emissions from the process purified. Certification according to the European Biochar certificate means that sustainable production of biochar is secured. The certification involves regulations regarding the entire process from raw material to final product. The material that Falu Energi och Vatten could produce biochar of today are the garden waste. The fraction is about 1500 tons and can be expected to enable production of 365 – 420 tonnes of biochar/year. Biochar produced by these fractions is expected to manage certification specifications. However, the pre-treatment of the factions will be required, and it is important that it is done in a sustainable manner. The fraction Bark has in this study not passed the requirements to produce biochar of, when the Bark forms the retention in the reactor that the studied equipment is not capable of. The sewage sludge meets the requirements of the pyrolysis teknik but the fraction contains high levels of heavy metals and is not approved for certification. Working with biofuel production in Falu Energi och Vattens activities has the potential to contribute to the fulfilment of Agenda 2030 and the Swedish environmental objectives. The parts covered by the report are raw materials, pyrolysis Teknik and applications. In addition to this, the potential benefits and challenges of integrating biochar production into Falu Energi och Vattens activities are also included.

2019-06-07

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

13

Agnesson, Sara. "Biokolsanvändningen i Sverige : Vad krävs för att svenska lantbruk, kommuner och trädgårdsindustrin ska börja använda eller utöka sin användning av biokol?" Thesis, Linnéuniversitetet, Institutionen för kulturvetenskaper (KV), 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:lnu:diva-100365.

Full text

Abstract:

The amount of carbon dioxide, CO2, in the atmosphere is continuously rising due to human emissions caused by combustion of fossil fuels and changing of land use. In a very short time several measures need to be taken in order to reduce the amount of CO2 in the atmosphere and thereby slowing down climate change as much as possible. The land use has changed considerably the last century with the biggest change in recent decades. This has led to that arable land all over the world has been depleted of nutrients with up to 75% in some regions. With a growing population worldwide and increased climate changes that threatens the arable land, something needs to be done to make sure we use the arable land in the most effective way. Biochar is one of the solutions to both these problems. By producing char out of biomass in high temperatures with minimized access to oxygen in a pyrolysis process you get biochar. This process releases less CO2 than a normal combustion process and the biochar becomes a carbon sink when it is put in the soil. With its porous structure biochar has a great ability to keep water and nutrients in the soil for a very long time and it also makes the soil porous with a great amount of oxygen, which the roots prefer. The purpose of this essay is to find out what the use of biochar looks like in Sweden and how the use could increase within the agriculture, the municipalities and within horticulture. With qualitative interviews and a quantitaive and qualitative survey this essay has come to the conclusion that four things are needed to increase the use of biochar in Sweden. First of all, more scientific research is needed on biochar and how this can be used in the best way since it is a new product and there are still much to learn. Secondly, an increased production in Sweden is needed since today´s demand is bigger than the supply. Thirdly, it is needed to be able to certify ones carbon sink in order to be able to sell carbon-sink-ceritficates to companies who would like to reduce their climate impact. Finally, more information on biochar is needed, in all stages. Producers need information to be able to start producing biochar and consumers need information in order to increase the demand and the interest of biochar.
Koldioxidhalten i atmosfären ökar ständigt till följd av människans utsläpp i samband med förbränning av främst fossila bränslen och förändrat markanvändande. På mycket kort tid behöver flera åtgärder vidtas för att minska koldioxidhalten i atmosfären och därmed bromsa klimatförändringarna i största möjliga mån. Markanvändningen har förändrats kraftigt det senaste århundradet med den största förändringen de senaste decennierna, vilket har lett till att åkermark över världen har utarmats näringsmässigt med upp till 75% på vissa platser. Med en växande befolkning i världen och ökade klimatförändringar som hotar jordbruksmarken behöver något göras för att effektivisera den jordbruksmark som finns. Biokol är en av lösningarna på båda de här problemen. Genom att producera kol av biomassa under hög värme utan syretillgång i en s.k. pyrolysprocess skapar man biokol. Denna produktionsprocess avger mindre koldioxid än en vanlig förbränning hade gjort, samtidigt som biokolen binder kol i marken när man lägger det i jorden och därmed bildar en kolsänka. Med sin porösa struktur har biokolet stor förmåga att hålla näring och vatten kvar i jorden under lång tid och bidrar även till en porös markstruktur med mycket syre där rötter trivs. Biokol bidrar därmed både till att minska koldioxidhalten i atmosfären och till att skördarna på våra åkrar ökar och att våra stadsplanterade träd trivs bättre. Uppsatsens syfte är att ta reda på hur biokolsanvändningen ser ut i Sverige idag och att även komma fram till vad som skulle krävas för att öka biokolsanvändningen inom det svenska lantbruket, kommunerna och trädgårdsnäringen. Genom kvalitativa intervjuer och en kvalitativ och kvantitativ enkät har den här uppsatsen kommit fram till att det som krävs för att öka användningen av biokol i Sverige är främst fyra saker. Först och främst att mer forskning på biokol och dess användningsområden görs eftersom det är en ny produkt där mer kunskap behövs för att användningen av biokol ska göras på bästa sätt. Det behövs även en ökad produktion av biokol i Sverige eftersom efterfrågan idag är större än utbudet. Vidare krävs att det blir enkelt att få sin kolsänka certifierad så att den kan säljas på en marknad där företag som vill klimatkompensera kan köpa ”kolsänkecertifikat” samtidigt som certifikatet blir ett ekonomiskt incitament till att producera biokol. Slutligen krävs mer information om biokol i alla led. Producenter behöver få mer information för att vilja starta produktion av biokol och konsumenter behöver information så att intresset och marknaden för biokol ökar.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

14

Atalla, Ili, and Gabriel Kurt. "Development of biochar in Sweden : A study on the agricultural effects of biocharthrough an international comparison." Thesis, KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-281989.

Full text

Abstract:

Biochar represents a new approach to fight global warming through its ability to reduce carbon dioxide emissions by carbon fixation. It has been proven to be efficient in increasing harvest through the effects of increasing WHC, pH level and the uptake of nutrients. Sweden has 12 biochar production facilities and therefore represents an interesting biochar developer. In this report, Different field studies on the use of biochar were compared both in Sweden and internationally. The field studies were identified based on crop type, soil type, climate, feedstock and pyrolysis method. Stockholm Stad was even observed as a consumer of biochar that is supplied by Stockholm Exergi in Sweden. Varying results have been observed on effects of biochar, mainly due to the different conditions in which it is applied. Due to the variable effects of biochar on the observed factors, it is recommended for the capability to customise the biochar by choosing the specific pyrolysis method and the type of feedstock. To have a better understanding and ability to customise biochar more extensive information is needed on biochar use and application in different areas. Biochar seems to respond most effectively to nutrient poor soils in both agriculture and forestry. Tropical and boreal forest seem to benefit the most from biochar application compared to temperate zones.
Biokol fungerar som en kolsänka och är en metod att bekämpa klimatförändringar. Det har även visat sig vara effektiv inom jordbruk då den ökar skörden genom att förbättra jordens vatten hållfasthet,näringsupptag samt öka pH. Sverige är ledande i biokol med 12 producerande faciliteter och därmed incitament att utveckla biokol. I rapporten jämförs olika fältstudier i Sverige och internationellt. Fältstudierna var baserade på grödan, jordtyp, klimat, råmaterialet och pyrolys metoden. Varierande resultat har observerats kring biocools användning och detta beror på de olika faktorerna där biokol applicerats. Därmed rekommenderas det att biokol skräddarsys genom bland annat specifik pyrolys metod och råmaterial. Mer omfattande information kring biokol använding i olika området krävs för att kunna skräddarsy biokol. Biokol verkar dock mest effektiv inom näringsfattiga områden både inom jordbruk och skog,specifikt boreala och tropiska zoner.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

15

Karlsson, Charlotte. "Utvärdering av potential hos organiska restmaterial för avsättning i form av biokol." Thesis, KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik, 2019. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-259366.

Full text

Abstract:

Runtom på den svenska marknaden finns olika strömmar av restmaterial som idag ofta uppfattas som avfall. För att uppnå ett mer cirkulärt samhälle finns förhoppningen om att dessa restmaterial skulle kunna nyttjas i en ny applikation och anses som en resurs istället för ett avfall. Biokol, ett kolrikt material skapat genom pyrolys av biomassa, har potential att innebära en högvärdig avsättning för vissa av dessa restmaterial. För att kunna säkerställa kvaliteten på det producerade biokolet för avsedd användning, har en metod nyttjats som kopplar samman materialets egenskaper, biokolets egenskaper och funktioner och lämpliga applikationer. Utvecklingen av en sådan metod kan innebära ett sätt för potentiella tillverkare av biokol att hitta en ny avsättning för sitt restmaterial och säkra att kunderna får rätt produkt för avsedd applikation. En utvärdering av de potentiella ekonomiska och miljömässiga fördelar som en produkt i form av biokol kan bidra med har även genomförts. Efter en genomförd intervjustudie valdes ett restmaterial ut för fördjupad analys; finfraktionen från utsiktat flis av returträ. Idag hanteras flis av returträ huvudsakligen genom förbränning, men potentiella förändringar i hanteringen av detta material kan uppstå inom en snar framtid. Finfraktionen i materialet medför problem under förbränning både genom slitage och korrosion på utrustning och genom brandrisker vid lagring. På grund av denna problematik förutspås att en utsiktning av denna finfraktion, som kan utgöra upp emot 20% av materialet, kan bli aktuellt. En förändring av kraven från mottagande förbränningsanläggningar kan medföra att ett restmaterial snabbt uppkommer i stora volymer, ett restmaterial som saknar avsättning. Genom att undersöka egenskaperna hos denna returträ-finfraktion kunde uppskattningar göras gällande de egenskaper som det tillverkade biokolet skulle komma att få, vilka funktioner kolet kan fylla och vilka applikationer som skulle kunna vara passande. En koppling kunde därmed göras mellan restmaterialets inneboende egenskaper och de kvalitetskrav som ställs på olika användningsområden. Den egenskap hos materialet som medförde störst problematik var innehållet av tungmetaller, med ursprung ifrån tryckimpregnerat returträ eller de färger som använts vid behandling av materialet. För att kringgå problematiken kopplat till innehåll av metaller föreslogs en tillverkning genom flash-pyrolys där en stor del av ingående restmaterial omvandlas till pyrolysolja. Studier har visat att genom denna tillverkning kan en olja med lågt innehåll av metaller produceras genom att metallerna istället koncentreras i kolet. Detta innebär dock att kolet inte uppfyller de krav som ställs för att kallas biokol, men ger en stor fördel genom att metallerna binds starkt in i kolstrukturen och på så sätt blir mindre biotillgängliga. Genom pyrolys minskar också volymen av materialet som behöver hanteras. Den applikation som ansågs mest lämplig, för kolet producerat ifrån finfraktionen av returträ, var kolfilter vid rening av avloppsvatten, som ersättning för aktivt kol. Då metallerna är starkare bundna i kolet, jämfört med ingående biomassa, anses kolet fortsatt lämpligt som filtermaterial. Vid jämförelse av miljöpåverkan och energiåtgång vid tillverkning av de olika alternativen framgick det att kol ifrån returträ har en mindre klimatpåverkan gentemot aktivt kol, samtidigt som adsorptionskapaciteten av olika metaller inte skiljde sig åt markant. För de kunder som skulle köpa in denna produkt finns även en fördel i en minskad inköpskostnad då pris för kol producerat från biomassa är ungefär hälften av priset för aktivt kol. Svårigheter som fortsatt måste hanteras är dock sluthanteringen av produkten efter användning, experimentella studier som bekräftar egenskaper och adsorptionskapacitet, samt en mer djupgående ekonomisk utvärdering för att säkerställa att potentiella tillverkare kan finna en lönsamhet i denna hantering av sitt restmaterial.
In different locations on the Swedish market, streams of residual products exist, which today usually are perceived as waste. To be able to reach a more circular society there is a hope of finding a way to use these residues in a new application, to see the material as a resource instead of waste. Biochar, a material with a high carbon content that is created through pyrolysis of biomass, has a potential to create a high-value outlet for some of these residues. In order to secure the quality of the produced biochar for the designated application, a method has been utilized that links the characteristics of the material, the characteristics and functions of the biochar and potential applications. The development of this kind of method can pose a way for potential manufacturers of biochar to find a new outlet for their residues and secure that the customers receive the right product for the attended application. An evaluation of the potential financial and environmental benefits that a biochar product can contribute with has also been conducted. After a series of interviews had been conducted, a residual product was chosen for further in-depth analysis; the fraction of wood waste that consists of finer particles. Today waste wood chips are generally being handled through incineration, however, possible changes regarding the handling of this material might soon emerge. The finer part of the material causes problems for the incineration through wearing and corrosion of equipment, as well as posing a fire hazard during storage. Due to these problems there are predictions that changed demands regarding the separation of this wood waste fraction, which can make up 20% of the material, could emerge. Changed demands from the recipient of the material can cause this residual stream to quickly appear in large quantities and without suitable outlet. Through examination of the characteristics of the material, assessments could be made regarding the characteristics of the produced biochar, which functions the char could fill and which applications that might be suitable. A connection could be made between the characteristics of the original material and the quality demands that exists for different applications. The most problematic characteristic of the material to overcome was the content of metals, originating from treated wood. To overcome this problem, manufacturing through flash-pyrolysis was suggested, were a large part of the ingoing material is converted into pyrolysis oil. Previous studies have shown that an oil with a low content of metals could be produced through this method, as the metals are instead concentrated in the char. Unfortunately, this means that the produced char does not qualify as biochar, due to a too high content of metals, but gives an advantage since the metals are less bioavailable through their bonds with the char structure. Through pyrolysis the quantity of material that needs to be handled is reduced. The most suitable application, for the char produced from the finer fraction from wood waste, was chosen to be as a carbon filter for cleaning of wastewater, as a substitution for activated carbon. Since the metals are more strongly bonded to the char, compared to the biomass, the char can still be considered suitable for a filter application. By comparison of environmental and energy demands at production of the two materials it was shown that wood waste char had less environmental impacts than activated carbon, while the adsorption capacity for different metals was not remarkably different between the two materials. For the customers, buying this product, there is also an advantage in the financial aspect due to the price of wood waste char being about half the size of the price for activated carbon. Difficulties that still needs to be overcome are the final handling of the product, after it has been used in the application, experimental studies that can confirm the characteristics and adsorption capacity, as well as a more thoroughly conducted financial evaluation to ensure that potential manufacturers can achieve financial gain in this way of handling their residues.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

16

Johansson, Andreas. "Har svenskt biokol ett hål att fylla." Thesis, Malmö högskola, Fakulteten för kultur och samhälle (KS), 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mau:diva-22335.

Full text

Abstract:

Med målet att undersöka huruvida Sveriges planer för biodrivmedeltillverkning är tillräckligt väl underbyggd har denna uppsats fokuserat på att undersöka vad biokol är, hur det produceras och vilka egenskaper det besitter. Biokol och biodrivmedel har därefter jämförts och analyserats ur hållbara dimensioner, så som ekologiska, sociala och ekonomiska, med tillägget att fungera som bistånd.Trots goda karaktärsdrag hos biodrivmedel och en hög självförsörjningsgrad i Sverige så pekar resultaten av denna uppsats mot att Sverige snarast bör tillsätta en offentlig utredning med fokus på biokol och att denna utredning undersöker om produktion kan ske i samverkan med biodrivmedel.Biokol har visat sig inneha en oerhörd potential som jordförbättrare och avfallshanterare, vilket gynnar biståndsidén. Det är dessutom synnerligen potent som en motkraft mot global uppvärmning till följd av ökande atmosfäriskt koldioxid och dess tillverkning bidrar dessutom med goda egenskaper vad gäller energieffektivitet och synergisamverkan med aktörer som kräver uppvärmning.
With the aim to investigate whether Swedens plans for biofuel production is sufficiently substantiated, this paper has focused on researching what biochar is, how it is produced and what characteristics it possesses. Biochar and biofuel has then been compared and analysed from sustainable dimensions, such as ecological, social and economic, with the addition of the potential as aid.Despite the beneficial traits of biofuel, and a high level of self-sufficiency in Sweden, the results of this article points towards the recommendation that Sweden as soon as possible appoints an official investigation focusing on biochar, and that this investigation also concentrates on researching whether biochar can be produced in conjunction with biofuels.Biochar has proven to possess enormous potential as soil improvement and waste disposer, which benefits the idea of it working as foreign aid. It is also particularly potent as a counter to the rising levels of atmospheric carbon dioxide with it’s consequence of global warming. Its production contributes to great opportunities concerning energy efficiency and synergistic interaction with actors who requires a lot of heating.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

17

Norberg, Samuelsson Lina. "Isoconversional analysis for the prediction of mass-loss rates during pyrolysis of biomass." Doctoral thesis, KTH, Energiprocesser, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-187469.

Full text

Abstract:

Biomass is the only renewable carbon source that can compete with fossil energy sources in terms of production of materials, chemicals and fuels. Biomass can be transformed into charcoal, liquid and gas through pyrolysis, i.e. pure thermal decomposition. By changing the pyrolysis conditions either solid, liquid or gaseous fractions can become the main product and pyrolysis is thus a very versatile process. Pyrolysis is also the first step in combustion and gasification, two important thermal processes in our society. The importance of biomass pyrolysis has led to extensive research in this area but due to the complexity of the process there is still no general understanding of how to describe biomass pyrolysis, which is essential in order to optimize thermal processes. The research presented in this thesis thus aims at finding a simple yet accurate way to model the decomposition rate of biomass during pyrolysis. Thermogravimetric analysis, a well known method that is simple to use, was chosen to collect the experimental data used for kinetic evaluation. The reaction kinetics were derived using two different model-free, isoconversional methods, i.e. the non-linear form of the Friedman method and the incremental, integral method ofVyazovkin. By using these two methods and experimental data, complete reactionrate expressions could be derived for commercial cellulose, Norway spruce and seven different samples originating from kraft cooking, the most common process to produce pulp for the paper industry. The derivation of model-free rate expressions have never been performed before for these materials and since the rate expressions are model-free, no assumptions or knowledge about the pyrolysis reactions were required. This is a great advantage compared to the commonly used model-fitting methods that rely on information about these aspects. All therate expressions were successful in predicting mass-loss rates at extrapolated pyrolysis conditions. This is a clear indication of the soundness of the methodologypresented in this thesis.
Biomassa är den enda förnybara kolkällan som kan konkurrera med fossila energikällor när det gäller produktion av material, kemikalier och bränslen. Biomassakan omvandlas till biokol, bioolja och gas med hjälp av pyrolys, dvs termisk nedbrytning. Genom att variera de processförhållanden som råder under pyrolysen kan man få antingen fast, flytande eller gasfasiga ämnen som huvudprodukt, något som gör pyrolys väldigt flexibelt. Utöver detta är pyrolys även betydelsefull vid förbränning och förgasning, två viktiga processer i dagens samhälle. Vikten av biomassapyrolys har resulterat i omfattande forskning inom området men pga biomassas komplexa natur råder det ännu ingen enighet gällande hur biomassapyrolys bör modelleras. Detta försvårar utveckling och optimering av termiska processer matade med biomassa. Forskningen som presenteras i denna avhandling fokuserar således på att finna en enkel men noggrann metod för att beskriva hastigheten med vilken biomassa bryts ned under pyrolys. Termogravimetrisk analys, en vanligt förekommande metod som är enkel att använda, valdes för att samla in experimentell data som kan användas för att undersöka hastigheten för termisk nedbrytning, dvs kinetiken. Två olika metoder som på engelska går under benämningen “model-free” och “isoconversional” har använts, nämligen den icke-linjära formen av Friedmans metod och den stegvisa, integrala metoden som utvecklats av Vyazovkin. Genom att använda dessa två metoder och experimentell data kunde kompletta reaktionshastighetsuttryck tas fram för kommersiell cellulosa, gran och sju olika material framställda genom sulfatprocessen, den idag vanligast förekommande pappersmassaprocessen. Pyrolyskinetiken för dessa material har aldrig tidigare analyserats med dessa två metoder och fördelarna med metoderna gjorde det möjligt att bestämma hastighetsuttryck utan någon kunskap om de pågående reaktionerna. Detta är en viktig fördel jämfört med andra metoder som är beroende av sådan information. Alla framtagna reaktionshatighetsuttryck kunde användas för att framgångsrikt förutsäga minskningen av massa vid extrapolerade pyrolysförhållanden. Detta är en tydlig indikation på att metoden använd i denna avhandling fungerar väl.

QC 20160524

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

18

Duman, Isa. "Coke characterization on HZSM-5, Fe/ZSM-5, Ni/ZSM-5, and Fe-Ni/ZSM-5 from Catalytic Fast Pyrolysis of Biomass." Thesis, KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), 2018. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-226910.

Full text

Abstract:

The combustion of fossil fuels has for a long time been a problem from an environmental and sustainability point of view, especially when it comes to the emissions of atmospheric carbon dioxide. The environmental concern has for instance shifted the attention towards finding new sustainable alternatives for producing chemicals and fuels, as a substitute to today’s dependence on fossil based crude oil. Catalytic Fast Pyrolysis of biomass is an excellent way to produce valuable chemicals and fuels using renewable resources. However, the process has some drawbacks, for example rapid deactivation of catalysts due to coke formation. Little is known about the characteristics of the formation of catalytic coke from pyrolysis processes, which should be a vital concern in future industrial processes. This thesis is dedicated to investigate the chemical coke characteristics found on zeolitic catalysts. Four zeolites of the type ZSM-5 were chosen for this thesis to deduce any chemical differences in the coke: HZSM-5, Fe/ZSM-5, Ni/ZSM-5, and Fe-Ni/ZSM-5. The coke were characterized by TGA, GC/MS, and FTIR. The results show that Fe/ZSM-5 produced the highest amount of coke compared to the other zeolites, where HZSM-5 had the lowest amount of coke formation. The coke consisted mainly of aromatic and cyclic hydrocarbons, dominated by polycyclic aromatic hydrocarbons. The content of ketones and alcohols in the coke found on HZSM-5 was higher compared to the metal-doped zeolites, while the formation of naphthalenes was lower. The FTIR results also show that coke was mainly comprised of aromatic hydrocarbons. However, traces of alkanes and alkenes reveal that the coke may have a greater variety than the GC/MS analysis suggests. The results show interesting features when metals are introduced to the zeolitic structure, at least when it comes to coke formation. The metal-doping of zeolites certainly seems to alter the chemistry of the catalytic reactions, compared to the parent zeolite. The differences in the chemical characteristics found in the coke are certainly interesting, and it could mean that the chemistry of the bio-oil also varies depending on the metals chosen for the ZSM-5. The new properties that metals introduce to the parent catalyst may open up new possibilities in industrial catalytic processes, and allow industries to take more advantage of the great benefits that biomass has to offer.
Förbränning av fossila bränslen har under lång tid utgjort ett problem ur miljö- och hållbarhetssynpunkt, i synnerhet gällande utsläppen av koldioxid. En större miljömedvetenhet har gett upphov till sökandet efter nya råvaror för att framställa bränslen och kemikalier, utan att förlita sig på fossil råolja. Katalytisk pyrolys av biomassa är ett utmärkt sätt att framställa värdefulla kemikalier från förnybara källor. Processen står dock inför en del tekniska utmaningar, bland annat en snabb deaktivering av använda katalysatorer genom koksning. Målet med detta examensarbete är att undersöka den kemiska sammansättningen av koks, som bildats på zeolitkatalysatorerna. Mer specifikt, att försöka undersöka huruvida den kemiska sammansättningen av koks skiljer sig mellan katalysatorn HZSM-5 och metalldopad HZSM-5. Fyra katalysatorer valdes för detta examensarbete, nämligen HZSM-5, Fe/ZSM-5, Ni/ZSM-5 och Fe-Ni/ZSM-5. Kokset har analyserats genom termogravimetrisk analys (TGA), gaskromatograf kopplad med en masspektrometer (GC/MS), samt Fourier-transform-infraröd-spektroskopi (FTIR). Resultaten visar att Fe/ZSM-5 bildade en större mängd koks jämfört med de andra zeoliterna, varpå HZSM-5 hade lägst halt koks. Utöver detta bestod kokset till största del av aromatiska- och cykliska kolväten, speciellt polycykliska aromatiska kolväten. Innehållet av ketoner och alkoholer i kokset var störst för HZSM-5, medan bildandet av naftalenföreningar ökade för de metalldopade zeoliterna. FTIR-analysen gav även upphov till signaler som är signifikanta för både alkaner och alkener. Därför kan det innebära att kokset innehar en större kemisk variation än vad GC/MS-analysen påvisade. Resultaten visar intressanta egenskaper hos metallmodifierade zeoliter, i synnerhet gällande koksbildning. Det verkar som att de metalldopade zeoliterna påverkar de katalytiska reaktionerna som sker i katalysatorn, jämfört med den obehandlade katalysatorn. Skillnaderna i den kemiska sammansättningen hos kokset för de olika katalysatorerna är definitivt intressant och kan indikera att det även kan föreligga skillnader i den kemiska sammansättningen hos bio-olja, beroende på vilken metall ZSM-5 har behandlas med. De nya egenskaperna som metaller bidrar med till ZSM-5 kan öppna upp nya möjligheter i industriella katalytiska processer, vilket även kan medföra att industrier bättre kan ta tillvara på de fantastiska egenskaper biomassa innehar.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

19

Gustavsson, Nadja. "'Indianernas svarta jord' i dagens odling : Hur man tillverkar och använder sig av förkolnat växtmaterial i en fritidsodling." Thesis, Högskolan i Gävle, Akademin för teknik och miljö, 2010. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-8085.

Full text

Abstract:

Studien förklarar vad terra preta är och hur man med enkla medel kan använda sig av terra preta i sin fritidsodling. Studien baseras på litteraturstudier men även genom ett studiebesök och egna praktiska experiment har jag fått ökad förståelse och kunskap om ämnet. Arbetet redovisar vad terra preta är ur historiskt perspektiv, dagens användning av terra preta och pågående forskning. I Resultatet presenteras två förslag med illustrationer och text på hur man kan tillverka biokol i pyrolysanläggningar. Därefter bearbetas frågeställningen hur man kan använda sig av biokol i sin odling. Syftet med arbetet är att underlätta för den som är intresserad av att odla med terra preta att få sammanställd information om hur man kan gå till väga praktiskt.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

20

Persson, Ludvig. "Biokol : Produktion och användning." Thesis, Linnéuniversitetet, Institutionen för byggd miljö och energiteknik (BET), 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:lnu:diva-105066.

Full text

Abstract:

Syftet med rapporten är att undersöka olika metoder för hur biokol kan produceras. Det utfördes med hjälp av litteratursökning och intervjuer. Pyrolys ansågs vara den bästa metoden för att producera den typ av biokol som kan förbättra markkvalitén och fungera som kolsänka. Pyrolys är en metod som bryter ner organsiskt material i syrefri miljö och producerar biokol, pyrolysgaser och bioolja. Utbytet av produkter beror främst på processparametrarna. Den metod som valdes för vidare granskning var processen med en Pyreg-reaktor, eftersom det är en vanlig metod i andra anläggningar i Sverige. Intresset för biokol skulle också undersökas för att ta reda på om det är lönsamt att bygga en anläggning för produktion av biokol. Det visade sig finnas visst intresse och kommer att växa mer och mer de kommande åren.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

21

Malhotra, Jaskaran Singh. "Carbon materials from biomass for supercapacitors." Thesis, KTH, Tillämpad fysik, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-285494.

Full text

Abstract:

The fast pyrolysis plant at RISE – ETC, Piteå produces carbon rich chars in bulk from various sources of biomass as feedstock. These in-house manufactured carbon rich chars were upgraded via pyrolysis as well as chemical activation using KOH to enhance their potential as an electrode material for supercapacitors. Commercial activated charcoal (Merck) was also studied and used as a yardstick for comparing performance of our materials. Investigations using EDX show enrichment in carbon content and very low amounts of impurities in the materials prepared from wood char after specific treatments for upgrading. Two-electrode coin cell apparatus with an aqueous electrolyte was used to determine the electrochemical performance of these materials. Wood char after KOH activation shows a high specific capacitance of ~105 Fg-1 at 2 Ag-1 in galvanostatic charge discharge measurements which outperformed activated charcoal used in this study (~68 Fg-1 at 2 Ag-1). This material was tested in a wide range of conditions (current density ranging from 0.1 Ag-1 to 10 Ag-1) and showed specific capacitance from ~90 Fg-1 (for 10 Ag-1) up to ~118 Fg-1 (for 0.1 Ag-1). Fatigue testing for >20000 cycles showed a remarkably high retention (>96%) of capacitance. Currently, most commercial supercapacitors use activated carbon materials prepared from coconut shells as the active electrode material which are not native to Sweden. In this study, we upgrade wood chars produced at RISE – ETC from biomass sources obtained locally (Sweden and Scandinavia) and demonstrate their applicability as supercapacitor electrode materials.
Den snabba pyrolysanläggningen vid RISE - ETC, Piteå, producerar kolrika kol i bulk från olika källor till biomassa som råvara. Dessa interna tillverkade kolrika karaktärer uppgraderades via pyrolys samt kemisk aktivering med hjälp av KOH för att förbättra deras potential som ett elektrodmaterial för superkondensatorer. Kommersiellt aktivt kol (Merck) studerades och användes som en måttstock för att jämföra våra materials prestanda. Undersökningar med EDX visar berikning av kolinnehåll och mycket låga mängder föroreningar i material som framställts av träkol efter specifika behandlingar för uppgradering. Tvåelektrodmyntcellapparater med en vattenhaltig elektrolyt användes för att bestämma den elektrokemiska prestandan hos dessa material. Träkol efter KOH-aktivering visar en hög specifik kapacitans på ~ 105 Fg-1 vid 2 Ag-1 i galvanostatiska laddningsurladdningsmätningar som överträffade aktivt kol som användes i denna studie (~ 68 Fg-1 vid 2 Ag-1). Detta material testades under ett stort antal betingelser (strömtäthet från 0,1 Ag-1 till 10 Ag-1) och visade specifik kapacitans från ~ 90 Fg-1 (för 10 Ag-1) upp till ~ 118 Fg-1 (för 0,1 Ag-1). Trötthetstestning för > 20000 cykler visade en anmärkningsvärt hög retention (> 96%) av kapacitansen. För närvarande använder de flesta kommersiella superkondensatorer aktivt kolmaterial framställt av kokosnötskal som det aktiva elektrodmaterialet som inte är hemma i Sverige. I den här studien uppgraderar vi träkolor som produceras vid RISE - ETC från biomassakällor erhållna lokalt (Sverige och Skandinavien) och visar deras användbarhet som superkapacitorelektrodmaterial.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

22

Munoz, hoyos Mariana. "Contribution à la compréhension du procédé de spray pyrolyse par une double approche modélisation/expérience." Thesis, Limoges, 2017. http://www.theses.fr/2017LIMO0081/document.

Full text

Abstract:

Des poudres céramiques multiéléments dans le système Si/C/N peuvent être obtenues avec le procédé de spray pyrolyse. Les paramètres de synthèse et leur influence sur la composition et la morphologie de poudres obtenues a fait l’objet de précédentes études. Toutefois, les mécanismes de décomposition et de recombinaison des espèces dans la zone de réaction restent inconnus. Cette étude vise à approfondir la compréhension du procédé, de la formation de l’aérosol jusqu’aux mécanismes de formation des particules solides. Ainsi, la caractérisation de l’aérosol par ombroscopie laser, couplée à la mise en place d’un modèle numérique du transport et traitement des gouttes du précurseur au sein du dispositif, a permis l’identification de distributions en taille de gouttes de type bimodal jusqu’à leur entrée en zone de réaction. Cette double approche a également permis de vérifier l’effet des phénomènes physiques et hydrodynamiques sur les distributions en taille des gouttelettes lors de leur transport vers la zone réactionnelle. L’introduction d’une distribution bimodale dans le four de pyrolyse permet d’envisager un mécanisme de décomposition du précurseur en deux étapes, lié à la taille des gouttelettes. Cette hypothèse combinée à l’étude de décomposition du précurseur Hexaméthyldisilazane à haute température a permis de proposer des mécanismes de formation de poudres dont la composition chimique varie selon l’atmosphère de synthèse utilisée
Multielement ceramic powders in the Si/C/N system could be obtained by spray pyrolysis process. Synthesis parameters and their effect on powder chemical composition and morphology have been already studied. Nevertheless, the mechanisms of precursor decomposition and gas phase species recombination that take place in the reaction zone are still unknown. The aim of this study is the comprehension of the process, from the aerosol generation to the solid powders formation mechanisms. The shadowgraphy technique was used to characterize the spray, and coupled with the implementation of a numerical model of droplets transport and treatment through the device allowed to identify bimodal size distributions at the furnace entrance. This double approach let confirm the effect of physical and hydrodynamic phenomenon in drop size evolution. The introduction of a bimodal distribution into the pyrolysis furnace allows to consider a precursor decomposition mechanism in two steps, depending on the drop sizes. This hypothesis combined to the study of precursor decomposition at high temperature led to the proposal of powder formation mechanisms in which their chemical composition varies with the synthesis atmosphere

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

23

Bydén, William, and David Fridlund. "Carbon Negative Heat and Power with Biochar Production : An Economic Analysis of a Combined Pyrolysis and CHP plant." Thesis, KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-279608.

Full text

Abstract:

On the fourth of November 2016, The Paris Agreement entered into force, stating that nations worldwide should pursue efforts to limit the global temperature increase to 1,5 °C. Since then, the Intergovernmental Panel on Climate Change has specified that carbon dioxide removal, such as biochar sequestration, is necessary to achieve this goal. Biochar is a solid and porous material, rich in carbon, produced when biomass undergoes a process called pyrolysis and can, if buried in soil, sequester carbon for hundreds or even thousands of years while at the same time acting as a soil amendment. When biomass is pyrolyzed to produce biochar, a pyrolysis gas is also produced, which can be used to generate both heat and electricity. This thesis investigates if constructing and operating a plant, called a combined pyrolysis and CHP plant, which combines biochar production with heat and electricity generation, could be economically feasible and thus be an effective method for carbon dioxide removal. The findings show that constructing and operating a combined pyrolysis and CHP plant can be economically feasible. However, the economic feasibility is greatly affected by the price of biochar as a soil amendment product. The biochar market is also an undeveloped market, making price estimates of biochar far from accurate. Another factor that could significantly affect the economic feasibility of the plant is the fraction of carbon in biochar, which can be accounted for as sequestered. A higher fraction means that significantly more governmental support can be given to provide financing of the plant as well as potential revenue from carbon credits could increase. The capital cost of constructing the plant is also a factor with high uncertainty, which has a substantial effect on the economic feasibility. From this thesis, it is concluded that more research regarding the biochar market, as well as the capital costs of constructing the plant, is needed. More research could further ascertain whether or not the plant could be economically feasible and thus, an effective method for carbon dioxide removal.
Den fjärde november 2016 trädde Parisavtalet i kraft vilket uppgav att länder över hela världen ska sträva efter att begränsa den globala temperaturökningen till 1,5 grader Celsius. I enlighet med detta mål har FN:s mellanstatliga klimatpanel, IPCC, specificerat att koldioxidavlägsnande åtgärder, såsom kolinlagring genom produktion av biokol, är nödvändigt. Biokol är ett fast och poröst material, rikt på kol, som produceras när biomassa genomgår en process som kallas pyrolys. Om biokol blandas ner i jord kan det binda kol i hundratals eller tusentals år samtidigt som det fungerar som jordförbättrare. När biomassa pyrolyseras produceras också en pyrolysgas som kan användas för att generera värme och elektricitet. Det här examensarbetet undersöker om det kan vara ekonomiskt genomförbart att bygga och driva en anläggning, benämnd en kombinerad pyrolys- och kraftvärmeanläggning, som kombinerar biokolsproduktion med värme- och elproduktion för att avlägsna koldioxid från atmosfären. Resultaten från arbetet visar att det kan vara ekonomiskt genomförbart att bygga och driva en kombinerad pyrolys- och kraftvärmeanläggning. Den ekonomiska genomförbarheten påverkas dock i hög grad av priset på biokol som jordförbättringsprodukt. Marknaden för biokol är dessutom outvecklad vilket gör att priset för biokol osäkert. En annan faktor som i hög grad skulle kunna påverka den ekonomiska genomförbarheten för anläggningen är andelen kol i biokol som kan anses vara lagrad. En högre andel innebär att betydligt mer statligt stöd kan ges för att finansiera anläggningen samt att potentiella intäkter från kolkrediter kan öka. Kapitalkostnaderna för att bygga anläggningen är också en faktor med hög osäkerhet som har stor effekt på den ekonomiska genomförbarheten. Från detta examensarbete dras slutsatsen att mer forskning kring biokolsmarknaden samt kring kapitalkostnaderna för att bygga anläggningen behövs. Detta behövs för att ytterligare fastställa den ekonomiska genomförbarheten hos en sådan anläggning för att avlägsna koldioxid från atmosfären.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

24

Hector, Martin. "Framställning av gas för el- och värmeproduktion." Thesis, Halmstad University, School of Business and Engineering (SET), 2008. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hh:diva-1745.

Full text

Abstract:

Kan man producera brännbar gas av biobränsle i en småskalig anläggning? Kan

detta göras till en rimlig kostnad? Är det möjligt för en privatperson installera

förgasningsanläggningen själv eller krävs det en fackman? Skulle man kunna göra

gas av sitt trädgårdsavfall?

Svaret på dessa frågor är ja, det går.

Men om man vill göra det på ett säkert och miljövänligt sätt är svaret tyvärr nej.

Detta gäller i alla fall den anläggningen som detta arbete handlar om.

Tack vare Compower i Lund så kunde jag få tillgång till en kinesisk ”stalk gasifier”

Målet var att med denna panna framställa och analysera den gas som produceras

från biobränslen (gengas). Gasen skulle i bästa fall kunna användas i Compowers

microkraftverk för el och värmegenerering.

Efter installation och uppstart såg det lovande ut. Brännbar gas producerades efter

ca 20 min och gasen brann fint. Bränslet bestod då av en blandning mellan pellets

och flis.

Vid samtliga prov brinner gasen med klarblå låga och ingen synlig rök finns i

samband med förbränningen.

Pga. skrubber funktionen blir lågan pulserande

Det visade sig dock efter en stunds eldning att flisen var för blöt och tjärbildning

uppstod i pannan.

Efter nedstängning upptäcktes porositeter i fläkthusets gods och tjära hade läckt ut

på golvet.

Vid eldning nr. 2 användes endast pellets och det fungerade bra tills det visade sig

att askan från pelletsen tillsammans med tjäran bildade en sörja och chokade

luftgenomströmningen så att ingen gas kunde ta sig igenom utan tvingades ut

igenom luftintaget.

När vi senare kom in på emissionsmätningarna så visade det sig att vi inte kunde

mäta alla ämnena i gasen innan dess att vi förbrände den. Vi fick istället inrikta oss

på att mäta emissionerna efter det att vi tänt gasen. Detta gav oss rimligare världen

om än höga. Efter den sista eldningen, eldning nr 3, kunde vi konstatera att så länge

pannan eldades som den skulle så fungerade den bra, dock var CO-emissionerna

höga. När det gällde stängning så var det inte lika enkelt och det fanns även en stor

risk för utsläpp av koloxid vilket alltid bör undvikas.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

25

Melzer, Michael. "Valorisation énergétique des sous-produits agricoles en zone sub-saharienne : pré-conditionnement de la biomasse par pyrolyse flash." Thesis, Compiègne, 2013. http://www.theses.fr/2013COMP2098/document.

Full text

Abstract:

L’Afrique de l'Ouest manque de ressources naturelles pour la production d'énergie. Les sous-produits agro-industriels comme les coques d’anacarde (CNS), les tourteaux de jatropha et de karité ont été identifiés comme des ressources disponibles et facilement mobilisables à des fins énergétiques. Ces biomasses se caractérisent par de fortes teneurs en extractibles (baume de cajou=CNSL ou triglycérides), sources de fumées toxiques en combustion. La thèse visait à évaluer la pertinence de la pyrolyse rapide comme procédé alternatif pour ces ressources, etplus particulièrement à établir l'impact des extractibles sur les rendements, la composition et la stabilité des bio-huiles. Les biomasses ont été dérivées en échantillons couvrant la gamme entière des teneurs en extractibles (tourteau déshuilé ~0% ; extractible purs 100%), lesquels ont été caractérisés et pyrolysés dans 2 dispositifs laboratoires (ATG et four tubulaire), puis en conditions réelles sur un pilote de pyrolyse rapide à lit fluidisé. On ne constate pas d'interaction significative entre la matrice solide et les extractibles lors de leur décomposition, mais des produits différents ont été identifiés. Le CNSL se volatilise entre 250 et 320°C ; plusieurs composés phénoliques ou typiques du CNSL brut se retrouvent dans l'huile de pyrolyse. En revanche, les triglycérides se décomposent entièrement entre 380 et 420°C en chaînes d’hydrocarbures linéaires. Quelques produits d'interaction avec les triglycérides et les protéines ont été identifiés. Par ailleurs, les essais sur pilote ont mis en évidence des difficultés opérationnelles dans le lit fluidisé liées aux spécificités des tourteaux, suggérant une optimisation des conditions opératoires. Pour pallier la séparation de phases constatée sur les bio-huiles, des formulations avec d'autres biocarburants ont été testées. Les émulsions obtenues sont plus homogènes, mais leur stabilité physique est encore insuffisante malgré l'ajout
Sub-Saharan West Africa lacks of natural resources, especially for energy production. By-products of agro-industry as cashew nut shells (CNS), jatropha (Jc) and shea (Sc) press cakes were identified as available resources for energetic valorisation. These biomasses are characterized by high extractive contents (cashew nut shell liquid/CNSL or triglycerides) which are the reason for toxic fumes during combustion. The thesis investigated the feasibility of flash pyrolysis as alternative process for these resources, more specifically the impact of the extractives on yields, the composition and the stability of flash pyrolysis oils. The feedstock were derived into samples covering the whole range of extractive contents (from de-oiled press cakes, ~0 wt%; to pure extractives, 100 wt%) which were characterized and pyrolysed in two laboratory devices (TGA and tubular furnace), then by applying flash pyrolysis conditions in a fluidized bed reactor. No significant interaction in-between the solid matrix and the extractives during pyrolysis were observed but different products were identified. CNSL volatises between 250 and 320°C, several phenolic compounds and typical compounds of crude CNSL were found to be present in the pyrolysis oil. In contrast, triglycerides are entirely decomposed at 380 to 420°C to give linear hydro-carbon chains. Some interaction products of the triglycerides with proteins were identified. Additionally, the experiments with the pilot plant have shown operational difficulties in the fluidized bed, which are linked to specific properties of the press cakes. Thus, further optimisations of process conditions are suggested. To overcome the observed phase separation of the pyrolysis oils mixtures with other biofuels were studied. The obtained emulsions are more homogeneous but the physical stability is still insufficient despite the addition of surfactants

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

26

Alkhatib, Radwan. "Development of an alternative fuel from waste of used tires by pyrolysis." Thesis, Nantes, Ecole des Mines, 2014. http://www.theses.fr/2014EMNA0197/document.

Full text

Abstract:

L'objectif de ce travail est de valoriser des déchets de pneus usagés par pyrolyse afin d'obtenir un nouveau carburant comparable avec le gazole suivant la norme EN590. L'obtention de ce carburant était réalisée via l'optimisation des conditions de pyrolyse qui sont la température, la vitesse de chauffage (puissance de la résistance électrique) et du débit d'azote. Le rôle de l'azote est limité à purger le réacteur avant le début de la pyrolyse pour 30 minutes système. Le carburant produit est comparable au gazole avec un pouvoir calorifique de 45 MJ/kg, une densité de 0,85 et une teneur en goudron 7%
The objective of this work is to get alternative fuel comparable with the available diesel in the market following the EN590. The fuel getting was via optimization of pyrolysis conditions which are temperature, heating rate (power of electrical resistance) and inert gas flow rate. The optimum values are 465°C, 650 Watts and without inert gas flow rate. Inert gas role is limited to purge the system for 30 minutes before start the pyrolysis to get rid of oxidative gases. The obtained product is comparable with the diesel as it has GCV 45 KJ/kg, low density of 0,85 and 7% tar content

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

27

Kantarelis, Efthymios. "Catalytic Steam Pyrolysis of Biomass for Production of Liquid Feedstock." Doctoral thesis, KTH, Energi- och ugnsteknik, 2014. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-142412.

Full text

Abstract:

The current societal needs for fuels and chemical commodities strongly depend on fossil resources. This dependence can lead to economic instabilities, political problems and insecurity of supplies. Moreover, global warming, which is associated with the massive use of fossil resources, is a dramatic “collateral damage” that endangers the future of the planet. Biomass is the main renewable source available today that can, produce various liquid, gaseous and solid products. Due to their lignocellulosic origin are considered CO2 neutral and thus can generate CO2 credits. Biomass processing can meet to the challenge of reducing of fossil resources by producing a liquid feedstock that can lessen the “fossil dependence” and /or meet the increased demand via a rapidly emerging thermochemical technology: pyrolysis. The ultimate goal of this process is to produce liquid with improved properties that could directly be used as liquid fuel, fuel additive and/or feedstock in modern oil refineries and petrochemical complexes. However, the liquids derived from biomass thermal processing are problematic with respect to their handling and end use applications. Thus, alternative routes of advanced liquid feedstock production are needed. Heterogeneous catalysis has long served the oil refining and petrochemical industries to produce a wide range of fuels and products. The combination of biomass pyrolysis and heterogeneous catalysis (by bringing in contact the produced vapours/liquids with suitable catalysts) is a very promising route. In this dissertation, the exploitation of biomass to produce of liquid feedstock via pyrolysis over a multifunctional catalyst and in a steam atmosphere is investigated. Steam pyrolysis in a fixed bed reactor demonstrated that steam can be considered a reactive agent even at lower temperatures affecting the yields and the composition of all the products. The devolatilisation accelerates and the amount of final volatile matter in the char. Fast pyrolysis in the presence of steam results in improved and controlled thermal decomposition of the biomass; higher liquid yields and slightly deoxygenated liquid products are also obtained. Steam pyrolysis over a bi-metallic Ni-V catalyst can produce liquids of improved quality (lower O content) and also provide routes for selective deoxygenation. However, a decrease in liquid yield was observed. The combination of metal and acid catalysts (Ni-V/HZSM5) shows enhanced deoxygenation activity and increased H preservation in the produced liquid. The final O content in the liquid was 12.83wt% at a zeolite (HZSM5) loading of~75wt%; however, the yield of the obtained liquid was substantially decreased. Moreover, increased coke formation on the catalyst was observed at highest zeolite rate. The increased catalyst space time (τ) results in a lower liquid yield with reduced oxygen (7.79 wt% at τ =2h) and increased aromatic content. The coke deposited per unit mass of catalyst is lower for longer catalyst space times, while the char yield seems to be unaffected. The evaluation of the stability of the hybrid catalyst showed no significant structural defects and activity loss when the catalyst was regenerated at a low temperature (550οC).
Det nuvarande samhällets behov av bränslen och kemiska produkter är starkt knutet till fossila resurser. Detta beroende kan leda till ekonomisk instabilititet, politiska svårigheter och osäker leveranssäkerhet. Dessutom riskeras allvarliga skador i framtiden på grund av global uppvärmning, vilket är relaterat till det ökande och massiva användandet av fossila bränslen. Biomassa är en förnybar resurs som är tillgänglig idag, möjlig att utnyttja för produktion av diverse flytande, gasformiga och fasta produkter. Dessa produkter, beroende på biogeniskt ursprung, betraktas som koldioxidneutrala och kan därför generera koldioxidkrediter. Processande av biomassa kan möta utmaningen av minskad fossilbränsleanvändning, genom produktion av flytande råvara som kan reducera beroendet och/eller möta ökad efterfrågan, via en snabbt expanderande termokemisk teknik - pyrolys. Det slutgiltiga målet med en sådan process är att producera en flytande produkt med förbättrade egenskaper som direkt skulle kunna användas som flytande bränslen, bränsleadditiv och/eller som råmaterial i moderna oljeraffinaderier och petrokemiska komplex. Vätskor som utvinns från termiska processer är problematiska med avseende på hantering och slutanvändningen i olika applikationer, därmed behövs olika spår för produktion av avancerade flytande råvaror. Heterogena katalysen har länge tjänat raffinaderi- och petrokemisk industri, som producerar ett brett utbud av bränslen och produkter, lämpliga för säker användning. Kombinationen av biomassapyrolys och heterogen katalys (genom att bringa pyrolysångorna i kontakt med en lämplig katalysator) är ett väldigt lovande spår. I denna avhandling undersöks användningen av biomassa för produktion av flytande råvara, via pyrolys över en flerfunktionel katalysator i ångatmosfär. Ångpyrolys i en fastbäddsreaktor visade att ånga kan betraktas som ett reaktivt medium, även vid låga temperaturer, som påverkar utbyten och sammansättning av alla produkter. Avgasningen sker snabbare och den slutliga flykthalten i kolresterna blir lägren vid användning av ånga. Snabbpyrolys i ångatmosfär resulterar i förbättrad och mer kontrollerad termisk nedbrytning av biomassa, vilket ger ett högre vätskeutbyte och en något deoxygenerad flytande produkten. ångpyrolys i kombination med bimetalliska NiV-katalysatorer, ger upphov till en flytande råvara med förbättrad kvalitet och selektiv deoxygenering. Dock med ett minskande utbyte som följd. Kombinationen av metall och en sur katalysator (Ni-V/HZSM5) visade förstärkt deoxygenering med bibehållen vätehalt i den flytande produkten. Den slutliga syrehalten i vätskan var 12.83 vikt% vid en zeolithalt (HZSM5) på 75 vikt%, dock med ett kraftigt minskande vätskeutbyte. Dessutom noterades ökad koksbildning på katalysatormaterialet med den högsta zeolithalten. Ökad rymd-tid för katalysatorn (τ) ger ett lägre vätskeutbyte med reducerad syrehalt (7.79 vikt% vid τ=2h) och ökad aromathalt. Koksbildning på ytan, per massenhet katalysatormaterial, minskade vid längre rymd-tider medan utbytet av kolrester förblev opåverkat. Undersökningen av stabiliteten hos hybridkatalysatorn visade inga strukturella defekter och ingen signifikant minskad aktivitet efter regenerering vid låg temperatur (550οC).
Οι σύγχρονες ανάγκες της κοινωνίας για παραγωγή υγρών καυσίμων και χημικών προϊόντων εξαρτώνται από τους ορυκτούς πόρους. Αυτή η εξάρτηση μπορεί να οδηγήσει σε οικονομικά προβλήματα, πολιτκή αστάθεια, όπως επίσης και αβεβαιότητα στις προμήθειες της ενεργειακής εφοδιαστικής αλυσίδας. Επιπροσθέτως, μια δραματική «παράπλευρη απώλεια» η οποία θέτει σε κίνδυνο το μέλλον του πλανήτη είναι η υπερθέρμανσή του, η οποία έχει συσχετισθεί με την εκτεταμένη χρήση ορυκτών πόρων. Σήμερα, η βιομάζα είναι η μόνη ανανεώσιμη πηγή από την οποία μπορούν να παραχθούν υγρά, αέρια και στερεά προϊόντα, που λόγω της λιγνοκυταρρινικής τους προελεύσεως, η συνεισφορά τους στις εκομπές CO2 θεώρειται μηδενική. Η θερμοχημική επεξεργασία της βιομάζας συνεισφέρει στον περιορισμό της χρήσης ορυκτών πόρων, με την παραγωγή υγρών προϊόντων, τα οποία μπορούν να μειώσουν την εξάρτηση ή /και την αυξημένη ζήτηση μέσω μιας ταχέως αναπτυσόμενης τεχνολογίας, της πυρόλυσης. Στόχος της διεργασίας είναι η παραγωγή υγρών προϊόντων με ιδιότητες, που επιτρέπουν την απευθείας χρήση τους ως υγρά καύσιμα ή ως πρώτη ύλη, για την παραγώγη χημικών προϊόντων σε συγχρονες μονάδες διύλισης πετρελαίου και σε πετροχημικά συγκτροτήματα. Εν τούτοις, τα υγρά προϊόντα της θερμικής διάσπασης (πυρόλυση) είναι προβληματικά στη διαχείρηση και στις τελικές τους εφαρμογές, λόγω της σύστασής τους. Ως εκ τούτου, απαιτούνται νέες τεχνικές για παραγωγή προηγμένων υγρών προοϊόντων. Η ετερογενής κατάλυση έχει επιτυχώς εφαρμοσθεί στην πετρελαϊκή και χημική βιομηχανία, παράγοντας ένα μεγάλο εύρος προϊόντων. Ο συνδυασμός της με την πυρόλυση (φέρνοντας σε επαφη τα υγρά/ατμούς με κατάλληλο καταλύτη) αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη ενναλακτική. Στην παρούσα διατριβή μελετάται η αξιοποίηση βιομάζας για παραγωγή υγρών προϊόντων μέσω καταλυτικής πυρόλυσης, με χρήση πολυλειτουρικού καταλύτη (multi-functional catalyst) υπό την παρουσία ατμού. Η χρήση ατμου κατά τη διαρκειά πυρόλυσης βιομαζας σε αντιδραστήρα σταθερής κλίνης, μεταβάλει τη σύσταση των επιμέρους προϊόντων. Η παρουσία ατμού έχει ως αποτέλεσμα την ταχύτερη αποπτητικοποίηση του υλικού, ενώ παράλληλα η περιεκτικότητα του υπολειπόμενου εξανθρακώματος σε πτητικά είναι μικρότερη. Τα πειραματικά αποτελέσματα ταχείας πυρόλυσης σε αντιδραστήρα ρευστοστερεάς κλίνης δείχνουν ό,τι η χρήση ατμού βελτιώνει την θερμική διάσπαση της βιομαζας, αυξάνοντας την απόδοση σε υγρά προϊοντά, ενώ παράλληλα βοηθάει στην αποξυγόνωσή τους. Ο συνδυασμός της πυρόλυσης υπό την παρουσία ατμού και διμεταλλικού καταλύτη νικελίου–βαναδίου μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα των παραγόμενων υγρών (αποξυγόνωση) με παραλλήλη μείωση της απόδοσής τους, ενώ μπορεί να παράγει προϊόντα εκλεκτικής αποξυγόνωσης. Συνδυασμός μεταλλικών και ζεολιθικών καταλυτών (Ni-V/HZSM5) εμφανίζει βελτιωμένη δραστικότητα στις αντιδράσεις αποξυγόνωσης, με παράλληλη συγκράτηση υδρογόνου (Η) στα υγρά προϊόντα. Η τελική περιεκτικότητα των υγρών προϊόντων σε οξυγόνου (Ο) μετά από 90 min αντίδρασης είναι 12.83 wt%, με περιεκτικότητα ζεόλιθου (ΗZSΜ5) ~75 wt% στον καταλύτη. Ωστόσο, η αυξηση της περεικτικότητας σε ζεόλιθο έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των επικαθήσεων άνθρακα επάνω στον κατάλυτη, καθώς και την σημαντική μειώση της απόδοσης των υγρών προϊόντων (24.35wt% επι ξηρής βιομάζας). Η αύξηση του χώρου χρόνου του καταλύτη (τ) έχει ως αποτέλεσμα: τη μείωση των υγρών προϊόντων, τη μείωση του περιεχόμενου Ο στα υγρά προϊόντα (7.79 wt% at τ =2h), την αύξηση των αρωματικών υδρογονανθράκων και τη μείωση του επικαθήμενου κωκ ανά μονάδα μάζας καταλύτη. Η απόδοση του εξανθρακώματος παρέμεινε πρακτικά αμετάβλητη. Η αναγέννηση του υβριδικού καταλύτη σε χαμηλές θερμοκρασιές (550οC) δεν επέφερε σημαντικές δομικές αλλαγές και απώλεια δραστικότητας.

QC 20140306

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

28

Tam, Tina Sui-Man. "Pyrolysis of oil shale in a spouted bed pyrolyser." Thesis, University of British Columbia, 1987. http://hdl.handle.net/2429/26742.

Full text

Abstract:

Pyrolysis of a New Brunswick oil shale has been studied in a 12.8cm diameter spouted bed reactor. The aim of the project was to study the effect of pyrolysis temperature, shale particle size, feed rate and bed material on oil yield. Gas and spent shale yields were also determined. Shale of different particle size ranging from 0.5mm to 4mm was studied using an electrically heated reactor containing sand or spent shale which was spouted with nitrogen or nitrogen/carbon dioxide mixtures. For a given particle size and feed rate, there is a maximum in oil yield with temperature. For particles of 1-2mm at a feed rate of about 1.4kg/hr, the optimum temperature is at 475°C with an oil yield of 7.1% which represents 89.3% of the modified Fischer Assay yield. For the 2-4mm and the same feed rate, the optimum temperature is 505°C with an oil yield equal to 7.4% which is 94.3% of the modified Fischer Assay value. At a fixed temperature of about 500°C, the oil yield increases with increasing particle size. This trend is in agreement with the Fischer Assay values which showed oil yields increasing from 5.2% to about 8% as the particle size was increased. In the spouted bed, the oil yield decreases as the oil shale feed rate increases at a given temperature. The use of spent shales as the spouting solids in the bed also has a negative effect on oil yield. The gas yields which were low (less than 2.1%) and difficult to measure do not seem to be affected by particle sizes, feed rate and bed material. Hydrogen, methane and other hydrocarbons are produced in very small amounts. C0₂ and CO are not released in measurable yield in the experiments. The trend of the spent shale yield has not been successfully understood due to the unreliability of the particle collection results. Attrition of the spent shale appears to be a serious problem. Results of the experiments are rationalized with the aid of a kinetic model in which the kerogen in the oil shale decomposes to yield a bitumen and other by products and the bitumen undergoes further decomposition into oil. The spouted bed is treated as a backmixed reactor with respect to the solids. A heat transfer model is used to predict the temperature rise of the shale entering the pyrolyzer.
Applied Science, Faculty of
Chemical and Biological Engineering, Department of
Graduate

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

29

Östman, Marcus, and Elin Näsström. "Construction of a Labview controlled pyrolysis unit for coupling to a Pyrola 85 pyrolysis chamber." Thesis, Umeå universitet, Kemiska institutionen, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-56549.

Full text

Abstract:

Pyrolysis is the process of molecular decomposition in an inert environment using heat. It is possible to fragment large molecules, such as polymers, by pyrolysis and separate the fragments directly in a GC. This makes it possible to form complex sample fingerprints that can be used in various applications, for example in forensic science. In this project, a malfunctioning Pyrola 85 pyrolysis unit was fixed by measuring the voltage signals from the photo diode during pyrolysis in a Labview program. With the Labview program, a partly manual filament temperature calibration procedure was developed, as replacement for the non-working automatic calibration procedure. The functioning pyrolysis unit was then installed on a GC/MS in the National University of Science, Ho Chi Minh City, Vietnam. Plant samples were analysed with the Pyrolysis-GC/MS system as a test of the system, resulting in pyrograms with a few identifiable peaks. However, both pyrolysis and GC/MS settings needs further investigation to optimize the analysis. In Sweden, a Labview controlled Pyrolysis unit was constructed to investigate the possibility of improving certain functions of the original control unit. A proposed Labview program and circuit boards were constructed and partially evaluated. The accuracy and precision of the pulses from the Labview program was

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

30

Balme, Quentin. "Etude paramétrique et optimisation d'un processus de combustion de charges organiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI091/document.

Full text

Abstract:

Le LPTI/CEA (Laboratoire des Procédés Thermiques Innovants) développe un procédé d’incinération-vitrification de déchets radioactifs. La première étape du dispositif consiste en l’élimination de la charge organique (polymère) par incinération du déchet suspendu dans un four. L’objectif du travail présenté dans ce document est d’étudier les paramètres opératoires susceptibles de modifier la vitesse de dégradation des polymères, pour pouvoir optimiser l’étape d’incinération.Dans cette étude, le taux de dégradation est mesuré par la perte de masse des composés. Une macro-thermobalance permettant de travailler avec des masses de polymère (polyéthylène et néoprène) allant de 5g à 65g a été développée et mise au point afin de mener les études paramétriques (masse d’échantillon, température du four, pourcentage d’oxygène dans le gaz, type de contenant) nécessaires à l’évaluation des vitesses de dégradation du polyéthylène et du néoprène. Ces études seront par la suite étendues à l’évaluation des cinétiques de combustion de systèmes organiques complexes confinés dans différents vecteurs.Parallèlement, deux modèles, l’un décrivant la phase gazeuse par CFD et le polymère par un modèle « 0D » considérant la température homogène dans l’échantillon, et l’autre décrivant les deux phases par CFD (Computational Fluid Dynamic) ont été développés. L’objectif de ces modèles, résolus en mode transitoire, est de calculer la vitesse de dégradation du polyéthylène lors de sa combustion dans la macro-thermobalance afin de décrire le comportement observé expérimentalement.Les résultats expérimentaux et de modélisation montrent l’importance de la position de la flamme et des transferts thermique dans le polymère sur sa vitesse de dégradation. Pour le néoprène dont la dégradation produit du char, il est montré expérimentalement que l’étape d’oxydation du char est, aux températures de l’étude (>600°C), limitée par le transfert d’oxygène dans les résidus solides
The LPTI / CEA (Innovative Thermal Processes Laboratory) is developing a process for the incineration-vitrification of radioactive waste. The first step consists in the elimination of the organic charge (polymer) by incineration of the waste suspended in an oven. The objective of the work presented in this document is to study the operating parameters likely to modify the rate of degradation of the polymers, in order to optimize the incineration step.In this study, the degradation rate is measured by the mass loss of the compounds. A macro-thermobalance allowing to work with masses of polymer (polyethylene and neoprene) going from 5g to 65g was developed in order to carry out the parametric studies (mass of sample, temperature of the furnace, percentage of oxygen in gas, type of container) needed to evaluate the degradation rates of polyethylene and neoprene. These studies will then be extended to evaluate the kinetics of combustion of complex organic systems confined in different vectors.In parallel, two models were developped. The first describes the gas phase by CFD and the polymer by a "0D" model considering the homogeneous temperature in the sample, and the second is describing the two phases by CFD (Computational Fluid Dynamic). The objective of these models, solved in transient mode, is to calculate the rate of degradation of the polyethylene during its combustion in the macro-thermobalance to describe the behavior observed experimentally.Experimental and modeling results show the importance of flame position and heat transfer in the polymer on its rate of degradation. For the neoprene whose degradation produces carboneous residues (char), it is shown experimentally that the stage of oxidation of the char is, at the study temperatures (> 600 ° C), limited by the transfer of oxygen in the solid residues

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

31

Alibert, David. "Effet de la sous-oxygénation sur les paramètres de combustion." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0545/document.

Full text

Abstract:

L’apport d’oxygène joue un rôle prépondérant dans le développement d’un incendie en milieu confiné. La quantité d’oxygène disponible pour la combustion va dépendre de son appauvrissement dû au feu mais aussi de l’apport d’air par le système de ventilation et / ou les ouvertures. Une baisse du niveau d’oxygène du mélange oxydant va conduire à une diminution du flux de chaleur provenant de la flamme vers la surface du combustible, ce qui, en retour, va entraîner une diminution du débit de pyrolyse. La présente étude expérimentale a un double objectif : comprendre les effets d’une atmosphère appauvrie en oxygène sur la combustion de matériaux solides et liquides et fournir des données nécessaires à la validation des outils de simulation numérique d’un incendie. Les essais expérimentaux ont été menés dans le calorimètre à atmosphère contrôlée CADUCEE de l’IRSN. Le poly méthacrylate de méthyle (PMMA) et l’heptane ont été utilisés comme combustibles, et pour chacun d’eux, différentes tailles de foyer ont été considérées. Les données collectées dans cette étude ont été comparées avec celles de la littérature pour divers matériaux et différentes échelles, révélant un bon accord. En supposant l’équilibre chimique, le calcul de la richesse du milieu réactionnel, à partir de la concentration de CO2 dans les fumées extraites, donne une richesse proche de l’unité, ce qui révèle une combustion incomplète faiblement réductrice. En fait, la flamme, et donc le débit de pyrolyse, s’adaptent à la concentration d’oxygène dans le mélange oxydant pour rester proche de la stœchiométrie
Oxygen supply has a leading role in fire growth in confined spaces. The oxygen quantity available for combustion depends on the oxygen consumption by the fire and on the air supply from the mechanical ventilation system or openings. A decrease of oxygen concentration of the oxidant flow will lead to a decrease of the heat flux feedback from the flame to the fuel surface, which in turn will lead to a decrease in mass loss rate. The present experimental study has a dual objective: understand the effects of an under-oxygenated atmosphere on the combustion of solids and liquids and collect data for model validation. The Controlled Atmosphere Device for Unburnt and Carbon Emission Evaluation (CADUCEE) of IRSN has been used to conduct experiments at oxygen concentrations ranging from the limiting oxygen concentration for extinction to 21%vol. Fuels used are polymethylmethacrylate (PMMA) and heptane at different scales. A good agreement with literature data for various fuels and scales is found. Assuming chemical equilibrium, it is also found that the global equivalence ratio, deduced from the concentration of CO2 in the extracted gases, is close to unity, which reveals a weakly reductive incomplete combustion. This suggests that the flame, and thus the mass loss rate, adapt themselves to the available concentration of oxygen in the oxidant flow, to stay close to stoichiometry

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

32

Lin, Bo-Jhih. "Études de bois traités par pyrolyse douce dans un réacteur semi-industriel pour une production de matériaux durable : comportement thermique, changements de propriétés et modélisation cinétique." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0023/document.

Full text

Abstract:

La pyrolyse douce est un procédé prometteur et largement utilisé, mené à une température de 200 à 300 °C dans une atmosphère inerte afin de produire des matériaux durables (bois traité thermiquement) ou des combustibles solides (bois torréfié). Le but de cette étude est d’étudier les bois traités thermiquement dans un réacteur à l’échelle semi-industrielle pour une production durable de matériaux. Deux essences de bois européennes différentes, une essence de feuillus (peuplier, Populus nigra) et une essence de résineux (sapin, Abies pectinata), sont utilisées pour réaliser les expériences. La présente recherche est divisée en trois parties. Dans la première partie, le comportement thermique des planches de bois est étudié dans un réacteur à l’échelle semi-industrielle. Les expériences sont effectuées à 200-230 °C avec une vitesse de chauffe de 0.2 °C min-1 dans un environnement sous vide (200 hPa) pour intensifier la dégradation thermique. Quatre étapes différentes de dégradation thermique lors du traitement thermique du bois sont définies, en fonction de l'intensité de la perte de masse différentielle (DML). Les caractéristiques de dévolatilisation du bois traité sont évaluées à l'aide de l'indice de dévolatilisation (ID) basé sur les résultats de l'analyse immédiate. La corrélation de l'ID par rapport à la perte de masse des deux essences de bois est fortement caractérisée par une distribution linéaire, ce qui permet de fournir un outil simple et utile pour prédire la perte de masse du bois. Dans la seconde partie de l’étude, plusieurs analyses (spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, diffraction des rayons X, mesure du changement de couleur, teneur en humidité à l’équilibre et angle de contact) ont été réalisées. Les résultats obtenus démontrent clairement la dégradation thermique lors des réactions de déshydratation, de désacétylation, de dépolymérisation et de condensation au cours du traitement thermique. Les phénomènes de changement de couleur et de transformation hygroscopique observés sont illustrés et discutés en détail. La décarbonisation (DC), la déshydrogénation (DH) et la désoxygénation (DO) des bois traités sont également évaluées. Il s'avère que les trois indices peuvent être bien corrélés à la variation de couleur totale et à l'étendue de la réduction de l'hygroscopicité (HRE). Dans la dernière partie de l'étude, une modélisation cinétique du traitement thermique du bois est développée sur la base d’un schéma cinétique en deux étapes. La cinétique obtenue permet de prédire avec succès le rendement en solide de planches de bois lors du traitement dans un réacteur à l’échelle semi-industrielle. Dans le même temps, une prévision de la composition élémentaire est proposée. Celle-ci est basée sur les analyses élémentaires (ultimes) du bois non traité et du bois traité, ainsi que sur les rendements instantanés en solides. Les résultats indiquent que la prédiction des profils C, H et O est en bon accord avec les changements de composition attendus dans le matériau au cours du traitement. En résumé, les résultats obtenus et la cinétique établie sont propices à l’identification des mécanismes de dégradation thermique du bois et peuvent être utilisés pour le traitement thermique et la conception de réacteurs dans l'industrie afin de produire des matériaux bois adaptés à diverses applications
Mild pyrolysis is a promising and widely applied process conducted at 200-300 °C in an inert condition to produce sustainable materials (i.e. heat treated wood) or solid fuel (i.e. torrefied wood). The aim of this study is to investigate the woods heat treated in a semi-industrial scale reactor for sustainable material production. Two different European wood species, a hardwood species (poplar, Populus nigra) and a softwood species (fir, Abies pectinata), are used to perform the experiments. The present research is divided into three parts. In the first part, the thermal behavior of wood boards is studied in a semi-industrial scale reactor. The experiments are carried out at 200-230 °C with a heating rate of 0.2 °C min-1 in a vacuum condition (200 hPa) to intensify the thermal degradation. Four different stages of thermal degradation during wood heat treatment are defined based on the intensity of differential mass loss (DML). The devolatilization characteristics of treated woods are evaluated by the devolatilization index (DI) based on the results of proximate analysis. The correlation of DI with respect to mass loss of the two wood species is strongly characterized by linear distribution, which is able to provide a simple tool to predict the mass loss of wood. In the second part of the study, a number of analyses, such as Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, measurement of color change, equilibrium moisture content, and contact angle) are performed to evaluate the property changes of treated woods. The obtained results clearly demonstrate the thermal degradation through dehydration, deacetylation, depolymerization, and condensation reactions during the heat treatment. The observed phenomena of color change and hygroscopic transformation are illustrated and discussed in detail. The decarbonization, dehydrogenation, and deoxygenation of the treated woods are also evaluated. It is found that the three indexes can be well correlated to the total color difference and hygroscopicity reduction extent (HRE). In the last part of the study, the kinetic modeling of wood heat treatment is developed based on a two-step kinetic scheme. The obtained kinetics successfully predict dynamic solid yield of wood boards during the treatment in the semi-industrial reactor. Meanwhile, the prediction of elemental composition is also performed by a direct method based on the elemental analyses of untreated and treated woods at the end of the treatment, as well as the instantaneous solid yield. The results point out that the prediction of C, H, and O profiles are in good agreement with expected composition changes in the wood materials during treatment. In summary, the obtained results and established kinetics are conducive to recognizing the mechanisms of wood thermal degradation and can be used for heat treatment process and reactor design in industry to produce wood materials for various applications

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

33

Dhahak, Asma. "Étude expérimentale de la pyrolyse de poly(téréphtalate d’éthylène) (PET) : caractérisation fine des produits et de leur cinétique de formation." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0219.

Full text

Abstract:

La pyrolyse est l’étape primaire de toutes les transformations thermochimiques des solides organiques et, par conséquent, la caractérisation fine des produits de pyrolyse et la compréhension des mécanismes mis en jeu sont indispensables. Dans ce contexte, cette thèse vise à étudier la pyrolyse du PET en utilisant différents appareils analytiques. Dans une première partie, des expériences de pyrolyse lente (5 °C/min) ont été réalisées dans un réacteur tubulaire pour quatre températures finales allant de 410 °C à 480 °C. Contrairement à d’autres études issues de la littérature, les produits légers mais aussi les produits lourds ont été identifiés. Les gaz non condensables ont été analysés en ligne à l’aide d’un micro-Chromatographe en Phase Gazeuse (µ-GC), ce qui a permis d’établir les profils temporels des gaz. Les composés carbonylés ont été piégés, dérivatisés et analysés par Chromatographie Liquide Haute Performance (HPLC). Les condensats ont été caractérisés par Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF) et par Spectrométrie de Masse à Résonance Cyclotronique Ionique (FT-ICR MS) en utilisant une Ionisation par Electronébuliseur (ESI). Certaines molécules de ces condensats ont été quantifiées par Chromatographie Gazeuse/ Spectrométrie de Masse et Détection par Ionisation de Flamme (GC/MS-FID). La caractérisation du résidu solide a été réalisée par FT-ICR MS couplé avec une Ionisation Désorption Laser (LDI). Dans une seconde partie, la cinétique de formation des composés volatiles au cours de la pyrolyse de PET a été étudiée en couplant la Thermogravimétrie avec des méthodes d’ionisation douces (SPI : Single Photo Ionisation ; REMPI : Resonance Enhanced Multiple Photon Ionization ; APCI : Atmospheric Pressure Chemical Ionization). La combinaison de ces différentes techniques a permis de caractériser de façon détaillée les produits et par conséquent d’identifier les voies réactionnelles de la dégradation de PET, qui sont majoritairement des voies moléculaires
Pyrolysis is the primary step in all thermochemical transformations of solids and therefore the detailed characterization of the pyrolysis products and the understanding of the involved mechanisms are mandatory. In this context, this PhD thesis aims to study the slow pyrolysis of PET using different analytical devices. In the first part, slow pyrolysis experiments (5 °C/min) were carried out in a tubular reactor for four final temperatures ranging from 410 °C to 480 °C. Unlike other studies from the literature, light products as well as heavy products were identified. The non-condensable gas was analyzed online using Gas micro-Chromatography (μ-GC), which allows acquiring the gas temporal profiles. The carbonyl compounds were trapped, derivatized and analyzed by High Performance - Liquid Chromatography (HPLC). The waxy products were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and by Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry (FT-ICR MS) using an Electrospray Ionization (ESI). Some waxy molecules were quantified by Gas Chromatography / Mass Spectrometry and Flame Ionization Detection (GC/MS-FID). The characterization of the solid residue was performed by FT-ICR MS coupled with Laser Desorption ionization (LDI). In the second part, the formation kinetics of volatile compounds during PET pyrolysis was studied using a Thermogravimetric Analyzer coupled with mild ionization methods (SPI: Single Photon Ionization; REMPI: Resonance Enhanced Multiple Photon Ionization; APCI: Atmospheric Pressure Chemical Ionization). The combination of these different techniques allowed a detailed characterization of the products and consequently the identification of reaction pathways of PET degradation, which are mostly molecular pathways

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

34

Le, Brech Yann. "Analyse des mécanismes primaires de pyrolyse de la biomasse." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0106/document.

Full text

Abstract:

La pyrolyse est le premier mécanisme intervenant dans tous les procédés de conversion thermochimique des solides (combustion, gazéification, pyrolyse). C’est également le plus important, car il contrôle la répartition et la composition des trois types de produits : gaz, charbon, goudrons. La prédiction des produits de pyrolyse et est primordiale pour le développement de procédés de conversion thermochimique. De nombreuses études analytiques ont été réalisées mais la grande hétérogénéité des biomasses étudiées et des conditions de pyrolyse utilisées rend actuellement difficile une approche globale des mécanismes. L’objectif de cette étude a été de réaliser des analyses complémentaires de produits de pyrolyse formés pour une large gamme de températures (200°C à 500°C) en pyrolyse lente (5 K/min) pour différentes biomasses (miscanthus, chêne et douglas) à l’aide d’un lit fixe permettant un contrôle optimal des phénomènes de transfert de chaleur et de matière. De nombreuses méthodes physico-chimiques ont été utilisées pour caractériser les produits formés afin de réaliser un bilan global des mécanismes chimiques de dégradation : Résonance magnétique nucléaire (RMN) du proton 1H et du carbone 13C ; Calorimétrie (DSC) ; Thermogravimétrie ; GC/MS (Gas Chromatography and Mass spectrometry), LC/MS (Liquid Chromatography and Mass Spectrometry) et spectrométrie de masse à ionisation douce (Single Photo Ionisation SPI). Des techniques originales d’analyses dites ex-situ telles que l’analyse 2D RMN par la méthode HETCOR (Heteronuclear correlation) 1H-13C ainsi que des analyses in-situ en RMN 1H Haute Température ont été mises en place
Current research studies focus on biomass thermochemical conversion to produce other energetic vectors more appropriate to be conveyed, such as electricity, gas or liquid products. Pyrolysis is the first mechanism occurring in all thermochemical processes for solid fuels conversion (combustion, gasification, pyrolysis). It controls in a large extent products (gas, condensables and char) distribution and composition. The prediction of pyrolysis products and the understanding of the chemical mechanisms are thus pivotal for developing thermochemical reactors. Extensive work has been conducted for more than one century but the important heterogeneity of biomasses and pyrolysis conditions make it difficult to encompass a global chemical mechanism. The aim of this study is to develop complementary analyses of pyrolysis products. Pyrolysis is conducted in a fixed bed reactor under slow pyrolysis conditions (5 K/min), for a wide range of final temperature (200°C and 500°C) and for different biomasses (miscanthus, douglas and oak). Various analytical methods have been used in order to characterise the pyrolysis products: nuclear magnetic resonance (carbon 13C and proton 1H NMR), Calorimetry, Thermogravimetry, GC/MS (Gas Chromatography and Mass spectrometry), LC/MS (Liquid Chromatography and Mass Spectrometry) and soft ionization mass spectrometry (Single Photo Ionisation SPI). Original analytical methods such as 2D NMR HETCOR 1H-13C (for the analysis of chemical moieties in char) and high temperature 1H NMR (for in-situ analysis of mobile protons) have been used. The latter allowed a novel characterization of the interaction between biomass and minerals during pyrolysis

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

35

Sorge, Cornelia. "Struktur der organischen Substanz in Böden und Partikelgrössenfraktionen : Pyrolyse-Gaschromatographie Massenspektrometrie und Pyrolyse-Feldionisation Massenspektrometrie /." Kiel : Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Universität Kiel, 1995. http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&doc_number=006976086&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

36

Nowakowska, Milena. "Conversion thermique des goudrons provenant de la gazéification de la biomasse." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0092/document.

Full text

Abstract:

Les goudrons, composés lourds limitant le fonctionnement optimal des procédés thermochimiques de valorisation de la biomasse, ont été étudiés pour mieux comprendre leur formation, leur maturation et leur décomposition. L’étude détaillée de la décomposition des trois molécules modèles représentant les goudrons issus de la biomasse a été réalisée en réacteur auto agité par jets gazeux. Les molécules étudiées étaient l’anisole et le guaiacol, représentant les goudrons primaires issus de la lignine ainsi que le 5-méthylfurfural représentant les goudrons primaires issus de la cellulose. L’étude expérimentale de pyrolyse et d’oxydation a été réalisée à pression atmosphérique, pour un temps de passage de 2 s, à haute dilution et sur une large gamme de températures. L’oxydation a été étudiée dans les conditions stœchiométriques ([phi]=1). Les produits de réaction pour chacun des composés ont été quantifiés par chromatographie en phase gazeuse et identifiés par couplage avec la spectrométrie de masse. Des mécanismes cinétiques détaillés de pyrolyse et d’oxydation, basés sur un modèle de combustion des aromatiques légers, ont été développés pour toutes les molécules étudiées et validés à partir des résultats expérimentaux. Les trois modèles prédisent correctement la conversion des réactifs et la formation des produits majeurs
Tars are compounds limiting the optimal operation of thermochemical processes of biomass conversion. The reactions of these compounds were studied to better understand their formation, maturation and decay. The study of the decomposition of three model compounds from biomass was conducted with a jet stirred reactor. The studied compounds were anisole and guaiacol, representing the primary tars from lignin and the 5-methylfurfural, representing the primary tars from cellulose. The pyrolysis and the oxidation of these compounds were performed at atmospheric pressure, at a residence time of 2 s and at high dilution, and for a wide range of temperatures. The oxidation was carried out in stoichiometric conditions ([phi]= 1). Reaction products were quantified by gas chromatography and identified using mass spectrometry. Detailed kinetic mechanisms for the pyrolysis and oxidation (based on a combustion model for light aromatics) have been developed for each compound. Models predict well the conversion of reactants and the formation of the main products

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

37

Eibner, Simon. "Pyrolyse flash de biomasse lignocellulosique : comment catalyser la désoxygénation au cours des mécanismes primaires et secondaires ?" Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2015. http://www.theses.fr/2015ENCM0026.

Full text

Abstract:

La pyrolyse flash est un procédé attrayant pour convertir la biomasse lignocellulosique en bio-huiles, intermédiaires énergétiques potentiellement valorisables en biocarburants et/ou intermédiaires chimiques. L’émergence d’une telle filière requiert la mise au point d’une stratégie catalytique efficace et innovante qui permette de diminuer la teneur en oxygène des bio-huiles. Les mécanismes de pyrolyse ont lieu à la fois au sein de la biomasse - mécanismes primaires - et en phase gazeuse - mécanismes secondaires-. Par conséquent, notre démarche a consisté à tester si l’imprégnation d’un précurseur catalytique dans la biomasse permet d’agir sur les mécanismes primaires afin de favoriser la désoxygénation. Puis, nous avons cherché à favoriser le craquage catalytique des vapeurs de pyrolyse en utilisant un catalyseur hétérogène.Nos travaux montrent que la pyrolyse de biomasse imprégnée avec des sels de nitrates - Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn et Ce - favorise principalement la dépolymérisation de la cellulose aux dépens de sa fragmentation. En outre, la présence d’anions nitrate catalyse la formation d’anhydrosaccharides déshydratés, employés pour synthétiser des molécules complexes. Après pyrolyse, un support carboné contenant des nanoparticules métalliques est obtenu et peut être valorisé pour catalyser la désoxygénation de molécules modèles en phase vapeur. Néanmoins, l’activité catalytique de ces charbons est limitée par leur faible surface spécifique, comme le montre la comparaison avec un charbon actif commercial contenant des nanoparticules métalliques. Parmi les métaux testés, le catalyseur à base de cérine s’avère très efficace pour réduire l’acidité des bio-huiles et catalyser la formation de dérivés phénoliques. De plus, ce catalyseur de craquage catalytique permet de réduire la teneur en oxygène de l’huile de pyrolyse et d’augmenter sa densité énergétique. Ce résultat encourageant suggère que le craquage catalytique pourrait être mis en œuvre en complément de l’hydrodésoxygénation dans une filière de production de biocarburants. Cette alternative permet de réduire le coût de l’hydrodésoxygénation et notamment la consommation de dihydrogène
Flash pyrolysis of biomass is seen as a new way to produce bio-oils which can be converted to biofuels and chemicals. However, development of such pyrolysis processes requires implementation of an efficient and innovative catalytic strategy to deoxygenate bio-oils. Pyrolysis mechanisms involve both biomass degradation reactions - primary mechanisms - and gas phase reactions - secondary mechanisms -. As a consequence, our work has been directed along two research lines. First, we tested whether impregnating a catalyst precursor in the biomass can act on the primary pyrolysis mechanisms in order to promote deoxygenation. Then we sought to enhance the catalytic cracking of pyrolysis vapours using a heterogeneous catalyst.Pyrolysis experiments of impregnated biomass show that metal nitrate salts - Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn and Ce – mainly enhance cellulose depolymerisation at the expense of its fragmentation. Moreover, nitrate anions inserted in biomass promote the production of dehydrated anhydrosugars which can be used to synthesize value-added molecules. Pyrolysis of impregnated biomass also results in the formation of a catalytically active charcoal containing metal nanoparticles. Those charcoals were successfully employed to catalyse the deoxygenation of model vapour phase compounds. However, it was found that the catalytic activity of these charcoals was limited by their low specific surface area, in comparison with the measured performance measured for commercially available activated charcoal containing metal nanoparticles. Among the tested metals, the ceria-based catalyst was found both to efficiently reduce bio-oil acidity and to enhance phenol yields. Additionally, this catalytic cracking catalyst reduces the oxygen content in the pyrolysis bio-oil and increases its heating value. This encouraging result suggests that catalytic vapour cracking could be integrated in a hydrodeoxygenation-based process to produce biofuels. This option should reduce the cost of hydrodeoxygenation and in particular the hydrogen consumption

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

38

Jendoubi, Naoufel. "Mécanismes de transfert des inorganiques dans les procédés de pyrolyse rapide de la biomasse : Impacts de la variabilité des ressources lignocellulosiques sur la qualité des bio-huiles." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL062N/document.

Full text

Abstract:

La pyrolyse rapide de biomasse est un procédé de conversion thermochimique qui permet de produire principalement des huiles de pyrolyse valorisables dans le domaine de l’énergie. Les espèces inorganiques initialement présentes dans la biomasse sont à l’origine de problèmes d’instabilité des huiles, de dépôts et d’encrassement. L’objectif de ce travail consiste à mieux comprendre les mécanismes de transfert des inorganiques depuis la biomasse vers les huiles dans les procédés de pyrolyse rapide.Une méthodologie est mise au point afin de quantifier la répartition des alcalins et alcalino-terreux (K, Ca, Mg et Na), identifiés comme les plus néfastes, dans les produits (charbons et huiles) issus de pyrolyse de bois et de paille de blé. Deux dispositifs complémentaires sont utilisés, pour lesquels les bilans de matière bouclent de façon très satisfaisante: un réacteur pilote de pyrolyse rapide en lit fluidisé et un réacteur laboratoire en four tubulaire. Dans tous les cas, le charbon séquestre 99% des éléments minéraux issus de la biomasse. En outre, grâce à un dispositif original de condensation fractionnée des huiles, on démontre que plus de 60% des inorganiques restants dans les huiles de pyrolyse proviennent des aérosols, ce résultat ouvrant une discussion quant à leur origine. Les teneurs en inorganiques des huiles sont par ailleurs fortement liées à la présence de fines particules de charbon mal séparées dans le procédé. Les possibilités de traitement amont ou aval sont discutées, afin de diminuer ces concentrations.Enfin, des expériences parallèles associées à un modèle permettent de décrire quantitativement les mécanismes de transfert entre les particules de charbon et une phase liquide lors du stockage d’huiles de pyrolyse
Biomass fast pyrolysis is a promising process for the preparation of bio-oils dedicated to energy production. Inorganic species originally present in biomass are known to induce problems such as bio-oil instability, deposits and fouling. The purpose of the present work is to better understand the mechanisms of inorganic species transfer from biomass to bio-oils in fast pyrolysis processes. A methodology is developed for quantifying alkali and alkali-earth species (K, Ca, Mg, Na) distribution in the products (chars and bio-oils) issued from wheat straw and beech wood fast pyrolysis. Two complementary devices are used: a pilot plant fluidized bed reactor, and a horizontal tubular reactor. Mass balances closures are accurately achieved. 99 wt.% of the inorganic species originally contained in biomass are recovered in the chars. Thanks to an original bio-oils fractional condensation device, it is shown that more than 60 wt.% of the inorganic content of overall bio-oil is contained in the aerosols. Different assumptions of possible origins of the aerosols are discussed. Inorganic content of bio-oil is strongly connected to the presence of fine chars particles which are not efficiently separated by the cyclones, and, hence recovered in the bio-oils. The possibilities of upstream or downstream treatments are discussed in order to lower inorganic content of bio-oils. Finally, the mechanisms of inorganics transfers between char particles and a liquid phase, during bio-oil storage, are quantitatively described on the basis of side experiments associated to a model

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

39

Senga, kiesse Silao Esperance. "Valorisation énergétique des déchets de bois traités par voies thermochimiques (pyrolyse et hydroliquéfaction) : Application aux bois traités aux sels de CCB (cuivre-chrome-bore)." Phd thesis, Ecole des Mines de Nantes, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00813887.

Full text

Abstract:

Les déchets de bois traités représentent 27% du gisement des déchets dangereux en France. Ces déchets sont incinérés dans des installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE). Néanmoins, leur incinération nécessite des équipements robustes et coûteux pour le lavage des gaz et des fumées toxiques. Dans ce contexte, le présent travail a pour objectif d'élaborer et de mette en oeuvre d'autres voies de valorisation énergétique des déchets de bois traités par des procédés thermochimiques. Pour cela, les procédés de pyrolyse et d'hydroliquéfaction ont été mis en oeuvre principalement pour la valorisation énergétique des déchets de bois traités aux sels de CCB (cuivre-chrome-bore) qui représentent 8750 tonnes/an en France. Le bois imprégné de sels de CCB dans nos laboratoires conformément au traitement industriel, a été étudié afin de maîtriser le bilan des métaux dans les différents produits de pyrolyse et d'hydroliquéfaction. Une étude préliminaire de son comportement thermique a été menée par analyse thermogravimétrique dans le but de déterminer l'intervalle de température effectif à sa dégradation massique. Dans cet intervalle de température, les paramètres expérimentaux de pyrolyse lente ont été optimisés pour piéger les métaux dans le charbon. Par la suite, une étude paramétrique par la méthode des plans d'expérience a été réalisée pour la conversion du charbon en bio-huile. De plus, l'optimisation de l'hydroliquéfaction pour la conversion du bois traité en bio-huile a été effectuée. Les résultats montrent que les métaux initialement présents dans le bois traité sont répartis entre la bio-huile et le coke quelque soit la voie de valorisation énergétique empruntée (hydroliquéfaction/pyrolyse+hydroliquéfaction). Cependant la bio-huile présente des caractéristiques proches de celles des biodiesels. L'utilisation de catalyseur au cours de l'hydroliquéfaction du charbon de pyrolyse améliore non seulement la qualité de la bio-huile mais aussi le bilan d'énergie sur le procédé.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

40

Gauthier, Guillaume. "Synthèse de biocarburants de deuxième génération : étude de la pyrolyse à haute température de particules de bois centimétriques." Phd thesis, Ecole des Mines d'Albi-Carmaux, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00995288.

Full text

Abstract:

La pyrolyse est une étape clé des procédés de synthèse thermochimique des biocarburants de deuxième génération. Notre objectif a été d'améliorer la compréhension des mécanismes impliqués à l'échelle d'une particule. Il apparaît nécessaire en premier lieu d'acquérir de nouvelles données expérimentales en maîtrisant les conditions opératoires, pour dans un second temps valider des modèles. Un dispositif expérimental a été développé pour étudier la pyrolyse d'une particule de bois de taille centimétrique entre 450 et 1050°C. La température interne, la masse et les dimensions de la particule ainsi que les rendements instantanés en gaz ont été suivis en temps réel. Les produits de pyrolyse ont été caractérisés. Le modèle développé dans un système à deux dimensions par l'Université Catholique de Louvain a été utilisé pour décrire les conditions expérimentales et simuler les résultats. Des écarts significatifs entre modèle et expérience ont été observés. La comparaison des données simulées et expérimentales ainsi que l'analyse des résultats d'une étude paramétrique permettent d'identifier des pistes d'amélioration du modèle. Les propriétés thermiques de la particule ont été déterminées expérimentalement. Des corrélations sont proposées pour décrire les variations des chaleurs massiques et des conductivités thermiques du bois et du résidu carboné en fonction de la température de pyrolyse, jusqu'à 1050°C.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

41

Lacroix, Rémy. "Mécanisme cinétique hétérogène détaillé de dépôt de pyrocarbone." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL063N/document.

Full text

Abstract:

Les procédés industriels de fabrication de composites carbone/carbone consistent en la densification d’un substrat poreux (préforme) par dépôt de précurseurs gazeux. L’objectif de ce travail a été de développer et valider un mécanisme cinétique détaillé modélisant les réactions hétérogènes de dépôt de pyrocarbone par pyrolyse de propane. Les expérimentations ont été réalisées en utilisant un dispositif adapté à l’étude cinétique de réactions hétéro-homogènes. Des analyses par chromatographie ont permis de doser 29 espèces gazeuses, la vitesse de dépôt étant déterminée par pesée. Nous avons étudié l’influence des paramètres opératoires suivants : température (900-1050°C ); temps de passage (0,5-4 s), ratio S/V (20-170 cm-1) et composition de l’alimentation du réacteur (ajout d’hydrogène, acétylène et benzène). Le mécanisme hétérogène est constitué de 275 processus élémentaires impliquant 66 sites de surface. Les paramètres cinétiques des réactions de surface ont été estimés par analogie avec des réactions gazeuses « prototypes ». Les simulations ont été réalisées en utilisant Chemkin Surface. Le modèle permet de prédire de manière quantitative la vitesse de dépôt ainsi que les fractions molaires des principales espèces gazeuses. Les fractions molaires en espèces minoritaires sont reproduites de manière semi-quantitative. L’analyse de flux a montré que le pyrocarbone est principalement formé par dépôt de radicaux méthyles et de petites espèces insaturées (acétylène, éthylène) dans nos conditions opératoires
Industrial Carbon/Carbon composite manufacturing processes consist in the densification of a porous substrate (preform) by deposition of gaseous precursors. The aim of this work was to develop and validate a detailed kinetic mechanism modeling heterogeneous reactions of pyrocarbon deposition by propane pyrolysis. Experiments were carried out using an experimental set-up appropriate for studying the kinetics of hetero-homogeneous reactions. Chromatographic analysis were performed to quantify 29 gas phase species, the deposition rate being measured by weighing. We studied the influence of the following experimental parameters: temperature (900-1050°C), residence time (0.5-4 s), S/V ratio (20-170 cm-1) and composition of the reactor inlet (addition of hydrogen, acetylene and benzene). The heterogeneous mechanism contains 275 surface elementary steps involving 66 surface sites. Kinetic parameters of surface reactions were estimated by analogy with gas phase “prototype” reactions. Simulations were carried out using the Surface Chemkin package. The model is efficient to quantitatively predict the deposition rate as well as the mole fractions of major gas phase species. The mole fractions of minor species are semi-quantitatively predicted. The flow rate analysis demonstrates that the pyrocarbon is mostly formed by deposition of methyl radicals and small unsaturated species (acetylene, ethylene) in our experimental conditions

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

42

Lebas, Étienne. "Étude et modélisation de la pyrolyse du charbon en four tournant." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_LEBAS_E.pdf.

Full text

Abstract:

La pyrolyse de grains de charbon en four tournant permet de produire un coke réactif principalement utilisé en électrométallurgie. Le but de cette étude est d'analyser et de modéliser les différents phénomènes impliqués dans ce procédé afin d'améliorer le fonctionnement et la conduite de l'installation industrielle. La pyrolyse du charbon a été étudiée par thermogravimétrie et analysé chromatographique des gaz émis afin de déterminer la cinétique de dégagement de chaque constituant des matières volatiles. L’enthalpie de réaction de la pyrolyse a été mesurée par calorimétrie à flux différentiel. Le mouvement de la charge en four tournant a été étudié grâce à des expérimentations en four pilote. Les mesures effectuées concernent le temps de séjour moyen, la distribution des temps de séjour, le profil de chargement et le temps moyen passe par un grain en surface du talus. Des corrélations adaptées à la modélisation du mouvement de la charge ont été déterminées. Les transferts de chaleur ont fait l'objet d'une étude approfondie: ils incluent le transfert en régime transitoire à travers la paroi et le rayonnement paroi/solide qui est partiellement absorbé par le gaz qui s'interpose. La démarche adoptée pour la modélisation de ce procédé a consisté à simuler, dans un premier temps, la pyrolyse d'une particule isolée. Le modèle de grain ainsi établi a ensuite été inséré dans une représentation globale du four en tenant compte de l'hydrodynamique du réacteur, des transferts de chaleur entre la paroi, le solide et le gaz et des réactions de combustion des matières volatiles. Ce modèle a été validé grâce à un ensemble de mesures effectuées sur le four tournant industriel et utilisé avec succès pour l'amélioration du fonctionnement de cette installation

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

43

Bouhadoun, Sarah. "Synthèse de nanoparticules de dioxyde de titane par pyrolyse laser et leur application en photocatalyse." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS003/document.

Full text

Abstract:

Le dioxyde de titane suscite un grand intérêt dans le domaine de la photocatalyse. Cependant, il n'utilise que la composante UV du flux solaire soit 4-5 % de l'énergie disponible. Un objectif de cette thèse est d'élaborer un matériau capable d'absorber dans le visible tout en restant actif sous lumière UV. Des nanoparticules de dioxyde de titane modifiées avec de l'or et/ou de l'azote ont été synthétisées par pyrolyse laser. Les poudres obtenues ont été caractérisées systématiquement par différentes techniques physico-chimiques (analyse ICP-AES), structurales (DRX), morphologiques et texturales (MET, MEB, BET), optiques (Spectroscopie UV-Visible) et électroniques (XPS, RPE et TRMC). Les particules présentent une structure cristalline majoritairement anatase, avec une taille moyenne de l'ordre de 7-10 nm. Leur efficacité photocatalytique a été évaluée par HPLC vis-à-vis de la dégradation d'acides carboxyliques (C1-C4) sous lumière UV et Visible. Les résultats photocatalytiques obtenus sur un polluant modèle (l'acide formique) ont révélé que sous UV le TiO2 préparé par pyrolyse laser est nettement plus actif que la référence commerciale. La modification à l'or améliore encore l'efficacité en facilitant le transfert de charge, alors que le dopage à l'azote introduit des sites de recombinaison provoquant donc un effet négatif. Ces résultats ont été corrélés à la dynamique des porteurs de charge étudiée par TRMC (Time Resolved Microwave Conductivity). La combinaison des deux élèments Au et N montre une efficacité proche de la référence commerciale, tout en introduisant une activité dans le visible. Dans le cas des acides à plus longue chaîne, la photoactivité des différents photocatalyseurs est proche de la référence commerciale sous lumière UV, mais reste très limitée dans le visible. La compréhension des mécanismes de dégradation a été abordée par la Résonance Paramagnétique Electronique (RPE)
Titanium dioxide is the most widely used photocatalyst due to its amazing properties. However, TiO2 is activated by UV radiation which represent about 4-5 % of solar light. One aim of this work is to shift the adsorption of TiO2 to the visible range while maintaining photoactivity under UV. Therefore N-doped and gold modified TiO2 nanoparticles have been synthesized in one step by laser pyrolysis. The materials have been characterized; their photocatalytic activity was evaluated by the degradation of carboxylic acids (C1-C4) under both UV and Visible irradiation. When dealing with the decomposition of formic acid under UV light, all samples exhibit a higher activity compared to commercial P25. Modification with Au increases the reaction rate by enhancing charge separation, while N-doped sample are less efficient due to recombination centers induced by Nitrogen. These results were correlated to the dynamic of electron/hole pairs studied by TRMC (Time Resolved Microwave Conductivity). Moreover, the combination of Au and N showed an efficiency similar to commercial P25 under UV irradiation associated to photoactivity in the visible range. In the case of C2-C4 acids, photocatalytic performances of all photocatalysts are similar to commercial P25 under UV, but very weak under visible light. Degradation mechanisms were investigated by ESR (Electron Spin Resonance)

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

44

Buendia-Kandia, Felipe. "Cellulose valorization in biorefinery : synergies between thermochemical and biological processes." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0082/document.

Full text

Abstract:

Parce que les ressources fossiles sont épuisables par définition, le carbone nécessaire à la production d'énergie et de matériaux pourrait provenir en grande partie de la biomasse lignocellulosique. Les procédés de fermentation sont capables de fournir une grande variété de produits d'intérêts capables de remplacer les synthons d'origine pétrolière. Cependant, en raison (i) de son caractère insoluble, (ii) de sa structure plus ou moins cristalline et (iii) de la nature des liaisons entre les maillons du polymère, la cellulose est un substrat carboné difficile à valoriser par voie biochimique/fermentaire seule. La pyrolyse rapide ou la liquéfaction de la cellulose sont principalement étudiées pour produire une bio-huile, qui serait valorisée par hydrotraitement catalytique en carburant ou en building blocks. Dans l'état de l'art actuel, les travaux à l'interface de ces deux domaines portant sur une conversion biochimique ou microbiologique de ces bio-huiles sont encore rares. L’objectif de cette thèse est de coupler un procédé de conversion thermochimique de la cellulose, pour la dépolymériser, à un procédé de transformation microbienne pour produire des solvants, des acides et des gaz (butanol, éthanol, acétone, acide acétique, acide butyrique, acide lactique, hydrogène) qui suscitent un fort intérêt dans l’industrie des carburants ou de la chimie verte. Pour ce faire, le bois de hêtre a été fractionné par les méthodes organosolv et chlorite/acide (SC/AA) afin de récupérer une pâte riche en cellulose. Des procédés de liquéfaction hydrothermale et de pyrolyse rapide ont été utilisés pour obtenir des sucres qui ont été finalement transformés par fermentation en synthons. De nombreuses méthodes analytiques ont été développées pour la caractérisation des produits issus de chaque étape du procédé. Enfin, un modèle du procédé utilisant le logiciel commercial Aspen Plus® a été développé pour établir les bilans de matière et énergie du procédé intégré : du fractionnement du bois, puis la liquéfaction de la fraction cellulosique et à la fermentation des bio-huiles
Because fossil resources are exhaustible by definition, the carbon needed for energy and materials production could be obtained from lignocellulosic biomass. Fermentation processes are able to provide a wide variety of interesting products that can replace the crude oil based "building blocks". However, the abundance of lignocellulosic biomass in the environment contrasts with its very low bioavailability. Indeed, because of (i) its insoluble nature, (ii) its more or less crystalline structure and (iii) the nature of the bonds between the polymer fibers, cellulose is a carbon substrate difficult to valorize by biochemical/fermentation processes alone. Fast pyrolysis or liquefaction of cellulose are mainly studied to produce a bio-oil, which would be upgraded by catalytic hydrotreatment into fuels or building blocks. In the current state of the art, studies at the interface of these two fields involving a biochemical or microbiological conversion of these bio-oils are still rare. The aim of this thesis is the coupling of a thermochemical conversion process of cellulose, to depolymerize it, to a microbial transformation process to produce solvents, acids and gases (butanol, ethanol, acetone, acetic acid, butyric acid, lactic acid, hydrogen) that are of great interest for the fuel or green chemistry industry. To do this, beech wood was fractionated by organosolv and chlorite / acid (SC / AA) methods in order to recover a cellulose-rich pulp. Hydrothermal liquefaction and fast pyrolysis processes were used to obtain sugars that were transformed into building blocks by fermentation. Many analytical methods have been developed for the characterization of products from each step of the process. Finally, a model of the process using the commercial software Aspen Plus® was developed to establish mass and energy balances of the integrated process including: the fractionation of the wood, then the liquefaction of the cellulosic fraction and the fermentation of bio-oils

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

45

Morisson, Marietta. "Optimisation des techniques de pyrolyse et de thermochimiolyse pour la recherche de matière organique d’origine extraterrestre : application aux cas de Titan et Mars." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC076/document.

Full text

Abstract:

La compréhension de la chimie prébiotique et la recherche de matière organique d’origine extraterrestre qui lui est associée sont parmi les thématiques fortes de la branche de l’astrobiologie qui concerne notamment la recherche de traces de vie dans notre Système Solaire. C’est avec cet objectif que nous nous sommes intéressés à deux objets du Système Solaire : le satellite saturnien Titan, pour ses aérosols organiques, et Mars, pour son habitabilité avérée et la recherche de matière organique in situ. A ces fins, nous avons mis en œuvre deux techniques permettant d’étudier la matière organique de ces objets : la simulation expérimentale qui permet de reproduire en laboratoire des conditions environnementale extraterrestres et la préparation d’analyse in situ grâce à des laboratoires entièrement automatisés implémentés sur des véhicules mobiles, à savoir les rovers Curiosity/MSL actuellement en activité à la surface de Mars et le futur rover Pasteur de la mission ExoMars. La première partie de cette étude est ainsi consacrée à la simulation expérimentale appliquée à l’étude des aérosols organiques de Titan. Nous avons synthétisé en laboratoire des analogues (tholins) de ces aérosols, puis nous avons étudié leur composition moléculaire par pyrolyse et chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (Pyr-GC-MS). Nous avons tout particulièrement investigué l’influence de la composition du mélange gazeux permettant la synthèse de nos tholins (taux de méthane dans du diazote) sur leur composition moléculaire. Une étude systématique par Pyr-GC-MS nous a permis d’estimer les conditions optimales d’analyse dont la température de pyrolyse. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l’analyse in situ du sol martien par les instruments SAM-GC-MS et MOMA-GC-MS à bord du rover Curiosity et du futur rover Pasteur respectivement. Ces deux instruments ont la possibilité de mettre en œuvre des techniques de prétraitements des échantillons par chimie humide (dérivatisation) pour faciliter l’extraction, la volatilisation, la préservation et l’identification de la matière organique présente dans le sol martien. Parmi ces techniques, nous avons optimisé les conditions analytiques de la thermochimiolyse en présence de TMAH sur un sol analogue du sol martien pour assurer le succès des futures analyses in situ du sol de Mars par les instruments SAM et MOMA
The understanding of prebiotic chemistry, and the search for organic matter of extraterrestrial origin associated with it, are among the strong themes of the astrobiology branch, which concerns in particular the search for traces of life in our Solar System. It is with this objective in mind that we have taken an interest in two objects of the Solar System: the Saturn satellite Titan, for its organic aerosols, and Mars, for its proven habitability and research of organic matter in situ. To this end, we have implemented two techniques to study the organic matter of these objects: experimental simulation, which allows the reproduction of extraterrestrial environmental conditions in the laboratory, and preparation of in situ analysis thanks to fully automated laboratories implemented on the Curiosity/MSL rover currently in operation on the surface of Mars, and the future Pasteur rover of the ExoMars mission. The first part of this study is thus devoted to the experimental simulation applied to the study of organic aerosols from Titan. We synthesized analogs (tholins) of these aerosols in the laboratory, then studied their molecular composition by pyrolysis and gas chromatography coupled to mass spectrometry (Pyr-GC-MS). We investigated in particular the influence of the composition of the gas mixture allowing the synthesis of our tholins (methane content in nitrogen) on their molecular composition. A systematic study by Pyr-GC-MS allowed us to estimate the optimal conditions of analysis including pyrolysis temperature. In a second phase, we were interested in the in situ analysis of the Martian soil by the SAM-GC-MS and MOMA-GC-MS instruments aboard the Curiosity rover and the future Pasteur rover respectively. These two instruments have the possibility of using wet chemistry (derivatization) techniques to pre-treat samples to facilitate extraction, volatilization, preservation and identification of the organic matter present in the Martian soil. Among these techniques, we have optimized the analytical conditions of thermochemolysis in the presence of TMAH on a terrestrial analog of the Martian soil to ensure the success of future in situ analyses of the Mars soil by the SAM and MOMA instruments

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

46

Bensabath, Tsilla. "Approche préventive pour une réduction des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) dans les fours à pyrolyse : application à la cémentation gazeuse à basse pression." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0064/document.

Full text

Abstract:

La cémentation gazeuse à basse pression est un procédé de traitement de surface qui consiste à renforcer des pièces en acier par diffusion d’atomes de carbone provenant de la pyrolyse d’hydrocarbures gazeux. Une partie de l’hydrocarbure craqué est adsorbée sur le métal mais une autre partie réagit en phase gazeuse et conduit, entre autres, à la formation de HAP. Or, de nombreux HAP sont toxiques, voire cancérigènes, et les salariés en charge du nettoyage ou de la maintenance des fours de cémentation peuvent y être exposés. Des expériences de pyrolyse d’acétylène ont été réalisées à 900°C et 8 kPa, conditions proches de celles des procédés de cémentation gazeuse à basse pression. Un réacteur auto-agité par jets gazeux et des réacteurs tubulaires ont été utilisés. A la sortie de la zone réactionnelle, les produits de la pyrolyse ont été analysés. Entre autres, 16 HAP considérés comme des polluants prioritaires par l’Agence de Protection de l’Environnement aux Etats-Unis (US EPA) ont été observés. L’influence du taux de dilution du réactif en entrée et du temps de passage dans le réacteur a été étudiée. Les résultats expérimentaux ont été comparés à ceux obtenus avec un modèle cinétique détaillé. Ce modèle a été développé dans le but de décrire la formation des HAP lors de la pyrolyse d’hydrocarbures légers. Une attention particulière a été portée aux voies de formation des premiers cycles aromatiques et des 16 HAP de la liste de l’EPA. En plus des données expérimentales obtenues dans le cadre de cette étude, le modèle a été validé à partir de données expérimentales de la littérature. Le but de l’étude est de comprendre les phénomènes de formation et de croissance des HAP afin de trouver des conditions opératoires permettant de rendre plus surs les procédés de cémentation gazeuse à basse pression
Low-pressure gas carburizing is a heat treatment process used to harden surface of steel by enriching the metal with carbon atoms coming from pyrolysis of hydrocarbons. At the same time, a wide variety of molecules and radicals are also formed in the gas phase. They react together, leading to the formation of PAHs. PAHs are toxic and even carcinogenic, and activities such as furnace maintenance may thus represent a risk to workers. Experiments of acetylene pyrolysis were carried out in conditions close to low-pressure gas carburizing processes, at 900°C and 8 kPa. Two kinds of reactors were used: a jet stirred reactor and tubular reactors. At the outlet of the reaction zone, products of pyrolysis were analyzed. Among other products, 16 PAHs classified as priority pollutants by the United States Environmental Protection Agency (US EPA) were observed. Influence of residence time and of reactant dilution was studied. Experimental results were compared to those obtained with a detailed kinetic model. This model was developed in order to describe PAH formation during light hydrocarbon pyrolysis. The focus was placed on formation pathways of the first aromatic rings and of the 16 EPA-PAHs. In addition to the experimental data obtained in this study, the model was validated using experimental data from the literature. The aim of the study is to understand the phenomena of PAH formation and growth in order to find operating conditions to make safer the low-pressure gas carburizing processes

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

47

Kessas, Sid Ahmed. "Etude expérimentale de pyrolyse et de vapogazéification des boues de STEP en réacteurs à lit fluidisé entre 700 et 900°C : comparaison avec les déchets boisés." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0113.

Full text

Abstract:

La gazéification des biomasses lignocellulosiques apparaît actuellement comme une solution technologique prometteuse permettant la production d’un gaz à haute valeur ajoutée, utilisable dans de nombreuses applications. Cependant, les tensions qui commencent à apparaître sur le marché du bois incitent les acteurs du secteur à se tourner vers d’autres ressources lignocellulosiques telles que les résidus agricoles, les déchets verts municipaux et les boues de STEP. Suivant les cas, ces déchets sont vus comme des effluents à traiter dont le coût peut être parfois nul ou négatif. L’objectif de ces travaux est de mieux comprendre et modéliser les phénomènes qui se déroulent lors de la gazéification des déchets (boues de STEP et déchets verts municipaux) en lit fluidisé. Dans un premier temps, sont présentés successivement une étude de caractérisation physico chimique et texturale des intrants utilisés ainsi que des chars issus de leur pyrolyse rapide ainsi qu’une étude cinétique portant sur l’influence de la température de pyrolyse et de la nature de l’intrant sur la réactivité de char. Dans un second temps, sont exposés les résultats obtenus lors de la pyrolyse et de la vapogazéification des déchets dans un pilote de pyrogazéification en lit fluidisé entre 700 et 900 °C. Les études paramétriques ont permis de mettre en évidence l’effet des paramètre opératoires (température, rapport massique H2O/intrant, nature de l’intrant et du média fluidisé) sur les performances de la gazéification et d’identifier les paramètres clés permettant de contrôler la composition ainsi que le taux de production du gaz de synthèse. Par ailleurs, à partir des résultats obtenus sont proposés des schémas réactionnels pour la pyrolyse des déchets entre 700 et 900 °C. Enfin, les résultats d’une étude de modélisation du réacteur de gazéification des déchets en lit fluidisé intégrant les réactions de pyrolyse, de vapogazéification du char, de water-gas shift et de reformage des goudrons sont présentés et comparés avec les résultats expérimentaux afin de mieux comprendre l’effet des paramètres opératoires sur les taux d’avancement de différentes réactions
The gasification of lignocellulosic biomass is viewed as a promising technological solution for theproduction of a high value-added gas that could be used in several applications. However,emerging tensions in the wood market are prompting industrial actors to turn to otherlignocellulosic resources, such as agricultural residues, municipal green waste and sewage sludge(SS). Depending on the case, these wastes are considered as effluents with a zero or negativecost. The objective of this work is to better understand and model the phenomena that occurduring the gasification of sewage sludge and green wastes in a fluidized bed. Firstly, aphysicochemical and textural characterization study of the selected fuels and their chars resultingfrom their rapid pyrolysis as well as a kinetic study on the influence of the pyrolysis temperatureand the nature of solid fuel on the reactivity of char were presented. Then, the results obtainedduring the pyrolysis and steam gasification of wastes, in a fluidized bed gasification pilot plant, arepresented for temperatures ranging between 700 and 900 °C. Parametric studies allows to betterunderstand the effect of operating parameters (temperature, H2O/fuel mass ratio, the nature of thefuel and the kind of the fluidized medium) on the gasification performance and to identify the keyparameters that control the composition, as well as the syngas production yield. Moreover,reaction schemes are proposed based on the experimental results, for the pyrolysis of wastesbetween 700 and 900 °C. Finally, the results of a modelling study of the gasifier, integrating thereactions of pyrolysis, char steam gasification, water-gas shift and tar reforming are presented andcompared to the experimental results in order to better understand the effect of the operatingparameters on the conversion rate of different reactions

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

48

Krauss, Hans-Joachim. "Laserstrahlinduzierte Pyrolyse präkeramischer Polymere." Bamberg Meisenbach, 2006. http://d-nb.info/986458899/04.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

49

Belchi, Raphaëlle. "Architectures à base de nanostructures de carbone et TiO₂pour le photovoltaïque." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS329/document.

Full text

Abstract:

Le photovoltaïque est une énergie renouvelable pouvant aider à lutter contre le réchauffement climatique et l’épuisement des ressources fossiles utilisées pour la production d’énergie. La filière émergente à base de matériaux pérovskites (photovoltaïque de 3ème génération) est très prometteuse car elle utilise des matériaux abondants et faciles à mettre en œuvre (technologie bas-coût) et a montré de plus des rendements record compétitifs en peu de temps. Il reste cependant des verrous technologiques à lever afin de pouvoir développer cette technologie à grande échelle. L’un deux consiste à améliorer la couche de TiO₂ qui transporte les électrons et dont les défauts limitent les performances et la durée de vie des cellules photovoltaïques pérovskites. Ce travail propose l’utilisation de matériaux à base de nanostructures de carbone et de TiO₂ pour améliorer le transport et la collecte des électrons au sein de ces cellules photovoltaïques et ainsi améliorer leur rendement. Pour cela, la pyrolyse laser, technique singulière de production continue de nanoparticules, a été adaptée pour l’élaboration de nanocomposites TiO₂/graphène aux propriétés contrôlées. Ces matériaux ont été caractérisés puis intégrés aux cellules photovoltaïques pérovskites qui ont démontré une meilleure efficacité en présence de graphène. Par ailleurs, ce travail présente une architecture innovante à base de nanotubes de carbone alignés verticalement, en vue d’une application pour la collecte des électrons photo-générés des cellules photovoltaïques pérovskites. Les matériaux carbonés présentent donc de fortes potentialités pour l’optoélectronique, et plus particulièrement pour le photovoltaïque de 3ème génération
Photovoltaic is a promising renewable energy to tackle global warming and the depletion of fossil resources. The emerging field of perovskite solar cells (3rd generation photovoltaic) is very attractive because it uses abundant and easy-processing materials (low-cost technology) and provides competitive efficiencies.Still, efforts remain to be performed to develop this technology, especially concerning the improvement of efficient and reliable charge transporting electrodes. Titanium dioxide layer, commonly used for electron extraction, presents defects that limit the performance and lifetime of the perovskite solar cells.This work proposes the use of materials based on TiO₂ and carbon nanostructures to improve the electron transport and collection within the solar cells, in order to enhance the power conversion efficiency. The singular technique of laser pyrolysis, which is a continuous process of nanoparticles synthesis, was adapted to produce TiO₂/graphene nanocomposites with well-controlled properties. These materials have been characterized and integrated into perovskite solar cells that demonstrate an improved efficiency in presence of graphene.Besides, this work presents an innovating architecture based on vertically aligned carbon nanotubes for the electron collection of a perovskite solar cell. We show then the strong potential of carbon materials for optoelectronic, especially 3rd generation photovoltaic

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

50

Klug, Michael. "Pyrolysis -- a process to "melt" biomass." Revista de Química, 2013. http://repositorio.pucp.edu.pe/index/handle/123456789/101157.

Full text

Abstract:

La pirolisis es un proceso termoquímico que ocurre en ausencia de oxígeno. El proceso de pirolisis tiene tres etapas: la dosificación y alimentación de la materia prima, la transformación de la masa orgánica y, finalmente, la obtención y separación de los productos (coque, aceite y gas). La planta piloto de la PUCP puede producir un biocombustible de segunda generación a partir de desechos orgánicos lo que responde al reto de un desarrollo sostenible de bioenergía en Perú.
Pyrolysis is a thermochemical process that occurs in absence of oxygen. The pyrolysis process has three stages: feeding and dosing of raw materials, transformation of the organic mass and, finally, collection and separation of the products (coke, oil and gas). The pilot plant of the PUCP can produce second generation biofuels from organic waste and this responds to the challenge of a sustainable developmentof bioenergy in Peru.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Dissertations / Theses on the topic 'Pyrolys'

Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles