تحديد تفصيلي لمنتجات البيروليزة للكتل الحيوية باستخدام منهجية جديدة تعتمد على التحليل الحراري الوزني: حالة دراسة السليلوز

تمثل عملية البيروليزة للكتل الحيوية المهدرة مسارًا رئيسيًا للاقتصاد الدائري وحلاً واعدًا لتوليد المواد الكيميائية القيمة والوقود الحيوي السائل. ومع ذلك، فإن الطبيعة المعقدة متعددة المكونات والمراحل للعملية تشكل تحديًا في الحصول على بيانات تجريبية شاملة عن تفكك الكتلة الحيوية. تعتبر هذه البيانات ضرورية لتحسين النماذج الحركية وتهيئة التكنولوجيا. تقدم هذه الدراسة منهجية تجريبية جديدة مناسبة لجمع البيانات ذات الصلة الحركية حول تفكك الكتلة الحيوية، جنبًا إلى جنب مع توصيف كامل لمجموعة المنتجات. تتكون هذه المنهجية من محلل حراري وزني يُستخدم لإجراء تجارب البيروليزة، وهو مفيد للرصد الدقيق للاعتماديات على خسارة الكتلة عند معدلات تسخين مختلفة، وللتحكم في درجات حرارة التفاعل وللقضاء على تفاعلات الغاز الطفيلية الثانوية بالإضافة إلى قيود النقل. تم دمج أساليب تحليلية متعددة وبروتوكولات أخذ عينات لتحديد الأنواع - التحليل الطيفي عبر الكتلة عبر الإنترنت للغازات وH2O، والفخاخ الممتصة للقياس الشامل عبر GC/FID-MS للكحولات الثقيلة، وجمع البخار المحدد لتحليل فوري عبر GC/FID-MS للكحولات الخفيفة - مما سمح بتحديد العائد الكلي لكل منتج بيروليزي بدقة عالية جدًا. تم إجراء تجارب لعملية بيروليزة السليلوز عند معدلات تسخين مختلفة لضبط المنهجية والتحقق من صحتها. سمحت بروتوكولات تحديد الأنواع بتحديد وقياس 31 نوعًا بشكل فردي من بين منتجات البيروليزة، بما في ذلك الغازات، والكحولات القابلة للتكثيف، وH2O، والفحم. أظهرت مقارنة النتائج التجريبية مع التوقعات من نموذج مضغوط متميز أهمية المنهجية الحالية في كشف الحركيات التي تحكم كل من التفكك وتوزيع المنتجات.