Biowęgiel

Biowęgiel, karbonizat, biokarbon, agrikarbon, toryfikat – substancja o właściwościach zbliżonych do węgla drzewnego uzyskiwana w procesie pirolizy z roślin energetycznych, odpadów leśnych, biomasy rolniczej, odpadów z przetwórstwa rolno-spożywczego, osadów ściekowych, odpadów komunalnych. Produkt ten może być wykorzystywany jako paliwo odnawialne, w rolnictwie w celu poprawy właściwości gleby oraz w ochronie środowiska do usuwania zanieczyszczeń z roztworów wodnych, gazów procesowych oraz remediacji gleb z zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych, a także zwiększania właściwości sorpcyjnych gleby w celu ochrony wód podziemnych i zatrzymania składników biogennych^[1].

Biowęgiel był wykorzystywany do poprawy właściwości gleby przez rolników w Europie i Ameryce Południowej już w XIX wieku^[2]. Współcześnie stał się przedmiotem zainteresowania naukowców ze względu na poszukiwanie rozwiązań technicznych zapewniających trwały i zrównoważony rozwój^[1]. W zależności od warunków przeprowadzania pirolizy uzyskiwana substancja różni się składem, porowatością i powierzchnią właściwą, a co za tym idzie właściwościami sorpcyjnymi^[2].

Zastosowanie

Biowęgiel może znaleźć zastosowanie w energetyce, rolnictwie, ochronie środowiska i przemyśle. W energetyce jako paliwo odnawialne jest alternatywą dla tradycyjnych paliw kopalnych. W ochronie środowiska biowęgiel z uwagi na swoje właściwości może być wykorzystywany do usuwania zanieczyszczeń wód i ścieków. W rolnictwie biowęgiel dodany do gleb poprawia ich właściwości i może przyczynić się do ograniczenia zużycia nawozów organicznych i nieorganicznych, a także środków ochrony roślin. Biowęgiel może znaleźć również zastosowanie w przemyśle np. budowlanym, metalurgicznym, elektronicznym, chemicznym, włókienniczym oraz farmaceutycznym.

Lista potencjalnych produktów na bazie biowęgla jest długa i obejmuje np.: polepszacze do gleb i nawozy na bazie biowęgla, suplementy do pasz dla zwierząt i dodatki do ściółki, materiały budowlane takie jak lekkie cegły z biowęgla i cementu, substytut styropianu, materiały filtracyjne, składniki farb i barwników, półprzewodniki, składniki kosmetyków i farmaceutyków, dodatki do przechowywania żywności, dodatki do tkanin stosowanych do produkcji odzieży funkcjonalnej, wkładek do obuwia pochłaniających zapachy oraz materiały wypełniające poduszki i materace do spania^[1][3][4].

Jednym z potencjalnych zastosowań biowęgla jest usuwanie organicznych i nieorganicznych zanieczyszczeń z wód i ścieków. Jest to możliwe dzięki znacznej powierzchni właściwej, mikroporowatości i obecności powierzchniowych grup funkcyjnych. Właściwości sorpcyjne biowęgla zależą przede wszystkim od substratu i parametrów priolizy, które można optymalizować w kierunku skutecznego działania oczyszczającego^[5].

Ostatnio zwraca się uwagę na możliwość wykorzystania biowęgla do zwiększenia efektywności produkcji biogazu. Wyniki nielicznych prac badawczych wskazują, że biowęgiel może przyczyniać się do wzrostu tempa mineralizacji materii organicznej i produkcji metanu.^[6].

Produkcja

Biowęgiel pozyskuje się z biomasy w wyniku pirolizy w temperaturze około 200–300 °C, bez dostępu tlenu. Proces przeprowadzany jest w ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego. Podczas procesu nazywanego toryfikacją dochodzi do suszenia, pirolizy i zgazowania wprowadzonej biomasy. Reakcje dotyczą głównie przekształcania hemiceluloz, a w mniejszym stopniu celulozy i ligniny. Efektem jest ubytek około 30% masy, wydzielenie tak zwanego torgazu i uzyskanie biowęgla. Produkt, chociaż zbliżony do węgla drzewnego, różni się od niego – do powstania węgla drzewnego dochodzi, gdy temperatura, w której przeprowadza się pirolizę, przekroczy 350 °C^[3][7].

Przypisy