Введение плазмы в биомассу может облегчить производство биогаза

Производство биогаза из бактериального разложения биомассы открывает возможности для более экологически чистой энергетики будущего, но сложный состав биомассы сопряжен с длинным списком проблем.

Целлюлоза и древесная лигноцеллюлоза в биомассе особенно трудно перевариваются бактериями, что делает процесс неэффективным. Химические, физические или механические процессы, или несколько из них вместе, могут использоваться для предварительной обработки, чтобы сделать биомассу более легкой для переваривания, но многие из текущих решений являются дорогими или неэффективными или полагаются на коррозионные химикаты.

В исследовании, проведенном при поддержке Европейского фонда регионального развития и опубликованном в AIP Advances , издательством AIP Publishing, исследователи из Института плазменных исследований и технологий им. Лейбница тестируют образование плазмы в биомассе и находят многообещающий метод предварительной обработки биомассы.

«Плазма может рассматриваться как реактивный газ, который содержит совокупности частиц, которые содержат несколько электрон-вольт кинетической энергии. Эта энергия может быть использована для разрыва связи между химическими веществами и разрыва связей молекул, с которыми они взаимодействуют», — автор — сказал Бруно Оннорат.

«Самым удивительным была возможность получить условия плазменного разряда в движущейся жидкости. Наличие потока значительно усложняет ситуацию по сравнению со всеми другими экспериментальными установками, изученными в литературе».

Работа включает создание реактора, в котором микроволновые импульсы мощностью 2 киловатт, вводимые в движущуюся жидкую модель, вызывают образование плазмы в течение одной миллисекунды. Вся микроволновая энергия концентрируется в небольшой полости, содержащей менее 1 миллилитра жидкости, которая нагревается, испаряется и, наконец, воспламеняется, образуя расширяющийся плазменный пузырь.

Взаимодействие плазмы и жидкости приводит к образованию реактивных частиц, включая окислители, такие как гидроксильные радикалы и перекиси водорода, которые помогают разрушать биомассу и уменьшать вязкость или сопротивление потоку материала биомассы. В партнерстве с партнером по промышленному сельскому хозяйству процесс будет дополнительно испытан в полном объеме на биогазовой установке.

Авторы планируют продолжить свою работу, более внимательно изучив, разрывает ли плазма полимерную цепь, и исследуя динамику плазменных пузырьков, чтобы оценить эволюцию размера и формы, время жизни и давление пузырьков в плазме, чтобы лучше понять химически активные частицы, образующиеся в плазме. плазма.

Их работа может быть использована для увеличения производства биогаза, повышения эффективности взаимодействия микроволнового излучения, плазмы и жидкости, а также для функционализации и модификации длины полимера в науке о полимерах.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Американским институтом физики . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. B. Honnorat, V. Brüser, JF Kolb. Микроволновые разряды плазмы для предварительной обработки биомассы: деградация натриевой модели карбоксиметилцеллюлозы . AIP Advances , 2020; 10 (9): 095025 DOI: 10.1063 / 5.0018626