Investigation of applicability of wetland biomass for producing biochar by hydrothermal carbonization (HTC)
Die Herstellung von kohlenstoffhaltigen Materialien aus Biomasse ist ein hochaktuelles Thema. Der hydrothermale Karbonisierungsprozess (HTC) ist dabei von Bedeutung, weil er HTC-Kohlen, die reich an organischem Kohlenstoff sind, aus Biomasse mit hohem Wassergehalt erzeugen kann. Diese haben das Potenzial, vielfältig eingesetzt werden zu können. In diesem Beitrag werden Untersuchungen für die Herstellung von kohlenstoffhaltigen Materialien aus vier Arten von Moorbiomasse (Schilf, Rohrkolben, Binsen und Seggen) mittels der Technik der hydrothermalen Karbonisierung vorgestellt. Neben den Biomassevarianten wurde der Einfluss der Reaktionstemperatur auf den Karbonisierungsprozess durch Variation der Temperatur im Bereich von 180 bis 230 °C geprüft. Ein Vergleich zwischen den Eigenschaften der erzeugten Kohlenvarianten wurde durchgeführt. Dies wurde mittels Elementaranalyse und Stickstoffadsorption realisiert. Es wurde festgestellt, dass die HTC-Kohlen je nach Biomasse ungefähr 53 bis 60 % des Kohlenstoffs der ursprünglichen Biomasse enthalten. Der Kohlenstoffanteil der HTC-Kohle steigt bei allen Varianten mit der Erhöhung der Reaktionstemperatur an. Die Atomverhältnisse H/C und O/C der Kohlen zeigten eine größere Ähnlichkeit zu Braunkohle als zum Ausgangsmaterial. Die Studie zeigt, dass sich die Moorbiomasse für die Herstellung von HTC-Kohle eignet.
The production of carbonaceous materials from biomass has recently attracted much attention. The hydrothermal carbonization process (HTC) is of great importance because it can generate chars (HTC-chars) that are rich in organic carbon from biomass with high water content; these chars have the potential to be used in a wide range of applications. In this review we discuss an investigation into the production of carbonaceous materials from four types of wetland biomass (reed, typha, juncus and carex) using hydrothermal carbonization. Furthermore, the influence of reaction temperatures on the carbonization process was examined by varying the temperature over a range of 180 to 230 °C. A comparison between the properties of the resulting chars was performed, focusing on elemental analysis and nitrogen adsorption. Depending on the biomass, the HTC-chars were found to contain around 53 to 60 % of the carbon originally present in the biomass. There was a clear positive correlation between reaction temperature increase and the carbon proportion of the HTC-char of all variants. The atomic ratios H/C and O/C of the chars were found to be more similar to lignite than those of the raw material. The study shows that wetland biomass has great potential for the production of HTC-char.
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