Биомасса

Биомасса – это вещества растительного или животного происхождения, которые можно использовать в качестве источника энергии. Биомасса включает в себя деревья, сельскохозяйственные культуры и отходы, отходы лесопромышленности и животноводства, волокна животного происхождения, а также любые органические возобновляемые ресурсы. Биомасса преобразуется в энергию посредством сжигания, пиролиза, газификации, анаэробного сбраживания или ферментации. Биомасса может быть преобразована в пригодные для использования источники энергии, такие как метан или какое-либо биотопливо, например, биоэтанол или биодизель. Основными материалами биомассы являются древесные топливные гранулы (пеллеты), тростниковый сахар, кормовая кукуруза, различные виды травы (просо и слоновая трава), пеллеты из сахарной свеклы, и даже сине-зеленые водоросли, которые преобразуются в биоэтанол.

Компания NETZSCH предлагает разнообразное термоанализическое оборудование для характеризации материалов биомассы. Приборы СТА (одновременно ДСК и ТГА) и ТГА позволяют получить информацию об изменении массы при горении и пиролизе, а также о содержании воды и несгораемого остатка (зольность). Возможности ДСК позволяют отслеживать тепловые превращения и определять скорость химических реакций. Компания NETZSCH предлагает различные высокотемпературные печи для СТА, а также уникальную высокоскоростную печь, способную проводить нагрев вплоть до 1000 К/мин. Она прекрасно подходит для быстрого сжигания или пиролиза образца, что необходимо, например, для создания биоугля. Приборы СТА и ТГА фирмы NETZSCH вакуумплотные, поэтому имеется функциональная возможность сопряжения с Фурье-ИК спектрометром, квадрупольным масс-спектрометром и хромато-масс-спектрометром для проведения высокоточного анализа состава выделяющихся газов. Теплопроводность биоугля, например, можно определить с помощью высокотемпературных приборов ДСК или СТА и  анализатора по методу лазерной вспышки.

Солома является общим термином для обмолоченных, сухих стеблей кукурузы и листьев растений, используемых для производства масла и волокон. В дополнение к применению в сельском хозяйстве, солома имеет перспективу стать важным энергоносителем в ближайшем будущем. Для изучения ее температурных свойств 28,6 мг порошкообразной соломы были измерены в атмосфере азота при скорости нагрева 20 К/мин.

ТГА кривая описывает три стадии потери массы при температурах 110°С, 298°C и 356°C (каждая из которых характеризуется своей пиковой температурой ДТГ), а также затянувшейся стадией в диапазоне температур выше 400°C. Соответствующие потери массы составляют 5% для первой стадии, 33,4% и 25,3% для двух перекрывающихся в середине и 10,7% при последнем эффекте. Примерно при 740°C остается остаток 25,6%.

Поиск по библиотеке соответствующих ИК-спектров показывает, что первая стадия TГA (110°C) вызывается дегидратацией, в то время как стадии при 298°C и 356°C вызваны выделением воды, CO, CO₂, муравьиной кислоты, уксусной кислоты и этана. Кроме того, было обнаружено выделение метана примерно при 534°C. Следы воды, окиси углерода и метана показаны на графике вместе с ТГ и ДТГ кривыми. NETZSCH Proteus^® программное обеспечение позволяет легко импортировать Фурье-ИКС результаты измерений (измерение с PERSEUS^® STA 449 F1/F3).

Анализ древесины дуба проведен с помощью системы термического анализа с хроматомасс-спектрометром; масса образца: 4,37 мг; атмосфера: N₂. Старт газохроматографического анализа начинается по первым изменениям в образце, при 291°С и при 347°C (ДТГ порог 8%/мин, нагрев останавливается до тех пор пока анализ газа в хроматомасс-спектрометре не завершится). Детальный анализ состава газовой смеси достигается с помощью температурной программы в газовом хроматографе: изотермический режим при 60°С в течение 0,5 мин, линейный нагрев до 310°С со скоростью 25 К/мин.