Het omzetten van biomassateer in hoogwaardige biokoolstof
Biomassapyrolyse wordt gezien als een belangrijke technologie in de ontwikkeling van hernieuwbare energie. Met de pyrolyse van biomassa kunnen verschillende soorten bio/materiaal worden verwerkt en omgezet en in hoogwaardige biochar en pyrolysegas. Nadeel is echter dat het pyrolyseproces ook bioteer als bijproduct produceert. De behandeling van bioteer heeft de verdere ontwikkeling van pyrolysetechnologieën tot dusver beperkt.
Wetenschappers van de Chinese Landbouwuniversiteit van Shenyang zetten alle aspecten van de biomassapyrolyse op een rij en trokken een opmerkelijke conclusie. Ze beweren zelfs dat bioteer – met de nodige prcesoptimalisaties – niet langer als afval hoeft te worden behandeld, maar omgezet kan worden in ‘biokoolstof’: een nieuw materiaal met hoogwaardige toepassingen. Daarbij staat de rol van polymerisatiemechanismen, manieren om dit proces te sturen en de mogelijke toepassingen centraal. Vooral zuurstofhoudende verbindingen, zoals moleculen met carbonylgroepen en furaanringen, blijken belangrijk. Hun reactieve, onverzadigde bindingen maken het mogelijk dat de moleculen tijdens de polymerisatie uit elkaar vallen en zich opnieuw verbinden.
De studie bespreekt verschillende methoden om de polymerisatie te beïnvloeden. Zo kunnen reactieomstandigheden (zoals temperatuur en druk) de opbrengst van biokoolstof sterk bepalen, doordat ze de structuur van de bioteer en het verloop van de reacties veranderen. Ook kan het toevoegen van hulpstoffen de eigenschappen van de gevormde biokoolstof verbeteren, bijvoorbeeld door de sterkte of chemische stabiliteit te vergroten.
De biokoolstof die op deze manier ontstaat, wordt gezien als een veelbelovend nieuw koolstofmateriaal. Dat biedt kansen voor hoogwaardige toepassingen, zoals de productie van geavanceerde koolstofmaterialen via circulaire routes die meer waarde halen uit reststromen. Deze review legt daarmee een theoretisch fundament voor zowel een betere behandeling van bioteer als voor de ontwikkeling van innovatieve koolstofmaterialen.
Het onderzoek verscheen inmiddels in het tijdschrift Biochar onder de titel ‘Preparation of bio-carbon by polymerization of bio-tar: a critical review on mechanisms, processes, and applications’.
