Published April 14, 2020 | Version v1
Publication Open

A study on the biomass wastes' combustion process and their biochar

Creators

  • 1. Université Moulay Ismail de Meknes

Description

Abstract Peanut shells (PS) and sugar canes (SC) constitute an attractive and an energetic biomass source in Morocco since they are renewable, abundant and available. this work seeks to study the thermal decomposition of these biomass samples and their derived solid biofuel under oxidative atmosphere, and it also attempts to determine their kinetic and thermodynamic combustion parameters . The solid biofuel samples were produced by slow pyrolysis at a temperature of 400°C. Based on the TGA results, the biomass combustion process goes through three stages which are the evaporation of moisture, devolatilization and char formation. For the biochar, it takes two steps that corresponds to the evacuation of water and to the coal combustion. Kinetic parameters of each step are evaluated using Coats-Redfern method, and the thermodynamic parameters are calculated. The results have shown that biochar is less reactive than its original biomass, and that the biomass samples are the most reactive ones in the coal oxidation stage. We have also found that the biomass samples present a different combustion process. These results are useful for the configuration and the design of feasible systems for the conversion of this biomass into energy.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تشكل قذائف الفول السوداني المجردة (PS) وقصب السكر (SC) مصدرًا جذابًا وحيويًا للكتلة الحيوية في المغرب لأنها متجددة ووفيرة ومتاحة. يسعى هذا العمل إلى دراسة التحلل الحراري لعينات الكتلة الحيوية هذه والوقود الحيوي الصلب المشتق منها في ظل الغلاف الجوي المؤكسد، ويحاول أيضًا تحديد معلمات الاحتراق الحركي والديناميكي الحراري. تم إنتاج عينات الوقود الحيوي الصلب عن طريق التحلل الحراري البطيء عند درجة حرارة 400 درجة مئوية. بناءً على نتائج TGA، تمر عملية احتراق الكتلة الحيوية بثلاث مراحل وهي تبخر الرطوبة والتحول وتكوين الفحم. بالنسبة للفحم الحيوي، يتطلب الأمر خطوتين تتوافقان مع إخلاء المياه واحتراق الفحم. يتم تقييم المعلمات الحركية لكل خطوة باستخدام طريقة Coats - Redfern، ويتم حساب المعلمات الديناميكية الحرارية. أظهرت النتائج أن الفحم الحيوي أقل تفاعلاً من كتلته الحيوية الأصلية، وأن عينات الكتلة الحيوية هي الأكثر تفاعلاً في مرحلة أكسدة الفحم. لقد وجدنا أيضًا أن عينات الكتلة الحيوية تقدم عملية احتراق مختلفة. هذه النتائج مفيدة لتكوين وتصميم أنظمة مجدية لتحويل هذه الكتلة الحيوية إلى طاقة.

Translated Description (French)

Résumé Les coquilles d'arachide (PS) et les cannes à sucre (SC) constituent une source de biomasse attrayante et énergétique au Maroc car elles sont renouvelables, abondantes et disponibles. Ce travail vise à étudier la décomposition thermique de ces échantillons de biomasse et de leur biocarburant solide dérivé sous atmosphère oxydante, et il tente également de déterminer leurs paramètres de combustion cinétique et thermodynamique. Les échantillons de biocarburants solides ont été produits par pyrolyse lente à une température de 400°C. Sur la base des résultats de l'ATG, le processus de combustion de la biomasse passe par trois étapes qui sont l'évaporation de l'humidité, la dévolatilisation et la formation de carbonisation. Pour le biochar, il faut deux étapes qui correspondent à l'évacuation de l'eau et à la combustion du charbon. Les paramètres cinétiques de chaque étape sont évalués à l'aide de la méthode Coats-Redfern, et les paramètres thermodynamiques sont calculés. Les résultats ont montré que le biochar est moins réactif que sa biomasse d'origine, et que les échantillons de biomasse sont les plus réactifs dans la phase d'oxydation du charbon. Nous avons également constaté que les échantillons de biomasse présentent un processus de combustion différent. Ces résultats sont utiles pour la configuration et la conception de systèmes réalisables pour la conversion de cette biomasse en énergie.

Translated Description (Spanish)

Resumen Las cáscaras de maní (PS) y la caña de azúcar (SC) constituyen una fuente de biomasa atractiva y energética en Marruecos, ya que son renovables, abundantes y están disponibles. este trabajo busca estudiar la descomposición térmica de estas muestras de biomasa y su biocombustible sólido derivado bajo atmósfera oxidativa, y también intenta determinar sus parámetros de combustión cinéticos y termodinámicos. Las muestras de biocombustible sólido se produjeron mediante pirólisis lenta a una temperatura de 400 °C. En base a los resultados del TGA, el proceso de combustión de la biomasa pasa por tres etapas que son la evaporación de la humedad, la desvolatilización y la formación de carbón. Para el biochar, toma dos pasos que corresponden a la evacuación del agua y a la combustión del carbón. Los parámetros cinéticos de cada paso se evalúan mediante el método de Coats-Redfern y se calculan los parámetros termodinámicos. Los resultados han demostrado que el biochar es menos reactivo que su biomasa original, y que las muestras de biomasa son las más reactivas en la etapa de oxidación del carbón. También hemos encontrado que las muestras de biomasa presentan un proceso de combustión diferente. Estos resultados son útiles para la configuración y el diseño de sistemas viables para la conversión de esta biomasa en energía.

Files

v1.pdf.pdf

Files (836.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:fef475fa2f90fbcdda8a708a5b3eae49
836.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة حول عملية احتراق نفايات الكتلة الحيوية وفحمها الحيوي
Translated title (French)
Une étude sur le processus de combustion des déchets de biomasse et leur biochar
Translated title (Spanish)
Un estudio sobre el proceso de combustión de los residuos de biomasa y su biochar

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3181610684
DOI
10.21203/rs.3.rs-21123/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4200463566 (Other)
https://openalex.org/W3199771669 (Other)
https://openalex.org/W3150549663 (Other)
https://openalex.org/W3140784544 (Other)
https://openalex.org/W2973799461 (Other)
https://openalex.org/W2523079174 (Other)
https://openalex.org/W2515082145 (Other)
https://openalex.org/W2261753061 (Other)
https://openalex.org/W2253284738 (Other)
https://openalex.org/W2094755925 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1975617208
  • https://openalex.org/W1980178991
  • https://openalex.org/W1987415646
  • https://openalex.org/W1996648014
  • https://openalex.org/W2005330689
  • https://openalex.org/W2006276740
  • https://openalex.org/W2021697718
  • https://openalex.org/W2024671216
  • https://openalex.org/W2025255138
  • https://openalex.org/W2036648119
  • https://openalex.org/W2039889602
  • https://openalex.org/W2041293536
  • https://openalex.org/W2046937042
  • https://openalex.org/W2059244059
  • https://openalex.org/W2059900408
  • https://openalex.org/W2096203990
  • https://openalex.org/W2116096857
  • https://openalex.org/W2157458722
  • https://openalex.org/W2328778840
  • https://openalex.org/W2464244070
  • https://openalex.org/W2773807490
  • https://openalex.org/W2802094394
  • https://openalex.org/W2893708805
  • https://openalex.org/W2901971300
  • https://openalex.org/W2912156316