Właściwości fizyczno-chemiczne smół i popiołów pochodzących z procesu zgazowania roślin energetycznych zanieczyszczonych metalami ciężkimi

Treatment of the soil by plants (phytoremediation), associated with the production of biomass for energy purposes, carries a number of significant problems with a practical and technical point of view. They concern mainly the way of the thermal conversion of biomass to energy production in an efficient and environmentally safe way. One way may be gasification. This process involves the conversion of organic matter into a combustible gas mixture by partial oxidation at high temperature under the influence of the gasifying agent (air, oxygen, steam, or mixtures of these components). Gasification aim is to obtain a combustible gas. Unfortunately, the formation of gas also accompanied by the formation of solid and liquid waste products. The paper presents the results of basic physico-chemical properties of solid (ash) and liquid (tar) waste products of the gasification process of the heavy metal contaminated energy crops. The gasification process has carried out in a laboratory fixed bed reactor. Two types of energy crops: Miscanthus x giganteus and Sida hermaphrodita were used. The experimental plots were established on postindustrial site - former sewage sludge dewatering area (Leipzig site, Germany). The results show that the gasification process, promotes the migration of harmful substances such as heavy metals from the fuel to the solid phase.Oczyszczanie gleb za pomocą roślin (tzw. fitoremediacja), skojarzone z produkcją biomasy na cele energetyczne, niesie za sobą szereg problemów istotnych z praktycznego i technicznego punktu widzenia. Dotyczą one przede wszystkim sposobu konwersji termicznej wyprodukowanej biomasy na energię w sposób efektywny i bezpieczny dla środowiska. Jednym ze sposobów może być zgazowanie. Proces ten polega na przekształcaniu substancji organicznej w palną mieszaninę gazów przez częściowe utlenienie w wysokiej temperaturze pod wpływem czynnika zgazowującego (powietrza, tlenu, pary wodnej lub mieszanin tych składników). Zgazowanie ma na celu uzyskanie palnego gazu. Niestety powstawaniu gazu towarzyszy również powstawanie stałych i ciekłych produktów odpadowych. W pracy przedstawiono rezultaty badań podstawowych właściwości fizyczno-chemicznych stałych (popiół) i ciekłych (smoły) produktów odpadowych pochodzących z procesu zgazowania roślin energetycznych uprawianych na terenie zdegradowanym ekologicznie. Proces zgazowania prowadzono w laboratoryjnym reaktorze ze złożem stałym. Wykorzystano dwa rodzaje roślin energetycznych: miskanta olbrzymiego oraz ślazowca pensylwańskiego. Rośliny pozyskano z nieużytku poprzemysłowego z okolic Lipska (Niemcy), na którym składowano komunalne osady ściekowe. Wyniki pokazują, że zgazowanie jako proces przekształcania substancji organicznej w gaz przy jednoczesnej produkcji stałych i ciekłych produktów odpadowych promuje migrację szkodliwych związków, takich jak metale ciężkie, występujących w paliwie, do fazy stałej i ciekłej

Wykorzystanie techniki FTIR-ATR do badania roślin energetycznych zanieczyszczonych metalami ciężkimi

Spectroscopic methods are one of the most popular tools for identifying and analysing the organic compound structure. They are characterized by high speed of measurement and a small amount of material necessary for testing. Attenuated Total Reflectance (ATR) is a relatively new technique for infrared spectroscopy. In contrast to classical transmission measurement, the ATR technique is a reflexive method. Its advantage is the lack of sample preparation and the possibility of testing various materials containing organic carbon such as biomass. In the paper, the FTIR (Fourier-transform infrared spectroscopy) analyses of two energy crop feedstock were carried out: (1) grass Miscanthus x giganteus, MG - representative of the monocotyledonous plant, and (2) perennial plant Sida hermaphrodita, SH - representative of the diocotyledonous plant. Spectra were recorded using the Spectrum GX spectrometer with the ATR supplement from a Perkin Elmer company with the 32 scans and a 4 cm–1 resolution. Analysis of the spectra of both biomass samples indicates the presence of the groups -OH (3415 cm–1 for MG and 3412 cm–1 for SH). In addition, C = O (1733 cm–1 for MG and 1735 cm–1 for SH) are also present in ketones and quinones, C-C-O, C-H from aromatic rings and CH2 from saturated compounds. In addition, the spectra of both biomass samples were compared with library spectral masses of the coarse cardboard and cellulose with lignin. The similarity coefficient for MG is 87% for coarse cardboard and 85% for lignin and cellulose, and for SH - 86% for coarse cardboard and 81% for lignin and cellulose.Metody spektroskopowe są jednym z najpopularniejszych narzędzi do identyfikacji oraz badania budowy związków organicznych. Cechują się dużą szybkością wykonania pomiaru oraz niewielką ilością materiału niezbędnego do badania. Stosunkowo nową techniką spektroskopii w podczerwieni jest spektroskopia osłabionego całkowitego odbicia (ang. Attenuated Total Reflectance - ATR). W przeciwieństwie do klasycznego pomiaru metodą transmisyjną technika ATR należy do metod refleksyjnych. Jej zaletą jest brak konieczności przygotowania próbki oraz możliwość badania różnych materiałów zawierających węgiel organiczny, jak np. biomasa. W pracy wykonano analizy FTIR dwóch gatunków roślin energetycznych: (1) trawy z gatunku Miskant olbrzymi (łac. Miscanthus x giganteus, MG), przedstawiciela klasy jednoliściennych, oraz (2) byliny z gatunku Ślazowiec pensylwański (łac. Sida hermaphrodita, SH), przedstawiciela klasy dwuliściennych. Widma zarejestrowane zostały za pomocą spektrometru Spectrum GX z dostawką ATR firmy Perkin Elmer. Widma były rejestrowane w 32 powtórzeniach z rozdzielczością 4 cm–1. Analiza widm obu próbek biomasy wskazuje na obecność grup -OH (3415 cm–1 dla MG oraz 3412 cm–1 dla SH). Ponadto obecne są grupy C=O (1733 cm–1 dla MG oraz 1735 cm–1 dla SH), prawdopodobnie w ketonach i chinonach, C-C-O, C-H z pierścieni aromatycznych oraz CH2 ze związków nasyconych. Dodatkowo widma obu próbek biomasy zestawiono z widmami mas biblioteki wzorców kartonu oraz celulozy z ligniną. Współczynnik podobieństwa w przypadku MG wynosi 87% dla kartonu i 85% dla ligniny i celulozy, a w przypadku SH - 86% dla kartonu i 81% dla ligniny i celulozy

Promotion of regional bioenergy initiatives in Poland, Romania and Slovakia Final Report

This publication is printed in English, Polish, Romanian and Slovak languages. English language hardcopies you can order from the Natural Resources Institute Finland (Luke). The contact person is Mr. Pasi Poikonen and his e-mail address is pasi.poikonen at luke.fi. Slovak language hardcopies you can order from the Slovak University of Agriculture. The contact person is Mr. Pavol Otepka (pavol.otepka at uniag.sk). Polish language version hardcopies are available in the Polish partner premises in Warsaw and the contact person is Ms. Karolina Loth-Babut (kloth at kape.gov.pl). Romanian language version hardcopies are available in the Romanian partners´ premises and the contact persons are Ms. Adriana Milandru (ISPE) (adriana.milandru at ispe.ro) and Mr. Marius Duca (ADR Centru) (marius.duca at adrcentru.ro).PromoBio project (Promotion of Regional Bioenergy Initiatives – IEE/10/470/SI2.593725) supported by the European Commission under the Intelligent Energy Europe Programme.The Final Report contains 62 pages, 36 figures and 8 tables. It consists of the following chapters: 1. PromoBio Project framework 2. State-of-the-art bioenergy sectors in the target countries 3. Bioenergy initiatives in target countries 4. Conclusions and recommendations for transfer of experience