Greenhouse gas emissions from world energy generation in 2010 were the highest in history, according to the latest estimates from the International Energy Agency, released on May 30th, 2011. In addition, the demand for food, feed, fiber and fuel increases to meet the needs of a growing global population, making soil fertility management increasingly important. In this context Biochar has proved itself to be a potential and practical solution in combating these issues. In this present study, influence of various process parameters on the pyrolysis of the five different types of ligno cellulosic biomasses into biochar was investigated. The operational parameters for pyrolysis were optimized using response surface methodology individually based on the temperature of operation and the time of residence. The independent process parameters for pyrolysis such as operational time and residence time were evaluated using a central composite design to access their effects and their interactions on the yield of biochar from lignocellulosic biomass. Optimal temperatures for a desirability function of 0.5 for maple, balsa, bamboo, pine and ebony are 345°C, 334°C, 326.7°C, 325.8°C and 340.8°C respectively with the corresponding residence times of 22, 43.75, 28, 24.8 and 21.75 minutes respectively. All the biomass data fitted the proposed model very well. The least fit was observed in balsa wood biomass. Temperature was the major influential factor compared to time. Density analysis was done to compare the changes in density before and after pyrolysis. It was observed that the density of biochar was 0.8 times the density of the wood from which it was originally made. Proximate analysis was performed to compare the fuel and optimal biochar properties. Characterization of biochar revealed important details: Hyperspectral imaging analysis which measured the mean reflectances of the biochar disclosed that porosity which is inversely proportional to the porosity decreased as the temperature increased. Thus higher temperature indicated greater porosity compared to average and low temperatures. Pycnometry analysis suggested that the severity of the pyrolysis hiked the degree of porosity as well. This result was further substantiated with the scanning electron microscope images which showed larger sized pores at greater temperatures. / Émissions de gaz à effet de serre de la production d'énergie mondiale en 2010 étaient les plus élevés dans l'histoire, selon les dernières estimations de l'Agence internationale de l'énergie, publié le 30 mai 2011. En outre, la demande augmente aliments, la nourriture, fibres et combustible pour répondre aux besoins d'une population mondiale croissante, ce qui rend la fertilité des sols en plus important. Dans ce contexte biochar s'est avéré être une solution potentielle et pratique dans la lutte contre ces problèmes. Dans la présente étude, l'influence des paramètres du processus différents sur la pyrolyse des cinq différents types de biomasses ligno cellulosique en biochar a été étudiée. Les paramètres opérationnels pour la pyrolyse ont été optimisés en utilisant la méthodologie de surface de réponse individuelle basée sur la température de fonctionnement et le temps de résidence. Les paramètres de processus indépendant pour la pyrolyse comme le temps de fonctionnement et le temps de séjour ont été évalués en utilisant un plan composite central pour accéder à leurs effets et leurs interactions sur le rendement de biochar à partir de biomasse lignocellulosique. Les températures optimales pour une fonction de désirabilité de 0,5 pour l'érable, balsa, le bambou, le pin et l'ébène sont 345 ° C, 334 ° C, 326,7 ° C, 325,8 ° C et 340,8 ° C, respectivement avec le temps de séjour correspondant de 22, 43,75, 28 , 24,8 et 21,75 minutes respectivement. Toutes les données sur la biomasse équipé le modèle proposé très bien. Le moins bon a été observée dans la biomasse bois de balsa. La température était le principal facteur d'influence par rapport au temps. Analyse de la densité a été faite pour comparer les changements dans la densité avant et après pyrolyse. Il a été observé que la densité de biochar a été 0,8 fois la densité du bois à partir de laquelle il a été initialement faite. L'analyse immédiate a été effectuée pour comparer les propriétés du carburant et optimale du biochar. Caractérisation de biochar a révélé des détails importants: l'analyse d'imagerie hyperspectrale qui a mesuré la réflectance moyenne de la biochar a révélé que la porosité qui est inversement proportionnelle à la porosité diminué lorsque la température augmente. Ainsi plus la température indiquée plus grande porosité par rapport aux températures moyennes et basses. Analyse Pycnométrie suggéré que la sévérité de la pyrolyse a haussé le degré de porosité ainsi. Ce résultat a été étayé par les images microscope électronique à balayage montrant des pores plus grands de taille à des températures plus élevées.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106616 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Sellaperumal Kalaiyarasi, Pavithra |
| Contributors | G S Vijaya Raghavan (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Bioresource Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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