Biomassza anyagok vizsgálata termoanalitikai módszerekkel Készítette: Patus Eszter Nagykanizsa, Batthyány Lajos Gimnázium Témavezető: Sebestyén Zoltán 2010. júl. 2.
Mit is vizsgáltunk? Biomassza: A Földön lévő összes élő tömeg megújuló energiaforrás Vizsgálati szempont: energetikai hasznosítás Előkezelés: aprítás (fizikai) késes malom
Minták Búzaszalma minta: Lágy szárú Fűzfa minta: Fás szárú Fő alkotók (hemicellulóz, cellulóz, lignin) vizsgálata Szerkezet jellemzése Bomlástermékek mennyiségi és minőségi elemzése Hasonlóságok és különbségek értelmezése
Műszeres analitikai módszerek
TG-Termogravimetria Az idő és a hőmérséklet függvényében méri az anyagok tömegének változását. Lassú pirolízist idéz elő. A mintánk bomlása során végbemenő tömegcsökkenést jellemezte. Mérési adatok: Búzaszalma és fűzfa: kb. 2,7mg 0 C-ról 900 C-ra (10 C/min) Ar atmoszféra (140ml/min)
Pyr-GC/MS Pirolízis GC: Többkomponensű gáz elválasztására. Pirolizátor, mint injektor Mozgófázis = inert vivőgáz, állófázis = kapilláris Adott komponensekre jellemző a retenciós idő. A molekulák a nagyságuk alapján elválnak a kapillárisban. Mérési adatok: Mintatömeg: kb. 0,7mg He vivőgáz Pirolízis: 600 C, 20s szlop: HP-5MS MS: Univerzális detektor Azonosítás m/z arány révén Egységei: - ionforrás - analizátor - detektor
Adatok kiértékelése
TG-DTG görbék -dm/dt (%/s) Búzaszalma m (%) -dm/dt (%/s) Fűzfa m (%) 0.125 0.100 0.075 0.050 0.025 0.000 0 100 200 300 400 500 600 homerseklet ( C) 80 70 60 50 40 30 20 10 TG DTG 0.125 0.100 0.075 0.050 0.025 0.000 0 100 200 300 400 500 600 homerseklet ( C) 80 70 60 50 40 30 20 10 m (%) -dm/dt (%/s) cellulóz 80 70 0.125 60 50 40 0.100 0.075 hemicellulóz 30 20 10 0 100 200 300 400 500 600 homerseklet ( C) 0.050 0.025 0.000 lignin 100 200 300 400 500 600 homerseklet ( C)
Kromatogramok I. Búzaszalma Intenzitas 3000000 2600000 2200000 H- -CH CH 3 CH H- - -CH H 1800000 1400000 1000000 600000 200000 Fűzfa Intenzitás 3000000 2600000 2200000 1800000 1400000 1000000 600000 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Idő (perc) 200000 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Idő (perc)
Kromatogramok II. Búzaszalma Intenzitás 2000000 1800000 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 Fűzfa Intenzitás 2000000 1800000 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 H CH3 H CH 3 H CH CH 3 H 2 C H H H 12 14 16 18 20 22 24 26 12 14 16 18 20 22 24 26 H H 3 C CH 3 H 3 C H CH CH 3 H 3 C H CH CH CH 3 CH 3 Idő (perc) Idő (perc)
Cellulóz termikus degradációja R H H H H H H H H H R' H R H H H C H H H H H R' H H H H H H R' levoglükozán H H H H H H R' további lánc
Összefoglalás Biomassza anyagok hőbontása Két pirolízisen alapuló mérési módszer Hőbomlási sajátságok vizsgálata Összetétel, szerkezet Több adat ismerete Biomassza anyagok energiatartalmának jobb kihasználása Megújuló energiaforrás
A természet hatalmas, az ember parányi. Ezért aztán az ember léte attól függ, milyen kapcsolatot tud teremteni a természettel, mennyire érti meg, és hogyan használja fel erőit saját hasznára. (Szent-Györgyi Albert)
Köszönetnyilvánítás Témavezetőmnek, Sebestyén Zoltánnak Pekkerné Jakab Emmának Bozi Jánosnak Lendvayné Győrik Gabriellának MTA jának Elérhetőség: patus_eszter@freemail.hu