Βελτιστοποίηση της ανάπτυξης ανθρακούχων ροφητικών υλικών μετά από πυρόλυση βιομάζας με τη μελέτη των επιδράσεων της πρώτης ύλης, της αναλογίας όγκου αέρα, του χρόνου πυρόλυσης, και της ενεργοποίησης με την ταυτόχρονη αξιολόγηση των φυσικοχημικών και των ροφητικών χρακτηριστικών των παραγόμενων υλικών
Authors: Μουργκογιάννης Νικόλαος 
Published: October 2023

Το βιοεξανθράκωμα ορίζεται ως ένα υλικό πλούσιο σε άνθρακα που παράγεται από βιομάζα όταν αυτή θερμαίνεται κάτω από διάφορες πυρολυτικές συνθήκες. Μπορεί να ενσωματωθεί στο έδαφος ως εδαφοβελτιωτικό λόγω της υψηλής απορροφητικής ικανότητας του για θρεπτικά συστατικά και νερό. Οι σύγχρονες εφαρμογές των βιοεξανθράκωμάτων περιλαμβάνουν την κατάλυση, τον καθαρισμό του νερού κλπ. Η πυρόλυση συνιστά θερμική διεργασία μέσω της οποίας οι οργανικές ουσίες αποσυντίθενται υπό περιορισμένες συνθήκες οξυγόνου σε θερμοκρασιακό εύρος 300 έως 1300oC. Παρόλο που έχει πραγματοποιηθεί πλήθος ερευνητικών μελετών για την παραγωγή βιοεξανθρακωμάτων από διάφορους τύπους βιομάζας, η παραγωγή από υπολείμματα κεφέ εσπρέσο (SCG), ίζημα από ελληνικό καφέ (SGC), σπόροι σταφυλιού μετά την παραγωγή κρασιού (GSW), σπόροι σταφυλιού μετά την απόσταξη για παραγωγή τσίπουρου (GST) και φλοιοί ρυζιού (RH), δεν έχουν εξεταστεί εκτενώς. Στο πρώτο μέρος της παρούσας εργασίας διερευνώνται τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των βιοενθρακωμάτων που προήλθαν από τις ανωτέρω πρώτες ύλες. Μέσω αναλυτικών τεχνικών όπως Περίθλαση Ακτίνων Χ (X-Ray Diffraction/XRD), Θερμοσταθμική Ανάλυση (Thermogravimetric Analysis/TGA), Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης (Scanning Electron Microscopy (SEM)), Ποροσιμετρία με τη Μέθοδο Ρόφησης/Εκρόφησης Αζώτου, Υπέρυθρη Φασματοσκοπία Μετασχηματισμού Fourier Εξασθενημένης Ολικής Ανάκλασης (Fourier Transform Infrared Spectroscopy/ATR-FTIR) πραγματοποιήθηκε ενδελεγχης έλεγχος των ιδιοτήτων τους. Από τα αποτελέσματα αναδείχθηκε η μεγάλη ειδική επιφάνεια που παρουσιάζουν τα παραγόμενα βιοεξανθρακώματα με εξέχουσα την επιφάνεια του βιοεξανθρακώματος από ίζημα ελληνικου καφέ με 870 m2 g-1 όπου το 67,5% του εμβαδού της αντιστοιχεί σε μικροπόρους. Απεναντίας η χαμηλότερη ειδική επιφάνεια (367 m2 g-1) και η μεγαλύτερη διάμετρο πόρων (4,3 nm) παρατηρήθηκε για το βιοεξανθράκωμα από τους φλοιούς ρυζιού. Εκτός από τα κουκούτσια σταφυλιού επεξεργασμένα για οίνο όπου παρουσίασαν pHισορ. 7, οι άλλες πρώτες ύλες ήταν ελαφρώς όξινες (pHισορ. 5,5 έως 6,4). Αντίθετα, τα βιοεξανθρακώματα που ελήφθησαν ήταν αλκαλικής φύσεως με τιμές pHισορ. που κυμαίνονταν σε εύρος τιμών από 9,4 έως 10,7. Η υψηλότερη τιμή (pHισορ. 10,4) αντιστοιχούσε στο βιοεξανθράκωμα που παράχθηκε από κουκούτσια σταφυλιού επεξεργασμένα για τσίπουρο. Η αλκαλική φύση των βιοεξανθρακωμάτων, θα μπορούσε να αποδοθεί στην ύπαρξη αλκαλικών οξειδίων στη μάζα τους. Τα FTIR φάσματα των πρώτων υλών παρουσιάζουν διάφορες κορυφές που δείχνουν ότι τα δείγματα περιείχαν διαφορετικές λειτουργικές ομάδες όπου η θερμική διεργασία κάτω απο ανοξικές συνθήκες οδήγησε στην εξάλειψη πολλών κορυφών και την αποδυνάμωση των υπόλοιπων. Τα μοτίβα XRD των βιοεξανθρακωμάτων αποκάλυψαν ότι τα υλικά είναι σχεδόν άμορφα, παρουσιάζοντας δύο αδύναμες και ευρείες κορυφές περίθλασης στις 2θ: 25 & 43o. Η θερμοσταθμική ανάλυση των ανθρακούχων υλικών υπέδειξε ότι αυξάνοντας τη θερμοκρασία το βιοεξανθράκωμα από φλοιούς ρυζιού παρουσιάζει τη μικρότερη απώλεια μάζας σε όλο το εύρος θερμοκρασίας (απώλεια κύριας μάζας σε θερμοκρασία <150oC). Τα υπόλοιπα υλικά παρουσίασαν απώλεια μάζας σε δύο θερμοκρασιακές περιοχές: σε χαμηλή θερμοκρασία (<150oC) όπου η απώλεια μάζας μπορεί να αποδοθεί στην απομάκρυνση του ροφημένου νερού από την επιφάνειά τους ενώ η απώλεια μάζας σε θερμοκρασία >850oC θα μπορούσε να αποδοθεί σε περαιτέρω πυρόλυση των υλικών. Συνοψίζοντας τα βιοεξανθρακώματα που λαμβάνονται με πυρόλυση στους 850oC από τα προαναφερθέντα αγροτοβιομηχανικά απόβλητα συνιστούν εξαιρετικά πορώδη υλικά όπου στην επιφανειακή τους δομή επικρατούν μικροπόροι. Η πορώδης υφή τους συνάδει με την υψηλή ειδική τους επιφάνεια ακολουθώντας την κατά φθίνουσα σειρά: SGC>SGC>GSW>GST>RH. Αν και τα μη επεξεργασμένα αγρο-απόβλητα είναι είτε ελαφρώς όξινα είτε ουδέτερα στη φύση τους, τα πυρολυμένα υλικά που παράγονται είναι αλκαλικά. Τα φάσματα FTIR έδειξαν ότι η πυρόλυση οδηγεί στην αφαίρεση πολλών λειτουργικών ομάδων ενώ τα βιοεξανθρακώματα που παράγονται παρουσιάζουν χαμηλή κρυσταλλικότητα και είναι αρκετά σταθερα για θερμοκρασίες χαμηλότερες από τη θερμοκρασία πυρόλυσης. Το δεύτερο μέρος της εργασίας στοχεύει στην παροχή ολοκληρωμένων και καινοτόμων δεδομένων σχετικά με τον ζωτικό ρόλο του χρόνου πυρόλυσης (υπολείμματα καφέ εσπρέσο, φλοιοί ρυζιού) στις φυσικοχημικές ιδιότητες των βιοεξανθρακωμάτων που παράγονται. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με στόχο τη βελτιστοποίηση των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των βιοεξανθρακωμάτων που παράχθησαν από υπολείμματα καφέ εσπρέσο και ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού ύστερα από 1, 2, 4, 6 h πυρόλυσης. Το βιοεξανθράκωμα που παράχθηκε από υπολείμματα καφέ εσπρέσο ύστερα από 1 h πυρόλυσης παρουσίασε εμβαδό ειδικής επιφάνειας 400 m2 g-1 ενώ μετά από θερμική διεργασία 6 h εμφάνισε αντίστοιχη ειδική επιφάνεια 1043 m2 g-1. Αυτή η σημαντική αύξηση της επιφάνειας αντικατοπτρίστηκε σε 2,5 φορές αύξηση της ειδικής επιφάνειας μικροπόρων καθώς και σε αύξηση 3,7 φορές της εξωτερικής ειδικής επιφάνειας. Ωστόσο, η αναλογία της ειδικής επιφάνειας μικροπόρων ως προς την εξωτερική επιφάνεια μειώθηκε με το χρόνο πυρόλυσης από 4 μετά από 1 h σε 2,7 μετά από 6 h πυρόλυσης. Οι τιμές του ειδικού όγκου πόρων των βιοεξανθράκωμάτων αυξήθηκαν επίσης με το χρόνο πυρόλυσης (0,20 cm3 g-1 μετά από 1 h σε 0,53 cm3 g-1 μετά από 6 h). Όσον αφορά τις μέσες τιμές του μεγέθους πόρων των βιοεξανθράκωμάτων, δεν παρατηρήθηκε καμία σημαντική διαφορά (3,0-3,5 nm). Τα μοτίβα XRD αποκάλυψαν ότι σε χρόνο πυρόλυσης έως 2 ώρες λαμβάνονται σχεδόν άμορφα ανθρακούχα υλικά (ευρείες κορυφές περίθλασης σε 2θ: 25 & 43o). Στη συνέχεια, καθώς ο χρόνος πυρόλυσης αυξάνεται από 2 σε 6 h, σχηματίζεται γραφίτης και παρατηρούνται επίσης κορυφές MgO οι οποίες συνοδεύονται από εξασθένηση της κορυφής στις 2θ: 25o. Τα φάσματα FTIR των ανθρακούχων υλικών δεν κατέδειξαν αξιοσημείωτες μεταβολές στην επιφανειακή χημεία των υλικών που να συνάδουν με την επίδραση του χρόνου πυρόλυσης. Τέλος όπως ήταν αναμενόμενο, η απόδοση των βιοεξανθρακωμάτων μειώνεται όσο αυξάνεται ο χρόνος πυρόλυσης στους 850oC (19% σε 1 h, 18% στις 2 h, 13% στις 3 h και 10% στις 6 h). Όσον αφορά την επίδραση της θερμικής τροποποίησης των βιοεξανθρακωμάτων που λήφθησαν από φλοιούς ρυζιού στους ίδιους χρόνους πυρόλυσης, δηλαδή 1, 2, 4, 6 h, στις φυσικοχημικές ιδιότητες τους μπορεί να χαρακτηριστεί ηπιότερη συγκριτικά με την αντίστοιχη των υπολειμμάτων του καφέ εσπρέσο. Το εμβαδόν της ειδικής επιφάνειας των υλικών που παράχθησαν μετά από 1, 2, 4 και 6 h πυρόλυσης ήταν 280, 354, 393 και 386 m2 g-1 αντίστοιχα, χωρίς δηλαδή κάποια αξιοσημείωτη μεταβολή. Αντίθετα ο ειδικός όγκος των πόρων αυξήθηκε από 0,15 σε 0,28 cm3 g-1 για χρόνους πυρόλυσης 1 και 6 h, αντιστοίχως. Το βιοεξανθράκωμα που λαμβάνεται από ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού είναι αλκαλικής φύσεως και καθώς ο χρόνος πυρόλυσης κυμάνθηκε από 1 έως 6 ώρες η τιμή του pHισορ., πιθανώς λόγω της αύξησης της περιεκτικότητας σε ανόργανες ενώσεις (τέφρα). Η απόδοση των βιοεξανθρακωμάτων μειώθηκε καθώς αυξανόταν ο χρόνος πυρόλυσης. Η υψηλότερη απόδοση που παρατηρήθηκε ήταν 36% και αντιστοιχούσε για το υλικό που παράχθηκε ύστερα από 1 h θερμικής διεργασίας και η χαμηλότερη σημειώθηκε ύστερα από 6 h πυρόλυσης (26%). Η απόδοση του βιοεξανθρακώματος συνδέεται γραμμικά με τον χρόνο πυρόλυσης καθώς μετά από 1 h πυρόλυσης, η απόδοση μειώνεται γραμμικά κατά 2% ανά επιπλέον h πυρόλυσης. Στο τρίτο μέρος της παρούσας διατριβής επιλέχθηκε η ενεργοποίηση των παραγόμενων βιοεξανθρακωμάτων, από υπόλειμμα καφέ εσπρέσο και ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού για 1 h στους 850oC, με όξινα και αλκαλικά υδατικά διαλύματα. Πιο συγκεκριμένα επιλέχθηκε η κατεργασία τους με υδατικά διαλύματα (2Μ) οξέων (H2SO4 & H3PO4), βάσης (ΝaΟΗ) σε θερμοκρασία 80oC για 4 h καθώς και έκπλυσή τους με θερμό (70oC) απεσταγμένο νερό επί διηθητικού ηθμού έως ότου το pH του διηθήματος να καταστεί ουδέτερο. Το εμβαδόν της ειδικής επιφάνειας του βιοεξανθρακώματος από υπολείμματα καφέ εσπρέσο αποκάλυψε ότι η ενεργοποίηση με H3PO4 οδηγεί σε επιφάνεια υψηλής ειδικής επιφάνειας (921 m2 g-1) και μικροπόρων (626 m2 g-1) σε σύγκριση με αρχικό και τα υπόλοιπα ενεργοποιημένα βιοεξανθρακώματα. Ταυτόχρονα, η ενεργοποίησή τους προκαλεί αύξηση της διαμέτρου των πόρων που εντοπίζονται στην επιφάνεια τους με το υψηλότερο μέγεθος πόρων να παρατηρείται για το αλκαλικά ενεργοποιημένο βιοεξανθράκωμα (3,7 nm) σε σύγκριση με το ενεργοποιημένο με H2SO4 και H3PO4 (3,4 nm). Το υπόλειμμα του καφέ εσπρέσο, όπως έχει προαναφερθεί έχει ελαφρώς όξινη φύση (pHισορ. 5,5) από το αντίστοιχο βιοεξανθράκωμα (pHισορ. 10,6) που έχει την υψηλότερη αλκαλική φύση. Για τα ενεργοποιημένα βιοεξανθρακώματα, το θειϊκά ενεργοποιημένο βιοεξανθράκωμα (pHισορ. 4,6) καθίσταται ελαφρώς πιο όξινο από το φωσφορικά ενεργοποιημένο (pHισορ. 5,2). Επιπλέον, το εκπλυμένο με νερό βιοεξανθράκωμα (pHισορ. 9,1) είναι περισσότερο αλκαλικό από το ενεργοποιημένο με NaOH. Τα υπό μελέτη υλικά παρουσιάζουν μια κοινή κορυφή στα 1050 cm-1 η οποία αντιστοιχεί στον δεσμό (C-O) και μια ασθενή κορυφή στα 3450 cm-1 που αναλογεί σε ομάδες Ο-Η. Για το ακατέργαστο υπόλειμμα καφέ εσπρέσο η ασθενής κορυφή στα 1740 cm-1 αντιστοιχεί σε C=O ενώ οι κορυφές στα 2830 και 2950 cm-1 σχετίζονται με την αλειφατική ομάδα C-H. Είναι πολύ σημαντικό να αναφερθεί ότι οι κορυφές του W-SCG και του SCG-A είναι παρόμοιες. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα ενεργοποιημένα παραγόμενα βιοεξανθρακώματα με H2SO4 και H3PO4 οξινίζονται με την επίδραση των υδατικών διαλυμάτων σε αντίθεση με τα αλκαλικά και ενεργοποιημένα όπου παραμένουν αλκαλικής φύσεως. Το ενεργοποιημένο με Η3PΟ4 βιοεξανθράκωμα εμφανίζει μια ταχεία αύξηση της επιφάνειας των μικροπόρων σε σύγκριση με τα υπόλοιπα ενεργοποιημένα και εκπλυμένα υλικά. Από την άλλη, η αλκαλική ενεργοποίηση του βιοεξανθρακώματος που παράχθηκε από ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού παρουσίασε την υψηλότερη ειδική επιφάνεια (938 m2 g-1) με περιοχή μικροπόρων που αντιστοιχεί σε 588 m2 g-1 σε σύγκριση με τα υπόλοιπα βιοεξανθρακώματα (αρχικό και ενεργοποιημένα) όπου η ειδική επιφάνεια κυμαινόταν σε εύρος τιμών από 367 έως 386 m2 g-1. Ταυτόχρονα, η ενεργοποίηση των βιοεξανθρακωμάτων προκάλεσε αύξηση του μεγέθους των πόρων τους με το υψηλότερο μέγεθος πόρων να παρατηρείται για το αλκαλικά ενεργοποιημένο βιοεξανθράκωμα (5,1 nm) σε σύγκριση με το ενεργοποιημένο με όξινα υδατικά διαλύματα (4,8 nm). Το ακατέργαστο υλικό παρουσιάζει διάφορες κορυφές στην επιφάνειά του που αντιστοιχούν σε διαφορετικές λειτουργικές ομάδες. Κατά τη διάρκεια της υψηλής θερμοκρασίας πυρόλυσης (850oC), οι περισσότερες από αυτές τις κορυφές είτε εξαφανίζονται είτε αρχίζουν σταδιακά να μειώνονται εμφανίζοντας μόνο λίγες νέες κορυφές, χωρίς να παρατηρείτε αξιοσημείωτη μεταβολή στην επιφανειακή τους χημεία. Ειδικότερα, όλα τα FTIR φάσματα παρουσιάζουν μια ευρεία κορυφή με διαφορετική ένταση στα 3600-3200 cm-1 που αντιστοιχεί σε υδροξυλομάδες (-ΟΗ), ομάδες του προσροφημένου νερού (Η-Ο-Η). Το ενεργοποιημένο βιοεξανθράκωμα ρυζιού με NaOH παρουσίασε λιγότερες κορυφές συγκριτικά με τα φάσματα των υπολοίπων δειγμάτων εξαιτίας της αλκαλικής επεξεργασίας η οποία απομακρύνει το άμορφο SiO2 και διατηρεί τον ανθρακικό σκελετό. Επίσης η ελαφρώς όξινη φύση των φλοιών ρυζιού δεν επηρεάστηκε από την ενεργοποίηση με υδατικά διαλύματα H2SO4 και H3PO4 όπου εμφάνισαν τιμή pHισορ. 6,1 και 6,2 αντίστοιχα ενώ και το ενεργοποιημένο βιοεξανθράκωμα με NaOH ήταν ελαφρώς περισσότερο αλκαλικό από το εκπλυμένο με νερό με τιμή pHισορ. 8,5 και 8, αντίστοιχα. Συμπερασματικά, η ενεργοποίηση με αλκαλικό διάλυμα δημιουργεί ένα πιο επιθυμητό ροφητικό υλικό αφού αυξάνει την επιφάνεια κατά 156% σε σύγκριση με την ενεργοποίηση με όξινο διάλυμα που αυξάνει την επιφάνεια κατά 3-4%. Συνοψίζοντας μπορούμε να επισημάνουμε ότι η ενεργοποίηση των βιοεξανθρακωμάτων από υπολείμματα καφέ εσπρέσο και ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού με όξινα και αλκαλικά υδατικά διαλύματα έδρασε καταλυτικά μόνο για τους φλοιούς ρυζιού αυξάνοντας κατά 3 περίπου φορές την ειδική του επιφάνεια εξαιτίας κυρίως της παρουσίας SiO2 στην επιφάνεια του υλικού και τον σχηματισμό πυριτικών αλάτων με την επίδραση του διαλύματος ευνοώντας έτσι τη δημιουργία νέων διαθέσιμων πόρων.Στο τέταρτο μέρος της παρούσας εργασίας αξιολογήθηκε η ροφητική ικανότητα των πρώτων υλών, των παραγόμενων στους 850oC, των θερμικά με τον χρόνο πυρόλυσης τροποποιημένων και χημικά ενεργοποιημένων βιοεξανθρακωμάτων σε πειράματα διαλείποντος έργου. Για την αξιολόγηση των ακατέργαστων και παραγόμενων βιοεξανθρακωμάτων χρησιμοποιήθηκε υδατικό διάλυμα μπλε του μεθυλενίου συγκέντρωσης 20 mg L-1 γυάλινα φιαλίδια των 40 mL όπου περιείχαν περίπου 3 mg από κάθε ροφητικό υλικό. Για όλα τα δείγματα, οι μετρήσεις της υδατικής συγκέντρωσης πραγματοποιήθηκαν μετά από 24 ώρες και σε διάφορες χρονικές περιόδους έως και ~4,5 μήνες για ορισμένα δείγματα. Η ικανότητα ρόφησης ποικίλει από δείγμα σε δείγμα και κυμαινόταν από 29 έως 54 και από 58 έως 370 mg g-1 για τις πρώτες ύλες και τα βιοεξανθρακώματα, αντίστοιχα. Η αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης του μπλε του μεθυλενίου επηρεάστηκε περισσότερο από την ειδική επιφάνεια παρά από το μέγεθος των πόρων. Ως εκ τούτου, τα βιοεξανθρακώματα που παράχθησαν από ίζημα ελληνικού καφέ (851 m2 g-1) και υπολείμματα καφέ εσπρέσο (750 m2 g-1) επιδεικνύουν τη μέγιστη τιμή επιφάνειας παρουσιάζοντας την υψηλότερη ικανότητα ρόφησης 370 και 280 mg g-1, αντίστοιχα. Στα τροποποιημένα με τον χρόνο πυρόλυσης βιοεξανθρακώματα που παράχθησαν από υπολείμματα καφέ εσπρέσο και ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού ύστερα από 1, 2, 4, 6 h πυρόλυσης στους 850oC η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του μπλε του μεθυλενίου σε παρόμοιες, με τις παραπάνω, πειραματικές συνθήκες. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι η αποτελεσματικότητα ρόφησης των παραγόμενων βιοεξανθρακωματων από υπολείμματα καφέ εσπρέσο αυξάνεται με το χρόνο πυρόλυσης. Ακριβέστερα, η ρόφηση ήταν 5, 15, 48 και 76 mg g-1 μετά από 24 h και 7, 19, 80 και 130 mg g-1 ύστερα από 3 ημέρες για βιοεξανθρακώματα που ελήφθησαν μετά από 1, 2, 4 και 6 h χρόνο πυρόλυσης, αντίστοιχα. Φαίνεται ότι η ροφητική αποτελεσματικότητα των βιοεξανθρακωμάτων που μελετήθηκαν καθορίζεται από την ειδική τους επιφάνεια. Για τα παραγόμενα, από τους ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού, βιοεξανθρακώματα στις 24 h, η ρόφηση ήταν 6, 22, 32 και 38 mg g-1, ενώ στις 8 ημέρες αυξήθηκε σε 16, 58, 125 και 127 mg g-1 για βιοεξανθρακώματα που ελήφθησαν ύστερα από 1, 2, 4 και 6 h χρόνο πυρόλυσης, αντίστοιχα. Τα πειράματα ρόφησης αποκάλυψαν τον κομβικό ρόλο του χρόνου πυρόλυσης στην ρόφηση της χρωστικής. Τα ανθρακούχα υλικά παρουσίασαν διαφορετικές ικανότητες κατακράτησης της χρωστικής οι οποίες αυξήθηκαν σημαντικά καθώς ο χρόνος πυρόλυσης αυξήθηκε επίσης από 1 σε 4 h. Στα ενεργοποιημένα με όξινα και αλκαλικά υδατικά διαλύματα η ροφητική ικανότητα των βιοεξανθρακωμάτων ελέγχθηκε με τη χρήση της χρωστικής μπλε του μεθυλενίου και του υδρόφοβου ρύπου φαινανθρενίου με αρχική συγκέντρωση 30 mg L-1 και 400 μg L-1, αντιστοίχως. Η ρόφηση των υλικών παρουσίασε διαφορετική διακύμανση με τα αλκαλικά ενεργοποιημένα βιοεξανθρακώματα από υπολείμματα καφέ εσπρέσο και φλοιούς ρυζιού να παρουσιάζουν την υψηλότερη ρόφηση στα 236 και 135 mg L-1, αντίστοιχα επιβεβαιώνοντας την αλληλένδετη και ισχυρά εξαρτώμενη σχέση της ειδικής επιφάνειας με την απομάκρυνση της χρωστικής. Για το φαινανθρένιο καλύτερη ροφητική ικανότητα παρουσιάζεται στα δείγματα με την μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια, όγκο πόρων και διάμετρο πόρων με την μεγαλύτερη ρόφηση να παρουσιάζεται στο αλκαλικά ενεργοποιημένο βιοεξανθράκωμα από ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού (20 mg g-1).Τέλος στο πέμπτο μέρος της διατριβής εξετάζεται η ικανότητα ρόφησης του βιοεξανθρακώματος που παράχθηκε από ακατέργαστους φλοιούς ρυζιού στους 850oC ύστερα από 2h πυρόλυσης σε πειράματα συνεχους ροής με τη χρήση των χρωστικών μπλε του μεθυλενίου και ταρτραζίνης. Περισταλτική αντλία διοχέτευε το διάλυμα μπλε του μεθυλενίου και ταρταρζίνης με αρχική συγκέντρωση 20 και 21 mg L-1 αντίστοιχα, σε γυάλινη στήλη όγκου 182 mL. Επιβλήθηκε ροή προς τα πάνω για την διασφάλιση συνθηκών σταθερής κλίνης. Η κοκκομετρία του ροφητή διαμορφώθηκε με τη χρήση κοσκίνων και ήταν > 6 mm και αντιστοιχούσε σε μήκος κλίνης 9 cm με ισοδύναμη μάζα περίπου 9,0 g. Η ικανότητα ρόφησης του ροφητή είναι διαφορετική για κάθε χρωστική γεγονός που απορρέει τόσο από την ένταση όσο και από τη μορφή των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων που αναπτύσσονται ανάμεσα στον υπό μελέτη ροφητή και τις χρωστικές ουσίες. Έτσι για το μπλε του μεθυλενίου, η τιμή του qe είναι 2,5 φορές μεγαλύτερη περίπου από το αντίστοιχο qe της ταρτραζίνης (370 έναντι 150 mg g-1). Το αποτέλεσμα αυτό φαίνεται να σχετίζεται όχι μόνο με την ηλεκτροστατική έλξη των κατιόντων του μπλε του μεθυλενίου αλλά και με την ηλεκτροστατική απώθηση των ανιόντων της ταρταρζίνης με την αλκαλικά φορτισμένη επιφάνεια του υπο μελέτη βιοεξανθρακώματος.