title: Θερμοδυναμικές ιδιότητες βιοεξανθρακωμάτων βιομάζας και πλαστικού
title: Thermodynamic properties of biomass and plastic biochars
Creators: name: Κοντοθαναση Ευσταθια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η παρασκευή βιοεξανθρακώματος (biochar) για τη παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας και η διερεύνηση της θερμικής απόδοσης και των κινητικών και θερμοδυναμικών παραμέτρων από την πυρόλυση βιομάζας πυρήνα ελιάς (OK) και θαλάσσιου γρασιδιού, ποσειδώνια ωκεάνια (SG) με τη προσθήκη πολυπροπυλενίου (PP). Η διαδικασία πυρόλυσης πραγματοποιήθηκε για τρεις θερμοκρασίες 300, 400 και 600 °C και μελετήθηκαν τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των παραγόμενων υλικών. Για τον χαρακτηρισμό των δειγμάτων πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις προσεγγιστικής ανάλυσης, στοιχειακής ανάλυσης και θερμογόνου δύναμης. Έπειτα, πραγματοποιήθηκαν οι αναλύσεις δομής και μορφολογίας επιφάνειας (SEM-EDX) και θερμοβαρυμετρικές αναλύσεις (TGA). Με βάση τα δεδομένα των αναλύσεων εφαρμόστηκαν τα ελεύθερα κινητικά μοντέλα των μεθόδων Ozawa-FlynnWall (OFW) και Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) από τα οποία υπολογίστηκαν οι κινητικές (ενέργεια ενεργοποίησης και προ-εκθετικός παράγοντας) και θερμοδυναμικές παράμετροι (μεταβολές της ενθαλπίας, της ελεύθερης ενέργειας Gibb και της εντροπίας). Οι τιμές της ενέργειας ενεργοποίησης (Εa) για τα δείγματα από πυρήνα ελιάς ΟΚ400,ΟΚ/PP400 και BCOK400/PP400 ήταν 113.04, 114.86 και 77.46 kJ/mol, ενώ για τα δείγματα από ποσειδώνια ωκεάνια SG400, SG/PP400, BCSG400/PP400, οι τιμές Ea υπολογίστηκαν 242.54, 220.46 και 143.35 kJ/mol. Η προσθήκη του πολυπροπυλενίου στα δείγματα έδειξαν βελτιωμένους θερμοδυναμικούς και κινητικούς δείκτες καθώς και η προεπεξεργασία των βιοεξανθρακωμάτων (BCOK400/PP400 και BCSG400/PP400). Τα αποτελέσματα της έρευνας αναδεικνύουν σημαντικές ευκαιρίες στον τομέα της αγροτικής βιομηχανίας για την μακροπρόθεσμη παραγωγή βιοκαυσίμων. 
description: The aim of this study was to produce biochar for electrical and thermal energy generation and to investigate the thermal efficiency and the kinetic and thermogravimetric parameters of biochars produced from the pyrolysis of olive kernel (OK) and sea grass (SG) biomass (Oceania Posidonia) with the addition of polypropylene (PP). The pyrolysis process was carried out at three different temperatures (300, 400 and 600 °C), while the physicochemical characteristics of the produced biochars were studied. Proximate analysis, elemental analysis and thermogravimetric measurements were conducted to further investigate the samples. Then, surface structure and morphology (SEM-EDX) and thermogravimetric analyses (TGA) were performed. Based on the data, the free kinetic models of the Ozawa-FlynnWall (OFW) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) were applied to estimate the kinetic (activation energy and pre-exponential factor) and thermodynamic parameters (enthalpy, free Gibb energy and entropy changes). The values of activation energy (Ea) for the olive kernel biochar OK400, OK/PP400 and BCOK400/PP400 were 113.04, 114.86 and 77.46 kJ/mol, while for the Oceanica Posidonia biochar SG400, SG/PP400, BCSG400/PP400, Ea values were 242.54, 220.46 and 143.35 kJ/mol. The addition of PP improved the thermodynamic and kinetic indices as well as the pretreatment of BCOK400/PP400 and BCSG400/PP400 biochars. The results highlight significant opportunities in the agricultural industry for biofuel production.