El ácido húmico (HA) es una sustancia orgánica macromolecular que se utiliza ampliamente en agricultura, silvicultura, ganadería, industria química, materiales de construcción, medicina, protección del medio ambiente y muchos otros campos. Sin embargo, la producción de HA químico en el mercado depende de recursos no renovables, como la turba, el lignito y el carbón, que requieren largos períodos para formarse. Y el rendimiento de HA extraído depende del tipo y la calidad de los fósiles.
El lignito y el carbón de baja calidad suelen dar lugar a una baja eficiencia de extracción de HA. Aunque los métodos tradicionales de compostaje pueden convertir residuos biológicos frescos en fertilizantes con alto contenido de HA, son ineficientes y requieren mucho tiempo.
La tecnología hidrotermal puede crear condiciones de alta temperatura (>160°C) y alta presión (5-250 bar) en un ambiente hermético, por lo que el tratamiento hidrotermal de la biomasa puede considerarse como un proceso químico que simula la carbonificación natural, lo que proporciona una energía renovable. y una ruta respetuosa con el medio ambiente hacia la producción de HA.
En condiciones hidrotermales, el hidrocarbón y las soluciones hidrotermales derivadas de biorresiduos pueden sufrir humificación, y el tratamiento hidrotermal alcalino puede mejorar aún más el rendimiento de ácido húmico hidrotermal (HHA). Sin embargo, el rendimiento de HA mediante el tratamiento hidrotermal alcalino de residuos de biomasa suele ser bajo. La limitación del bajo rendimiento de HHA se debe a la formación de una gran cantidad de hidrocarbón con baja capacidad de humificación.
Entonces, para superar este problema, en un estudio anterior, se desarrolló un método sencillo de humificación hidrotermal de dos pasos para maximizar el rendimiento de HA al convertir aún más el hidrocarbón en HA mediante un tratamiento hidrotermal de dos pasos.
Los estudios han demostrado que tanto la humificación hidrotermal ácida de los biorresiduos como el tratamiento hidrotermal alcalino del hidrocarbón contribuyeron al alto rendimiento de HHA. Sin embargo, faltan investigaciones sobre la optimización de las condiciones de humificación hidrotermal ácida para mejorar aún más el rendimiento de HHA. Además, no se explora el mecanismo de acción que afecta la capacidad de humificación del carbón hidrotermal en el tratamiento hidrotermal alcalino.
Investigadores de la Universidad de Tsinghua y la Universidad Bautista de Hong Kong optimizaron un sencillo método de humificación hidrotermal de dos pasos desarrollado en un estudio anterior. Se investigó el efecto de las temperaturas hidrotermales y el pH sobre las propiedades del hidrocarbón y la influencia adicional de la formación de HA derivado del hidrocarbón.
El estudio, titulado "Conversión hidrotermal en dos pasos de residuos de biomasa en ácido húmico utilizando hidrocarbón como intermediario", se publica en línea en Frontiers of Environmental Science &Engineering .
En el estudio, el equipo de investigación preparó y obtuvo varios hidrocarburos derivados de biomasa a diferentes valores de pH y temperaturas hidrotermales. Se analizaron los cambios en las características químicas del hidrocarbón en condiciones hidrotermales. Además, se investigó el grado de humificación del hidrocarbón en condiciones hidrotermales alcalinas.
Se determinaron correlaciones entre el grado de insaturación de los hidrocarburos y su grado de humificación.
Sus resultados mostraron que los hidrocarburos preparados en condiciones hidrotermales con alta temperatura y bajo pH mostraron una alta capacidad de humificación y finalmente alcanzaron altos HHAalk. rendimientos. También reveló que las fuentes de HHAalk derivadas del hidrocarburo fueron revelados:1) producción en etapa de preparación de hidrocarbón; 2) incremento bajo tratamiento hidrotermal alcalino de hidrocarbón. El RS en el hidrocarburo jugó un papel clave en HHAalk formación.
Estos resultados proporcionan una base científica para el tratamiento sostenible de los residuos de biomasa y revelan la relación entre el hidrocarbón derivado de la biomasa y su potencial de humificación. Se espera que este enfoque innovador facilite la producción de HA renovable, reduciendo la dependencia de recursos no renovables y proporcionando soluciones más sostenibles en múltiples campos.
Más información: Yuchao Shao et al, Conversión hidrotermal en dos pasos de residuos de biomasa en ácido húmico utilizando hidrocarbón como intermediario, Frontiers of Environmental Science &Engineering (2023). DOI:10.1007/s11783-023-1719-8
Proporcionado por Frontiers Journals
