EFFECT OF TORREFACTION TEMPERATURE ON PROPERTIES OF PINE SAWDUST
Keywords:
Pine sawdust, Torrefaction, Biochar, BioenergyAbstract
In this research, the torrefaction of pine sawdust was investigated at 3 temperature levels, i.e., 250, 275 and 300 °C and reaction times of 30 min. The effect of the temperature severity on the mass yield and fuel properties of solid products was studied, namely, ultimate analysis, moisture and ash content, higher heating values, atomic ratio, including functional group analyses. The research found that as the temperature increased from 250 °C to 300 °C, the mass yield decreased from 86.35% to 62.63%, whereas the carbon content increased from 49.26% to 60.01% and the higher heating value increased from 19.64 to 24.54 MJ/kg. Due to the increase of carbon content and the decrease of oxygen and hydrogen content, the atomic oxygen-to-carbon (O/C) and hydrogen-to-carbon (H/C) ratios of pine sawdust torrefied at 300 °C decreased and possessed lignite-like qualities. Therefore, pine sawdust treated by torrefaction is suitable for use combined with other solid fuels, including replacing coal, in power plants.
References
กรวิพัชญ์ ประพันธ์ศร. (2558). ผลของการบำบัดเบื้องต้นของเศษการตัดแต่งกิ่งไม้ด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์และเถ้าลอยชีวมวลต่อการแปรเปลี่ยนคาร์บอนไนโตรเจนและของแข็งระเหยในกระบวนการผลิตปุ๋ยหมัก. (วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต). มหาวิทยาลัยเชียงใหม่, คณะวิศวกรรมศาสตร์, สาขาวิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม.
ณัฐพงษ์ ประภาการ. (2558). การผลิตเชื้อเพลงชีวมวลคุณภาพสูงโดยใช้กระบวนการทอริแฟคชั่น. (วิทยานิพนธ์ปริญญาดุษฎีบัณฑิต). มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี, สำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์, สาขาวิชาวิศวกรรมเกษตรและอาหาร.
ณัฐรัตน์ ฉัตรวิบูลกุล. (2560). การปรับปรุงคุณสมบัติของชีวมวลผ่านกระบวนการทอรีแฟคชั่นด้วยเตาเผาแบบหมุน. (วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต). มหาวิทยาลัยศิลปากร, คณะวิศวกรรมศาสตร์, สาขาวิชาวิศวกรรมพลังงาน.
นคร วรสุวรรณรักษ์. (2554). การศึกษาสมบัติเชิงเคมีความร้อนของวัสดุชีวมวลที่หาได้ในประเทศไทยเพื่อการแปรรูปเป็นพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ (รายงานการวิจัย). กรุงเทพฯ: สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
นราธร มหรรทัศนพงศ์, และยุวรัตน์ เงินเย็น. (2563). การทอริแฟคชั่นเชื้อเพลิงอัดเม็ดจากกากของเสียโรงงานอุตสาหกรรมน้ำตาล. วารสารวิจัย มข. (ฉบับบัณฑิตศึกษา), 20(1), 65-75.
สุรเศรษฐ์ พาพันธ์, พิเชฐ นิลดวงดี, และเอกวุฒิ แสนคำวงษ์. (2562). คุณสมบัติการเผาไหม้ของเปลือกทุเรียน ทางปาล์ม และทางตาลที่ผ่านกระบวนการทอรีแฟกชั่น. ใน การประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมเครื่องกลแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 33. อุดรธานี: มหาวิทยาลัยมหาสารคาม.
อรอริน คุ้มศักดิ์, วีรพงษ์ วัฒนะน้อย, และนคร วรสุวรรณรักษ์. (2554). การทอริแฟคชั่นเชื้อเพลิงอัดเม็ดจากกากของเสียโรงงานอุตสาหกรรมน้ำตาล. วารสารวิจัยและพัฒนา มจธ., 34(4), 341-355.
Acharya, B., & Animesh, D. (2016). Fuel property enhancement of lignocellulosic and nonlignocellulosic biomass through torrefaction. Biomass Conversion and Biorefinery, 6(2), 139–149.
Adeyi, O. (2010). Proximate composition of some agricultural wastes in Nigeria and their potential use in activated carbon production. Journal of Applied Sciences and Environmental Management, 14(1), 55-58.
Chi-Leung, S., & Thomas, L.E. (2018). FTIR-based models for assessment of mass yield and biofuel properties of torrefied wood. Wood Science and Technology, 52(1), 209–227.
Demirbas, A. (2007). Effects of moisture and hydrogen content on the heating value of fuels. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 29(7), 649–655.
Dhakate, S.R., Pathak, A.K., Prateek, J., Mandeep, S., Singh, B.P., Subhedar, K. M., Sharda, S.S., & Seth, R.K. (2019). Rice straw biomass to high energy yield biocoal by torrefaction: indian perspective. Current Science, 116(5), 831–838.
Energy789. (2021). Wood Sawdust. Retrieved August, 8, 2021, from https://energy789.com/en/articles/90848-wood-sawdust.
Granados, D.A., Ruiz, R.A., Vega, L.Y., & Chejne, F. (2017). Study of reactivity reduction in sugarcane bagasse as consequence of a torrefaction process. Energy 139, 818–827.
Ioelovich, M. (2016). Comparison of methods for calculating the combustion heat of biopolymers and vegetable biomass. ChemXpress, 9(6), 107.
Islam, M., Atikul, M., Ali, A., Sharif, H.L., Md., A.A., & Md., A.I. (2019). Characterization of solid biofuel produced from banana stalk via hydrothermal carbonization. Biomass Conversion and Biorefinery, 9(4), 651–658.
Kethobile, E., Clever, K., & Jerekias, G. (2020). Characterisation of the non-oil jatropha biomass material for use as a source of solid fuel. Biomass Conversion and Biorefinery, 10(4), 1251–1267.
Kongto, P., Palamanit , A., Tippayawong, N., & Chaiprapat, S. (2563). Biomass torrefaction technology for producing high quality solid biofuels. Engineering Journal Chiang Mai University, 27(2), 121–150.
Lowden, L.A., & Terence, R.H. (2013). Flammability behaviour of wood and a review of the methods for its reduction. Fire Science Reviews, 2(1), 1–19.
Mamvura, T.A., & Danha, G. (2020). Biomass torrefaction as an emerging technology to aid in energy production. Heliyon, 6(3), e03531.
Manouchehrinejad, M., Van Giesen, I., & Mani, S. (2018). Grindability of torrefied wood chips and wood pellets. Fuel Processing Technology, 182, 45–55.
McNamee, P., Adams, P.W.R., McManus, M.C., Dooley, B., Darvell, L.I., Williams, A., & Jones, J.M. (2016). An Assessment of the torrefaction of north american pine and life cycle greenhouse gas emissions. Energy Conversion and Management, 113, 177–188.
Niu, Y., Lv, Y., Lei, Y., Liu, S., Liang, Y., Wang, D., & Hui, S. (2019). Biomass torrefaction: properties, applications, challenges, and economy. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 115, 109395.
Onsri, T., & Tippayawong, N. (2018). Overview of biomass upgrading by torrefaction process. Engineering Journal Chiang Mai University, 25(1), 11–33.
Oyebode, W.A., & Helen, O. (2021). Impact of torrefaction process temperature on the energy content and chemical composition of stool tree (alstonia congenisis engl) woody biomass. Current Research in Green and Sustainable Chemistry, 4, 100115.
Pala, M., Ismail, C.K., Hasan, B.B., & Jale, Y. (2014). Hydrothermal carbonization and torrefaction of grape pomace: a comparative evaluation. Bioresource Technology, 161, 255–262.
Paraschiv, S., & Lizica, S.P. (2020). Trends of carbon dioxide (CO2) emissions from fossil fuels combustion (coal, gas and oil) in the EU member states from 1960 to 2018. Energy Reports, 6, 237–42.
Peng, J.H., Bi, H.T., Sokhansanj, S., & Lim, J.C. (2012). A study of particle size effect on biomass torrefaction and Densification. Energy & Fuels, 26(6), 3826–3839.
Ramos-Carmona, S., Juan, F.P., Manuel, R.P., Rolando, B., & Manuel, G.P. (2017). Effect of torrefaction temperature on properties of patula pine. Maderas. Ciencia y Tecnología, 19(1), 39–50.
Singh, S., Jyoti, P.C., & Monoj, K.M. (2020). Torrefaction of woody biomass (acacia nilotica): investigation of fuel and flow properties to study its suitability as a good quality solid fuel. Renewable Energy, 153, 711–724.
Sukiran, M.A., Wan Daud, W.M.A., Abnisa, F., Nasrin, A.B., Astimar, A.A., & Loh, S.K. (2021). Individual torrefaction parameter enhances characteristics of torrefied empty fruit bunches. Biomass Conversion and Biorefinery, 11(2), 461–472.
Telmo, C., & Lousada, J. (2011). The explained variation by lignin and extractive contents on higher heating value of wood. Biomass and Bioenergy, 35(5), 1663–1667.
Trouvé, G., Brillard, A., Maryandyshev, P., Kehrli, D., Eseev, M., Lyubov, V., & Brilhac, J.F. (2021). Analyses of the impact of torrefaction processes on hydrolysis lignin samples through chemical and morphological investigations. Biomass Conversion and Biorefinery, 11(5), 2123–2132.
Tumuluru, J.S. (2015). Comparison of chemical composition and energy property of torrefied switchgrass and corn stover. Frontiers in Energy Research, 3, 46.
Yang, H., Yan, R., Chen, H., Lee, D.H., & Zheng, C. (2007). Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis, Fuel, 86, 1781–1788.
Zhang, S., Hu, B., Zhang, L., & Xiong, Y. (2016). Effects of torrefaction on yield and quality of pyrolysis char and its application on preparation of activated carbon. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 119, 217–223.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์ในการปรับปรุงแก้ไขตัวอักษรและคำสะกดต่างๆ ที่ไม่ถูกต้อง และต้นฉบับที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร PSRU Journal of Science and Technology ถือเป็นกรรมสิทธิ์ของคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม และ
ผลการพิจารณาคัดเลือกบทความตีพิมพ์ในวารสารให้ถือมติของกองบรรณาธิการเป็นที่สิ้นสุด
0-5526-7000 Ext. 4100
