تغييرات كيفيت بيوچار توليد شده از كاه و كلش گندم در طي فرآيند پيروليز آهسته در دماهاي مختلف

Quality Variations of Biochar Generated from Wheat Straw During Slow Pyrolysis Process at Different Temperatures

به تازگي بيوچار به‌دليل پتانسيل بهبود حاصلخيزي خاك، غيرمتحرك كردن آلودگي‏ها و همچنين يك روش مناسب براي متوقف كردن كربن و به‌عنوان مخزن كربن مورد توجه بسياري از محققان قرار گرفته است. در اين تحقيق، يك سري بيوچار از كاه و كلش گندم در طي فرآيند پيروليز آهسته در دماهاي مختلف (300، 400، 500، 600 و 700 درجه سسلسيوس) توليد و ويژگي‌هاي فيزيكي وشيميايي آنها تعيين شد. عملكردبيوچار، محتواي خاكستر، مقدار عناصر غذايي و ساير خصوصيات فيزيكوشيميايي در تيمارها نسبت به ماده خام براي بررسي اثر درجه حرارت پيروليز بر بيوچار كاه و كلش گندم و تعيين بهترين دماي پيروليز براي تبديل كاه و كلش به بيوچار براي استفاده در كشاورزي انجام گرديد. آزمايشات با افزايش تدريجي دما بين 700-300 درجه سسلسيوس، عملكرد بيوچار، مقدار نيتروژن كل و كربن آلي كاهش يافت. در حالي كه pH، قابليت هدايت الكتريكي، مقدار خاكستر و پايداري كربن افزايش نشان داد. همچنين درصد عملكرد بين 32/58- 34/28 درصد از ماده خام، پايداري كربن آلي 14/92-32/65 درصد و pH بين 9/10-4/7 بود. حداكثر مقدار تبديل كربن آلي ماده خام به كربن آلي پايدار در بيوچار در 500 درجه سلسيوس رخ داد. مقدار گروه‏هاي عاملي با افزايش دماي پيروليز در بيوچار كاه و كلش گندم كاهش يافت، با اين وجود، اسيديته كل گروه-هاي عاملي با افزايش دماي پيروليز بيوچار كاه و كلش افزايش داشت. براي استفاده كشاورزي بيوچار كاه وكلش گندم، دماي 300 درجه سسلسيوس و براي ترسيب كربن بيوچار 500 درجه سلسيوس پيشنهاد مي‏شود.

Biochar has received great attention by many researchers recently due to its potential to improve soil fertility and immobilize contaminants and is proper as a way of carbon sequestration and therefore a possible carbon sink. In this work, a series of biochar were produced from wheat straw by slow pyrolysis at different temperatures (300, 400, 500, 600 and 700 ?C) and their physicochemical properties were analyzed. Biochar yield, ash content, the amount of nutrients and other physicochemical properties in the all treatment of the raw material for the effect of temperature on the wheat straw biochar and to determine the best temperature pyrolysis temperature for converting wheat straw to biochar with agricultural usage. As temperature increased incrementally from 300 to 700?C, biochar yield, total N content and organic carbon (OC) decreased while pH, EC, ash content and OC stability increased. The generated biochars production caused yields 28.34-58.32 % of feed mass, stable OC % 65.32-92.14 and pH 7.4-10.9. The maximal transformation of feed OC into biochar recalcitrant OC occurred at 500 ?C. There were reductions in the amount of functional groups as pyrolysis temperature increased for wheat straw biochar. However, total acidity of the functional groups increased with pyrolysis temperature increased for wheat straw biochar. To produce agricultural-use wheat straw biochar, 300 ?C should be is suggested in pyrolysis process and for carbon sequestration biochar 500 ?C is recommended.