Temperature-directed valorisation of coconut frond through pyrolysis for carbon sequestration and sustainable agricultural residue management
Morasanahalli Lokesha Sachin · Yogananda Shivalli Boregowda · Matadadoddi Nanjundegowda Thimmegowda 等 13 人
研究不同热解温度对椰叶生物炭碳固存与稳定性的影响。
350/450/550°C热解椰叶，多手段表征并做90天矿化培养。
碳回收率与碳稳定性随温度呈权衡，最佳温度取决于用途。
可探索热解温度与还田情景耦合的长期碳固存模型及经济性评估。
该研究系统考察了热解温度对椰叶生物炭碳回收与碳稳定性的权衡关系，数据翔实、结论可靠，对农业废弃物资源化与土壤固碳具有参考价值，但属于细分领域基础研究，公共影响有限。
椰子叶是一种大量产生但未充分利用的农业废弃物，其在350 °C、450 °C和550 °C下热解，并与传统生产的生物炭（BC Trad）进行对比，以评估热解温度对理化特性、燃料性质、碳稳定性及残余物增值潜力的影响。采用工业分析和元素分析、BET/BJH、FTIR、XRD、拉曼光谱、SEM-EDS、总热解碳（TPC）、估算CO₂当量稳定碳保留潜力、燃料与能量指标以及90天碳矿化培养进行综合表征，揭示了显著的温度依赖性变化。生物炭碳回收率在350 °C时最高（78.91%），表明较低热解温度下原料碳的保留更多，而升高温度则逐步提高碳浓度、固定碳、热稳定碳组分、孔隙率和比表面积。BET比表面积从BC Trad的4.45 m² g⁻¹增至BC550的16.67 m² g⁻¹，同时伴随孔隙细化和含氧官能团的消耗。拉曼光谱显示ID/IG从1.28降至0.80，与较高温度下结构有序性和芳香缩合度增加相一致。燃料品质亦随温度升高而改善，高位热值从20.72增至25.56 MJ kg⁻¹，燃料比从1.49增至4.26。TPC和估算CO₂当量稳定碳保留潜力在BC350时最高（分别为0.29 kg C kg⁻¹原料和0.86 kg CO₂ kg⁻¹原料），而BC550在90天培养期间表现出生物炭中最低的表观净土壤系统碳矿化。此外，其较低的H/C和O/C比对应模拟BC +100稳定性指数为0.720，估算平均停留时间为347.61年，提供了模型推导的较长时期碳持久性指示。总体而言，研究结果揭示了碳回收与碳稳定性之间明显的温度依赖性权衡，BC350表现出更高的结构惰性和表观短期抗矿化性；因此，最佳热解温度取决于预期最终用途，而非单一处理普遍优越。短期矿化结果与模型推导的稳定性估算共同表明，碳持久性具有不同维度，应予考虑。