L'acido umico (HA) è una sostanza organica macromolecolare ampiamente utilizzata in agricoltura, silvicoltura, zootecnia, industria chimica, materiali da costruzione, medicina, protezione ambientale e in numerosi altri campi. Tuttavia, la produzione di HA chimico sul mercato si basa su risorse non rinnovabili, come torba, lignite e carbone, che richiedono lunghi periodi per formarsi. E la resa di HA estratto dipende dal tipo e dalla qualità dei fossili.
La lignite e il carbone di bassa qualità solitamente portano a una bassa efficienza di estrazione dell’HA. Sebbene i metodi di compostaggio tradizionali possano convertire i rifiuti organici freschi in fertilizzanti con un elevato contenuto di HA, sono inefficienti e richiedono molto tempo.
La tecnologia idrotermale può creare condizioni di alta temperatura (>160°C) e alta pressione (5–250 bar) in un ambiente ermetico, pertanto il trattamento idrotermale della biomassa può essere considerato come un processo chimico che simula la carbonificazione naturale, che fornisce un materiale rinnovabile e un percorso rispettoso dell'ambiente verso la produzione di HA.
In condizioni idrotermali, l’idrochar e le soluzioni idrotermali derivate dai rifiuti organici possono subire umificazione e il trattamento idrotermale alcalino può migliorare ulteriormente la resa di acido umico idrotermale (HHA). Tuttavia, la resa di HA utilizzando il trattamento idrotermale alcalino dei rifiuti di biomassa è generalmente bassa. La limitazione della bassa resa di HHA è dovuta alla formazione di una grande quantità di idrochar con bassa capacità di umificazione.
Quindi, per superare questo problema, in uno studio precedente, è stato sviluppato un semplice metodo di umificazione idrotermale in due fasi per massimizzare la resa di HA convertendo ulteriormente l'idrochar in HA utilizzando un trattamento idrotermale in due fasi.
Gli studi hanno dimostrato che sia l’umificazione idrotermale acida dei rifiuti organici sia il trattamento idrotermale alcalino dell’idrochar hanno contribuito all’elevata resa di HHA. Tuttavia, mancano ricerche sull’ottimizzazione delle condizioni di umificazione idrotermale acida per migliorare ulteriormente la resa HHA. Inoltre, non viene esplorato il meccanismo d'azione che influenza la capacità di umificazione del carbone idrotermale nel trattamento idrotermale alcalino.
I ricercatori della Tsinghua University e della Hong Kong Baptist University hanno ottimizzato un semplice metodo di umificazione idrotermale in due fasi sviluppato in uno studio precedente. Sono stati studiati l'effetto delle temperature idrotermali e del pH sulle proprietà dell'idrocarburo e l'ulteriore influenza della formazione di HA derivato dall'idrocarburo.
Lo studio, intitolato "Conversione idrotermale in due fasi di rifiuti di biomassa in acido umico utilizzando idrocarburo come intermedio", è pubblicato online in Frontiers of Environmental Science &Engineering .
Nello studio, diversi idrocarburi derivati dalla biomassa sono stati preparati e ottenuti dal gruppo di ricerca a diversi valori di pH e temperature idrotermali. Sono stati analizzati i cambiamenti nelle caratteristiche chimiche dell'idrochar in condizioni idrotermali. Inoltre, è stato studiato il grado di umificazione dell'idrochar in condizioni idrotermali alcaline.
Sono state determinate le correlazioni tra il grado di insaturazione degli idrocarburi e il loro grado di umificazione.
I loro risultati hanno mostrato che gli idrocarburi preparati in condizioni idrotermali con alta temperatura e basso pH hanno mostrato un'elevata capacità di umificazione e hanno infine raggiunto un elevato HHAalk cede. Ha inoltre rivelato che le fonti di HHAalk derivato da idrocarburi sono stati rilevati:1) produzione in fase di preparazione dell'idrochar; 2) incremento sotto trattamento idrotermale alcalino di idrochar. Gli RS nell'idrochar hanno svolto un ruolo chiave nell'HHAalk formazione.
Questi risultati forniscono una base scientifica per il trattamento sostenibile dei rifiuti di biomassa e rivelano la relazione tra l’idrochar derivato dalla biomassa e il suo potenziale di umificazione. Si prevede che questo approccio innovativo faciliterà la produzione di HA rinnovabile, riducendo la dipendenza dalle risorse non rinnovabili e fornendo soluzioni più sostenibili in più campi.
Ulteriori informazioni: Yuchao Shao et al, Conversione idrotermale in due fasi dei rifiuti di biomassa in acido umico utilizzando idrocarburo come intermedio, Frontiere di scienza e ingegneria ambientale (2023). DOI:10.1007/s11783-023-1719-8
Fornito da Frontiers Journals
