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Mejora de la captura de carbono de biochar a través de la regulación mineral: efectos y mecanismos

Autores: Yang, Fan; Gao, Pengxiao; Chi, Lin; Gao, Zhongyu; Wang, Yajun; Luo, Liu; Liu, Bo; Liu, Xinyue; Sima, Jingke

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Mejora de la captura de carbono de biochar a través de la regulación mineral: efectos y mecanismos


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Agronomía y Ciencia de los Cultivos

Palabras clave

Biomasa residual
Producción de biochar
Sales solubles de metales
Minerales de arcilla
Retención de carbono
Estabilidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 26

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La conversión de biomasa residual en biocarbón a través de la pirólisis inerte representa una estrategia prometedora para la captura de carbono. Sin embargo, la producción de biocarbón a menudo va acompañada de la liberación de pequeñas sustancias químicas moleculares durante la pirólisis, y el biocarbón resultante es susceptible a la degradación ambiental. Para mejorar la tasa de retención de carbono del biocarbón durante la pirólisis y su estabilidad en el medio ambiente, este estudio exploró la incorporación de varias sales solubles de metales (CaCl, Ca(HPO), MgCl, FeCl) y minerales de arcilla (cuarzo, goetita, bentonita, albita) con dos tipos de biomasa residual (y ) para el pretratamiento con el fin de mejorar tanto la retención de carbono como la estabilidad en el biocarbón resultante. Además, para dilucidar los mecanismos regulatorios de los minerales en la formación estructural del biocarbón, los tres componentes primarios de la biomasa cruda-hemicelulosa, celulosa y lignina-se mezclaron individualmente con los minerales en una proporción de 1:5 (mineral/biomasa, /) para producir biocarbones para un análisis comparativo. Los resultados experimentales demostraron que las sales solubles de metales, particularmente Ca(HPO), mostraron un rendimiento superior en la mejora de la retención de carbono del biocarbón en comparación con los minerales de arcilla. Específicamente, el tratamiento con Ca(HPO) resultó en un notable aumento del 15% en la tasa de retención de carbono. A través de la oxidación de KCrO simulando condiciones de envejecimiento del suelo, el biocarbón tratado con Ca(HPO) mostró aproximadamente un 12% más de estabilidad que las muestras no tratadas. Esta mayor estabilidad se atribuyó principalmente a la formación de enlaces químicos estables (C-O-P y P-O), que facilitaron la preservación de estructuras de carbono aromático y pequeñas moléculas compuestas como azúcares, alcoholes y éteres. Las investigaciones mecanicistas revelaron que Ca(HPO) influyó significativamente en el proceso de pirólisis al aumentar la energía de activación de 85.9 kJ mol a 156.5 kJ mol e introducir una mayor complejidad de reacción. Durante la etapa inicial de pirólisis

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