Багасса

Багасса ( / b ə ˈ ɡ æ s / bə- GAS ) — сухой мясистый волокнистый материал, который остается после измельчения стеблей сахарного тростника или сорго для извлечения их сока. [ 1 ] Его используют в качестве биотоплива для производства тепла, энергии и электричества, а также в производстве целлюлозы и строительных материалов. Багасса агавы аналогична, но представляет собой остатки материала после извлечения голубой агавы сока .
Этимология
[ редактировать ]
Слово происходит от слов «багассе» (французский) и «багазо» (испанский), что означает «отходы» или «мусор» . Первоначально это слово относилось к материалу, оставшемуся после прессования оливок, пальмовых орехов и винограда. Со временем это слово стало использоваться в контексте переработки таких растений, как сахарный тростник и сахарная свекла. Сегодня это обычно относится к побочным продуктам завода по производству сахарного тростника. [ 1 ]
Описание
[ редактировать ]Багасса — это твердый побочный продукт при извлечении жидких компонентов из растений. Большая часть сердцевины этих растений представляет собой гетерогенное «сердцевинное» волокно. Это волокно представляет собой в основном ткань паренхимы , а также волокна луба, кожуры или стебля склеренхимы .
Вот пример химического анализа промытого и высушенного жома: [ 2 ]
- Целлюлоза : 45–55%
- Гемицеллюлоза : 20–25%
- Лигнин : 18–24%
- Зола: 1–4%
- Воски : <1%
Производство
[ редактировать ]
На каждые 10 тонн измельченного сахарного тростника сахарный завод производит почти три тонны влажного жома. Использовать этот побочный продукт непосредственно в качестве топлива сложно из-за высокого содержания влаги, обычно 40–50 процентов. Вместо этого выжимку обычно хранят до дальнейшей обработки.
Для производства электроэнергии жом хранится во влажных условиях. В этих условиях жом подвергается мягкому экзотермическому процессу , поскольку остаточные сахара слегка разлагаются.
При производстве бумаги и целлюлозы жом обычно хранят влажным, чтобы облегчить последующее удаление остатков сахара, а также коротких сердцевинных волокон. Эти волокна будут препятствовать процессу изготовления бумаги.
Использование
[ редактировать ]
Многочисленные исследовательские усилия изучали использование жома в производстве материалов на биологической основе и в качестве биотоплива при производстве возобновляемой энергии . [ 3 ]
Биоуголь
[ редактировать ]Биомасса жома сахарного тростника (SB) может быть преобразована в энергию, материалы и тонкие химикаты. [ 4 ]
Обширные исследования выявили многообещающий путь повышения энергетической регенерации за счет преобразования сельскохозяйственных отходов в биоуголь, который представляет собой твердый продукт. Это преобразование достигается за счет использования термохимических и биохимических методов после процесса удаления летучих веществ из биомассы. Эти инновационные методы открывают убедительную возможность использовать больший энергетический потенциал сельскохозяйственных отходов, открывая путь к устойчивому и эффективному использованию ресурсов. [ 4 ] [ 5 ]
Биоуголь имеет некоторые важные физико-химические свойства, такие как более высокая площадь поверхности и пористость, низкая объемная плотность, более высокая катионообменная емкость (CEC), pH от нейтрального до высокого и более высокое содержание углерода. Такие характеристики можно эффективно использовать в различных областях, таких как адсорбция, производство строительных материалов, автомобилестроение, транспорт, производство мебели, бытовое применение, цемент и промышленность пластмасс. [ 4 ] [ 6 ]
Топливо
[ редактировать ]Сахарные заводы часто используют жом в качестве основного источника топлива. При большом сжигании жом производит достаточно тепловой энергии, чтобы полностью обеспечить энергией типичный сахарный завод, с некоторым запасом энергии. Когенерация — это обычная установка, при которой дополнительная энергия продается в потребительскую электрическую сеть . Исторически жом также использовался в качестве топлива для паровозов , которые доставляли срезанный тростник на мельницы. [ нужна ссылка ]
Выбросы CO 2 при сжигании жома на заводе по производству сахарного тростника меньше, чем количество CO 2, поглощаемого из атмосферы при выращивании сахарного тростника, что может сделать процесс углеродно-нейтральным или более эффективным. [ 7 ] Напротив, исследование, опубликованное в Международном журнале глобального потепления, предупредило, что производство электроэнергии с использованием жома никогда не будет полностью безуглеродным, но действительно представляет собой значительное сокращение выбросов углерода по сравнению с использованием дизельного топлива . [ 8 ] В таких странах, как Австралия, сахарные заводы передают эту «зеленую» энергию в электросеть. Hawaiian Electric Industries также сжигает жом для когенерации. [ нужна ссылка ]
Этанол, получаемый из сахара, является популярным топливом в Бразилии . [ нужна ссылка ] Багасса, богатая целлюлозой, также исследуется на предмет ее потенциала в производстве коммерческих количеств целлюлозного этанола . Например, до мая 2015 года компания BP управляла демонстрационным заводом по производству целлюлозного этанола в Дженнингсе, штат Луизиана . [ нужна ссылка ]
Жом, полученный при производстве сахарного тростника, является привлекательным сырьем для производства биотоплива и продуктов с добавленной стоимостью, поскольку он не влияет на продовольственную безопасность. Биоводород, биометан, биометанол или биоэтанол второго поколения биохимическим путем считается не только экологически чистым, но и экономически целесообразным вариантом. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Способы термохимического производства, такие как гидротермальное сжижение, пиролиз и газификация жома, являются многообещающей альтернативой для производства современного биотоплива 2G (например, реактивного топлива и дизельного топлива) и химикатов (например, для пластмасс) с низким воздействием на жизненный цикл. [ 12 ] [ 13 ]
Целлюлоза, бумага, картон и корма
[ редактировать ]Во многих тропических и субтропических странах, таких как Индия, Китай, Колумбия, Иран, Таиланд и Аргентина, жом обычно используется вместо древесины при производстве целлюлозы, бумаги и картона. В результате такой замены получается целлюлоза с физическими свойствами, которые хорошо подходят для изготовления бумаги для печати и тетрадей, санитарно-гигиенических изделий, коробок и газет. [ 2 ] Его также можно использовать для изготовления плит, напоминающих фанеру или ДСП, известных как багассы и плиты Xanita. Они широко используются в производстве перегородок и мебели. [ нужна ссылка ]
Промышленный процесс переработки жома в бумагу был разработан в 1937 году в небольшой лаборатории в Гасиенда Парамонга, сахарном заводе на побережье Перу, принадлежащем компании WR Grace . Используя многообещающий метод, изобретенный Кларенсом Бердси , [ 14 ] [ 15 ] компания купила старую бумажную фабрику в Уиппани, штат Нью-Джерси, и отправила туда жом из Перу, чтобы проверить жизнеспособность процесса в промышленном масштабе. Первые машины для производства бумаги из жома были спроектированы в Германии и установлены на заводе по производству сахарного тростника Картавио в 1938 году. [ 16 ]
26–27 января 1950 года компании Noble & Wood Machine Company , Kinsley Chemical Company и Chemical Paper Company совместно продемонстрировали первое успешное коммерческое производство газетной бумаги , производимой из жома на фабриках Chemical Paper в Холиоке . Впервые этот процесс был использован при печати специального выпуска стенограммы Холиока . Эта демонстрация была проведена в сотрудничестве с правительствами Пуэрто-Рико и Аргентины из-за экономической важности продукта в странах, не имеющих прямого доступа к древесному волокну. Работа была представлена представителям 100 промышленных кругов и чиновникам из 15 стран. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
Наноцеллюлоза
[ редактировать ]Наноцеллюлоза , более ценный продукт, может быть произведена из жома. [ 20 ] посредством различных традиционных и новых процессов. [ 21 ]
Упаковка
[ редактировать ]Багасса стала популярным материалом для упаковки посуды. Материал пригоден как для холодного, так и для горячего применения (до ~120 °C). Кроме того, его без проблем можно положить в морозилку и микроволновую печь. Он также обладает достаточно хорошей водо- и жиростойкостью, которую можно повысить путем химической модификации.
Исторически ПФОК и родственные ему фторированные материалы обычно использовались для повышения термо-, водо- и жиростойкости. Однако сейчас их использование запрещено. Другими способами улучшения свойств материала багассы является смешивание с желатином , крахмалом или агаром .
Влияние на здоровье
[ редактировать ]
Воздействие пыли от переработки жома на рабочем месте может вызвать багассозис , подтип хронического легочного фиброза . [ 22 ]
Потребление человека
[ редактировать ]Волокно сахарного тростника, разновидность обработанного жома, иногда добавляют в пищу человека. [ 23 ] Это растворимая клетчатка, которая способствует регулярности кишечника. [ 23 ] Одно исследование на животных показывает, что клетчатка сахарного тростника в сочетании с диетой с высоким содержанием жиров может помочь контролировать диабет 2 типа . [ 24 ] Это хороший источник лигноцериновой и церотовой кислот . [ 25 ]
В Чжуанском автономном районе Китая Гуанси - багассу иногда используют для копчения бекона и колбас.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Багасса – растительное волокно» . Британника . Британская энциклопедия, Inc., 10 мая 2016 г. Проверено 24 января 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Рейни, Томас Дж (2009). Исследование проницаемости и сжимаемости жомной массы . Брисбен: Технологический университет Квинсленда.
- ^ Махешвари Р.У., Мавукканди М.О., Адхикари У., Наддео В., Сикдер Дж., Арафат Х.А. (2020) (2020). «Синергетический эффект гуминовой кислоты на предварительную щелочную обработку жома сахарного тростника для извлечения лигнина с феноменальными свойствами» . Биомасса и биоэнергетика . 134 : 105486. Бибкод : 2020BmBe..13405486U . doi : 10.1016/j.biombioe.2020.105486 . S2CID 213923572 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с Зафир, Мохд. Халид; Менезес, Рэйчел Альвира; Венкатачалам, Х.; Бхат, К. Субрахманья (8 декабря 2023 г.). «Биоуголь на основе жома сахарного тростника и его потенциальное применение: обзор» . Экстренные материалы . 7 : 133–161. дои : 10.1007/s42247-023-00603-y . ISSN 2522-574X .
В эту статью включен текст из этого источника, доступного по лицензии CC BY 4.0 .
- ^ Ибрагим, Мухаммед; Ли, Банда; Чан, Фейт Ка Шун; Кей, Пол; Лю, Сяо-Ся; Фирбанк, Лес; Сюй, Яо-Ян (01 августа 2019 г.). «Biochars воздействует на потенциально токсичные элементы и антиоксидантные ферменты в Lactuca sativa L., выращенном в почве, загрязненной мультиметаллами» . Экологические технологии и инновации . 15 : 100427. Бибкод : 2019EnvTI..1500427I . дои : 10.1016/j.eti.2019.100427 . ISSN 2352-1864 .
- ^ Сенадира, Сачини Супунсала; Гупта, Сурадип; Куа, Харн Вэй; Хоу, Дэйи; Ким, Сумин; Цанг, Дэниел CW; Хорошо, Ён Сик (01 октября 2023 г.). «Применение биоугля в бетоне – обзор» . Цемент и бетонные композиты . 143 : 105204. doi : 10.1016/j.cemconcomp.2023.105204 . ISSN 0958-9465 .
- ^ «Что такое багасса и как она используется для выработки электроэнергии?» . Наш мир в энергетике . Проверено 13 января 2022 г.
- ^ КОЭЛЬЮ ЖУНИОР, Луис Морейра; Да Силва Второй, Вальдир Бернардино; ДОС САНТОС, Натали Альбукерке; Де Медейрос, Мариан Гама; Карвалью, Моника (2019). «Углеродное исследование производства биоэлектричества из жома сахарного тростника в сахарной и этанольной промышленности». Международный журнал глобального потепления . 17 (3): 236, 246–47. дои : 10.1504/IJGW.2019.10020020 . S2CID 109849984 .
- ^ Пан, Шию; Забед, Хоссейн М.; Вэй, Юто; Ци, Сянхуэй (15 ноября 2022 г.). «Техноэкономические и экологические перспективы производства биотоплива из жома сахарного тростника: современное состояние, проблемы и перспективы на будущее» . Технические культуры и продукты . 188 : 115684. doi : 10.1016/j.indcrop.2022.115684 . ISSN 0926-6690 .
- ^ Жункейра, Тасия Л.; Диас, Марина О.С.; Кавалетт, Отавио; Господи, Чарльз Д.Ф.; Кунья, Марсело П.; Росселл, Карлос Э.В.; Масиэль Фильо, Рубенс; Бономи, Антонио (01 января 2012 г.), Богл, Ян Дэвид Локхарт; Фэйрвезер, Майкл (ред.), «Экономическая и экологическая оценка комплексного производства биоэтанола из сахарного тростника 1-го и 2-го поколения с оценкой различных альтернативных процессов 2-го поколения» , Компьютерная химическая инженерия , 22 Европейский симпозиум по компьютерной технологии процессов, том. 30, Elsevier, стр. 177–181, doi : 10.1016/b978-0-444-59519-5.50036-8 , ISBN. 978-0-444-59431-0 , получено 9 ноября 2023 г.
- ^ Барампути, Элли Мария; Май, София; Мустакас, Константинос; Маламис, Димитрис; Лоизиду, Мария; Пассадис, Константинос; Стумпу, Василея (01 января 2022 г.), Жегирим, Мейди (редактор), «Глава 3. Усовершенствованное производство биоэтанола из потоков биологических отходов» , Последние достижения в области технологий возобновляемой энергетики , Academic Press, стр. 77–154, doi : 10.1016 /b978-0-12-823532-4.00006-9 , ISBN 978-0-12-823532-4 , получено 9 ноября 2023 г.
- ^ Рамирес, Джером А.; Рейни, Томас Дж. (20 августа 2019 г.). «Сравнительный технико-экономический анализ производства биотоплива методами газификации, термического сжижения и пиролиза жома сахарного тростника» . Журнал чистого производства . 229 : 513–527. дои : 10.1016/j.jclepro.2019.05.017 . ISSN 0959-6526 .
- ^ Петерсен, AM; Меламу, Ретаби; Кнетце, Дж. Х.; Гёргенс, Дж. Ф. (01 февраля 2015 г.). «Сравнение процессов второго поколения по переработке жома сахарного тростника в жидкое биотопливо с точки зрения энергоэффективности, анализа точки защемления и анализа жизненного цикла» . Преобразование энергии и управление . 91 : 292–301. Бибкод : 2015ECM....91..292P . дои : 10.1016/j.enconman.2014.12.002 . ISSN 0196-8904 .
- ^ Курланский, Марк (2014). Замороженные во времени: возмутительная идея Кларенса Бердси о замороженных продуктах . Делакорт Пресс. ISBN 9780385372442 .
- ^ «Кларенс Бердси | Биография, замороженные продукты и факты | Британника» . 5 декабря 2023 г.
- ^ Лоуренс А., Клейтон (1985). Грейс: WR Grace & Co., Годы становления, 1850–1930 . Оттава, Иллинойс: Jameson Books. стр. 354 . ISBN 978-0915463251 .
- ^ «Сегодня пройдет первое практическое испытание по изготовлению бумаги из отходов тростника; представители 15 стран станут свидетелями демонстрации печати в Холиоке, штат Массачусетс» . Секция бизнеса и финансов. Нью-Йорк Таймс . 27 января 1950 г. с. 42 – через Комитет Палаты представителей Конгресса США по судебной власти, Подкомитет № 5.
- ^ «Сегодня пройдет первое практическое испытание изготовления бумаги из отходов тростника — представители 15 стран станут свидетелями демонстрации печати в Холиоке, штат Массачусетс — Сформирована дочерняя группа разработчиков» . Секция бизнеса и финансов. Нью-Йорк Таймс . 28 января 1950 г. с. 20 – через Комитет Палаты представителей Конгресса США по судебной власти, Подкомитет № 5.
- ^ «Газетная бумага из жома усовершенствована, поскольку фабрики предлагаются за рубежом». Таймс-Пикаюн . Новый Орлеан, Луизиана, 29 января 1950 г. с. 28 – через Ассошиэйтед Пресс.
- ^ Брас, Жюльен; Хасан, Мохаммед Л.; Брюссесс, Сесиль; Хасан, Энас А.; Эль-Вакиль, Нахла А.; Дюфрен, Ален (1 ноября 2010 г.). «Механические, барьерные и биоразлагаемые свойства усов целлюлозы из багассы, армированных нанокомпозитами из натурального каучука». Технические культуры и продукты . 32 (3): 627–633. дои : 10.1016/j.indcrop.2010.07.018 . ISSN 0926-6690 .
- ^ Софла, М. Рахими Корд; Браун, Р.Дж.; Цузуки, Т.; Рейни, Ти Джей (2016). «Сравнение нанокристаллов целлюлозы и нановолокон целлюлозы, извлеченных из жома с использованием методов кислотного и шарового измельчения» . Достижения естественных наук: нанонаука и нанотехнологии . 7 (3): 035004. Бибкод : 2016ANSNN...7c5004R . дои : 10.1088/2043-6262/7/3/035004 . hdl : 1885/153605 . ISSN 2043-6262 .
- ^ Содеман, Уильям А. (октябрь 1967 г.). «Болезнь легких Багасса - через 25 лет» (PDF) . Грудь . 52 (4): 505–507. дои : 10.1378/сундук.52.4.505 . ПМИД 6058449 .
- ^ Jump up to: а б «Факты о клетчатке: понимание этикеток пищевых продуктов и изолированных волокон» . Питание411 .
- ^ Ван ZQ, Зубери А.Р., Чжан XH, Макгоуэн Дж, Цинь Дж, Йе X, Сон Л, Ву Q, Лиан К, Чефалу WT (2007). «Влияние пищевых волокон на увеличение веса, углеводный обмен и экспрессию гена желудочного грелина у мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров» . Метаб. Клин. Эксп . 56 (12): 1635–42. дои : 10.1016/j.metabol.2007.07.004 . ПМК 2730183 . ПМИД 17998014 .
- ^ Ннабугву Агомуо Э, Амади Питер У (2018). «Питательные и антиоксидантные свойства масел из жмыха, сельскохозяйственных отходов, лекарственных растений и кормов». J Am Coll Nutr . 38 (2): 132–140. дои : 10.1080/07315724.2018.1484307 . ПМИД 30052146 . S2CID 51725190 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Потенциал когенерации на основе жома в США , Кевин Хо, Колумбийский университет, 2006 г.
