Production and Characterization of Biochar and Liquid Product from Slow Pyrolysis of Durian Peel
Doctor of Philosophy (Energy Technology), 2023
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | English |
| Published: |
Prince of Songkla University
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18996 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | English |
| id |
th-psu.2016-18996 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
English |
| topic |
Durian peel Biochar Pyrolysis liquid Slow pyrolysis Analytic Statistic Economic analysis |
| spellingShingle |
Durian peel Biochar Pyrolysis liquid Slow pyrolysis Analytic Statistic Economic analysis Ajchareeya Manmeen Production and Characterization of Biochar and Liquid Product from Slow Pyrolysis of Durian Peel |
| description |
Doctor of Philosophy (Energy Technology), 2023 |
| author2 |
Rattana Jariyaboon |
| author_facet |
Rattana Jariyaboon Ajchareeya Manmeen |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
Ajchareeya Manmeen |
| author_sort |
Ajchareeya Manmeen |
| title |
Production and Characterization of Biochar and Liquid Product from Slow Pyrolysis of Durian Peel |
| title_short |
Production and Characterization of Biochar and Liquid Product from Slow Pyrolysis of Durian Peel |
| title_full |
Production and Characterization of Biochar and Liquid Product from Slow Pyrolysis of Durian Peel |
| title_fullStr |
Production and Characterization of Biochar and Liquid Product from Slow Pyrolysis of Durian Peel |
| title_full_unstemmed |
Production and Characterization of Biochar and Liquid Product from Slow Pyrolysis of Durian Peel |
| title_sort |
production and characterization of biochar and liquid product from slow pyrolysis of durian peel |
| publisher |
Prince of Songkla University |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18996 |
| _version_ |
1781416884990640128 |
| spelling |
th-psu.2016-189962023-10-24T07:48:21Z Production and Characterization of Biochar and Liquid Product from Slow Pyrolysis of Durian Peel การผลิตและการทดสอบคุณภาพของถ่านชีวภาพ และผลิตภัณฑ์ของเหลว จากการไพโรไลซิสแบบช้าของเปลือกทุเรียน Ajchareeya Manmeen Rattana Jariyaboon คณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขาวิชาเทคโนโลยีพลังงาน Faculty of Engineering (Energy Technology) Durian peel Biochar Pyrolysis liquid Slow pyrolysis Analytic Statistic Economic analysis Doctor of Philosophy (Energy Technology), 2023 Durian peel is a type of biomass derived from agricultural residues, which are found in abundant in Thailand. This study aims to investigate the thermal and chemical properties of three indigenous durian peels, namely Monthong (MDP), Puangmanee (PDP), and Bacho (BDP), as well as the characteristics of biochar and pyrolysis liquid derived from slow pyrolysis of the durian peel. MDP had the greatest volatile matter and fixed carbon content, with 73.97 and 18.43 wt.%, respectively. The central composite design was utilized to optimize the conditions of three independent variables, namely pyrolysis temperature, cooling temperature, and holding time. Analysis of variance revealed that only pyrolysis temperature had a significant effect on biochar and pyrolysis liquid yields. The biochar and pyrolysis liquid yields fit by a second-order polynomial model agreed well with experimental results. As the pyrolysis temperature increased, the solid product yield decreased, while the pyrolysis liquid yield increased. The highest biochar and pyrolysis liquid yields were 56.11% and 38.53% that derive at 300 and 600 °C of pyrolysis temperature, respectively. The validation of both prediction models showed over 96% agreement. Biochar of high heating value (26.55 MJ/kg) was obtained at 600 °C pyrolysis temperature and 30 min holding time. According to the Van Krevelen plot, the molar ratios of the H/C and O/C of the biochar obtained at 600 °C of pyrolysis temperatures were similar to coal material. The high-quality biochar was of carbon storage class 4 according to the IBI classification; and the characteristics of pyrolysis liquid met community product standards of Thailand. An economic analysis was performed to assess the feasibility of converting 60 tons/year of durian peel into biochar and pyrolysis liquid. An internal project rate of return (IRR) of 25.91% with a payback period of 1.58 years was estimated. The findings of this study indicate the economic viability of immediately deploying large-scale pyrolysis utilizing a waste stream from agriculture เปลือกทุเรียนเป็นชีวมวลประเภทหนึ่งที่ได้จากวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรซึ่งมี ปริมาณมากในประเทศไทย งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางความร้อนและเคมีของ เปลือกทุเรียนพื้นเมือง 3 ชนิด ได้แก่ หมอนทอง พวงมณี และบาเจาะ รวมถึงลักษณะของไบโอชาร์ และน้ำส้มควันไม้ ที่ได้จากการไพโรไลซิสอย่างช้าของเปลือกทุเรียน จากการศึกษาพบว่าเปลือก ทุเรียนหมอนทองมีปริมาณสารระเหยและคาร์บอนคงที่มากที่สุดคือร้อยละ 73.97 และ 18.43 โดย น้ำหนักตามลำดับ จากนั้นมีการศึกษาการเปลี่ยนเปลือกทุเรียนเป็นไบโอชาร์และน้ำส้มควันไม้ผ่าน การไพโรไลซิสแบบช้า การออกแบบองค์ประกอบส่วนกลาง (Central composite design, CCD) ถูกนำมาใช้เพื่อออกแบบสภาวะของตัวแปรอิสระสามตัว ได้แก่ อุณหภูมิไพโรไลซิส อุณหภูมิ ควบแน่น และระยะเวลาในการไพโรไลซิส พบว่ามีเพียงอุณหภูมิไพโรไลซิสที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อ ร้อยละผลได้ของไบโอชาร์และน้ำส้มควันไม้ โดยการวิเคราะห์ความแปรปรวน ร้อยละผลได้ของไบ โอชาร์และน้ำส้มควันไม้มีความเหมาะสมกับแบบจำลองพหุนามอันดับสองที่สอดคล้องกับผลการ ทดลอง เมื่ออุณหภูมิของการไพโรไลซิสเพิ่มขึ้น ร้อยละผลได้ของผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งจะลดลง ในขณะที่ร้อยละผลได้ของน้ำส้มควันไม้เพิ่มขึ้น ร้อยละผลได้ของไบโอชาร์และน้ำส้มควันไม้สูงสุดคือ ร้อยละ 56.11 และ 38.53 การตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองจากการทำนายทั้งสองสมการ แสดงให้เห็นความสอดคล้องมากกว่าร้อยละ 96 ซึ่งได้ไบโอชาร์ที่มีค่าความร้อนสูง 26.55 MJ/kg จากการวิเคราะห์โดยใช้กราฟ Van Krevelen อัตราส่วนโมลาร์ของ H/C และ O/C ของถ่านชีวภาพ ที่อุณหภูมิไพโรไลซิส 600 °C มีความคล้ายคลึงกับวัสดุถ่านหิน อีกทั้งถ่านชีวภาพคุณภาพสูงที่ได้จาก การทดลองอยู่ในชั้นกักเก็บคาร์บอน 4 ตามการจัดประเภท IBI และคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ ของเหลวเป็นไปตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชนของประเทศไทย นอกจากนี้ยังมีการวิเคราะห์ทาง เศรษฐศาสตร์เพื่อประเมินความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนเปลือกทุเรียน 60 ตันต่อปีให้เป็นถ่านชีวภาพและผลิตภัณฑ์ของเหลว มีการประมาณอัตราผลตอบแทนโครงการภายใน (IRR) ที่ร้อยละ25.91 โดยมีระยะเวลาคืนทุน 1.58 ปี การค้นพบของการศึกษานี้บ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของการนำการไพโรไลซิสขนาดใหญ่ไปใช้โดยใช้ของเสียจากการเกษตร 2023-10-24T07:48:01Z 2023-10-24T07:48:01Z 2023 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18996 en Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf Prince of Songkla University |