Il bio-olio viene prodotto principalmente attraverso due processi principali: la pirolisi flash e la liquefazione idrotermale (HTL). La pirolisi flash comporta la rapida decomposizione termica dei composti organici in assenza di ossigeno. Questo processo porta alla produzione di carbone, prodotti gassosi e bio-olio.
Il bio-olio è una miscela densa e complessa di composti organici ossigenati. Ha un valore di combustibile che è generalmente del 50-70% rispetto ai combustibili a base di petrolio. Può essere utilizzato come combustibile per caldaie o trasformato in combustibili rinnovabili per il trasporto. Tuttavia, la composizione del bio-olio lo rende termicamente instabile e difficile da distillare o raffinare ulteriormente. Ciò richiede ulteriori ricerche per produrre bio-olio di qualità superiore.
Nonostante le sfide, il bio-olio presenta diversi vantaggi. La sua densità è maggiore di quella delle materie prime da biomassa, il che rende il trasporto più conveniente. Questo apre la possibilità di un modello di lavorazione distribuito in cui i pirolizzatori su piccola scala convertono la biomassa in bio-olio nelle aziende agricole. Il bio-olio può poi essere trasportato in un luogo centralizzato per la raffinazione.
Il bio-olio è un liquido marrone scuro prodotto dalla pirolisi della biomassa. È composto principalmente da composti ossigenati, che contribuiscono alla sua elevata instabilità termica e al suo basso potere calorifico. Il bio-olio si forma attraverso la frammentazione e la depolimerizzazione di cellulosa, emicellulosa e lignina durante la pirolisi rapida della biomassa. Il riscaldamento rapido della biomassa e lo spegnimento del vapore portano alla produzione di bio-olio. La resa di bio-olio dalla pirolisi rapida è tipicamente compresa tra il 50 e il 70% a seconda delle condizioni di reazione.
Il bio-olio contiene un elevato contenuto di acqua e centinaia di componenti organici come acidi, alcoli, chetoni, furani, fenoli, eteri, esteri, zuccheri, aldeidi, alcheni, composti di azoto e ossigeno. Contiene anche molecole reattive e specie oligomeriche con pesi molecolari superiori a 5000, che lo rendono instabile anche a temperatura ambiente. Il bio-olio può essere considerato una microemulsione multifase, con gli oligomeri che formano aerosol. Questa instabilità, nota come invecchiamento, porta alla formazione di più acqua, a una maggiore viscosità e alla separazione di fase. Pertanto, il bio-olio deve essere migliorato prima di essere utilizzato come carburante per motori.
Il bio-olio ha una densità maggiore rispetto ai materiali legnosi, riducendo i costi di stoccaggio e trasporto. Tuttavia, non è adatto all'uso diretto nei motori a combustione interna standard. Può essere trasformato in uno speciale carburante per motori o convertito attraverso processi di gassificazione in syngas e poi in biodiesel. Il bio-olio è particolarmente interessante per la co-combustione perché è più facile da maneggiare e bruciare rispetto ai combustibili solidi ed è più economico da trasportare e stoccare.
Oltre all'uso come combustibile, il bio-olio è anche una preziosa fonte di composti organici e di specialità chimiche. Offre vantaggi rispetto alla biomassa solida e alla gassificazione in termini di facilità di gestione, stoccaggio e combustione nelle centrali elettriche esistenti, senza la necessità di procedure speciali di avvio.
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