1. Introduction
Biomass can be converted into solid, liquid and gaseous biofuels for generating bioenergy, as well as into some chemicals. It is widely accepted that biofuels combustion does not contribute to the greenhouse effect due to the CO2 neutral conversion thanks to the renewability of biomass. The focus on bioenergy as an alternative to fossil energy has increased tremendously in recent times because of global warming problems originating mostly from fossil fuels combustion. Therefore, extensive investigations have been carried out worldwide recently to enhance biomass use instead of fossil fuels for energy production ([1], [2], [3], [4], [5], [6] and [7] and references therein). Numerous biomass varieties among biomass groups, namely wood and woody biomass, herbaceous and agricultural biomass, aquatic biomass, animal and human biomass wastes, semi-biomass (contaminated biomass and industrial biomass wastes such as municipal solid waste, refuse-derived fuel, sewage sludge, demolition wood and other industrial organic wastes) and their biomass mixtures can be used for biofuels and biochemicals [1] and [2]. In total about 95–97% of the world’s bioenergy is currently produced by direct combustion of biomass and the perspective of increasing large-scale combustion of natural biomass and its co-combustion with semi-biomass and solid fossil fuels (coal, peat, petroleum coke) seems to be one of the main drivers for biofuel promotion in many countries worldwide in the near future ([3] and references therein).
Two fundamental aspects related to biomass use as fuel are: (1) to extend and improve the basic knowledge on composition and properties; and (2) to apply this knowledge for the most advanced and sustainable utilisation of biomass. The fuel composition is a fundamental code that depends on various factors and definite properties, quality and application perspectives, as well as different technological and environmental problems related to any fuel [1]. Therefore, extensive reference peer-reviewed data plus own investigations for both biomass and biomass ash systems were used recently to perform several extended and consecutive overviews related to: (1) chemical composition of biomass [1]; (2) organic and inorganic phase composition of biomass [2]; (3) phase-mineral and chemical composition of biomass ash (BA) [3]; (4) potential utilisation, technological and ecological advantages and challenges of BA [4]; and (5) behaviour of biomass during combustion, namely phase-mineral transformations of organic and inorganic matter [5] and ash-fusion and ash-formation mechanisms of biomass types [6]. New classifications based on data from proximate, ultimate, ash, structural and mineralogical analyses, and ash-fusion tests of biomass or BA have been introduced therein [1], [2], [3], [4], [5] and [6]. Additional investigations on trace element concentrations and associations in biomass and BA have also been conducted [7]. It was highlighted in the above studies that there are different advantages and disadvantages related to biomass composition and properties for fuel application and they have very important ecological and technological impacts during sustainable utilisation of biomass fuels and their products.
Studies connected with advantages and disadvantages of using biomass fuels for thermochemical (combustion, pyrolysis, gasification and liquefaction) and biochemical (anaerobic digestion, alcoholic fermentation, aerobic biodegradation) conversions, as well as co-combustion, co-pyrolysis and co-gasification of biomass with other solid fuels have been performed worldwide ([1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45], [46], [47] and [48] among others). As a result, substantial data for the composition and properties of biomass, biochar and BAs such as low-temperature and high-temperature laboratory ashes and industrial bottom ashes, slags and fly ashes, along with the behaviour of different biomass varieties during their thermal treatment have been generated and summarised recently [1], [2], [3], [4], [5], [6] and [7]. Some comparative characterizations between biomass and other fossil fuels have also been given in some of the above investigations. It is well known that “the methodology and logic from coal experiments can be applied to biomass” [8]. However, parallel and detail comparisons between biomass and coal as the most popular solid fuel, as well as their respective conversion products based on numerous characteristics, namely: (1) chemical composition (major, minor and trace elements); (2) phase-mineral composition of organic matter (cellulose, hemicellulose, lignin, extractives, petrographic ingredients, char) and inorganic matter (mineral classes, groups and species, and inorganic phases); and (3) various properties (volatile matter, fixed C, moisture, ash yield, ash-fusion and combustion temperatures, density, pH, calorific value and water-soluble components); are still limited. Therefore, an attempt to summarise the advantages and disadvantages of the above characteristics based on the data from numerous combined investigations for both biomass and coal was undertaken and is described below.
The major aims of the present overview are: (1) to systematize and summarise the peer-reviewed data; (2) to supply additional own results; (3) to describe some basic findings; and (4) to clarify the advantages and disadvantages related to the biomass composition and properties compared to coal as a traditional and conventional fossil fuel. Indications of some potential technological and environmental challenges during processing of biomass fuels, as well as application of their products are also addressed.
Results (
Thai) 1:
[Copy]Copied!
1. บทนำชีวมวลสามารถแปลง เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพของแข็ง ของเหลว และเป็นต้นสำหรับการสร้างพลังงานชีวมวล และ เป็นสารเคมีบางอย่าง อย่างกว้างขวางยอมรับว่า การเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวภาพไม่มีส่วนร่วมเรือนกระจกเนื่องจาก CO2 กลางแปลงด้วยระบบ renewability ที่ของชีวมวล เน้นพลังงานชีวมวลเป็นทางเลือกพลังงานฟอสซิได้เพิ่มอย่างในครั้งล่าสุดเนื่องจากปัญหาโลกร้อนทั่วโลกที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลส่วนใหญ่ ดังนั้น สืบสวนอย่างละเอียดมีการดำเนินการทั่วโลกเมื่อเร็ว ๆ นี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ชีวมวลแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลพลังงานผลิต ([1], [2], [3], [4], [5], [6] และ [7] และอ้างอิง therein) พันธุ์ชีวมวลจำนวนมากในกลุ่มชีวมวล ได้แก่ชีวมวลไม้ และวู้ดดี้ herbaceous และการเกษตรชีวมวล น้ำชี วมวล สัตว์ และมนุษย์ชีวมวลขยะ ชีวมวลกึ่ง (ชีวมวลปนเปื้อนและขยะชีวมวลอุตสาหกรรมขยะเทศบาล เชื้อเพลิงปฏิเสธมา กากตะกอน รื้อถอนไม้ และขยะอินทรีย์อื่น ๆ อุตสาหกรรม) และส่วนผสมของชีวมวลสามารถใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ และ biochemicals [1] และ [2] รวมประมาณ 95-97% ของโลกในปัจจุบันผลิตพลังงานชีวมวล โดยตรงเผาไหม้ชีวมวลและมุมมองของการเพิ่มการเผาไหม้ของชีวมวลธรรมชาติขนาดใหญ่ และการเผาไหม้ร่วมกับชีวมวลกึ่งแข็งเชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหิน พรุ ปิโตรเลียม) น่าจะ เป็นหนึ่งของโปรแกรมควบคุมหลักสำหรับการส่งเสริมเชื้อเพลิงชีวภาพในหลายประเทศทั่วโลกในอนาคตอันใกล้ ([3] และอ้างอิง therein)มีสองด้านพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง: (1) เพื่อขยาย และปรับปรุงความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับองค์ประกอบและคุณสมบัติ และ (2) เพื่อนำความรู้นี้มากที่สุดขั้นสูง และยั่งยืนอิเล็กทรอนิคส์ของชีวมวล องค์ประกอบของเชื้อเพลิงคือ รหัสพื้นฐานที่ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย และแน่นอนคุณสมบัติ คุณภาพ และประยุกต์มุมมอง ตลอดจนต่าง ๆ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมปัญหาที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงใด ๆ [1] ดังนั้น เพียร์-ทบทวนข้อมูลบวกเองสืบสวนทั้งชีวมวลและระบบเถ้าชีวมวลถูกใช้เมื่อเร็ว ๆ นี้หลายขยายข้อมูลอ้างอิงอย่างละเอียดและภาพรวมต่อเนื่องที่เกี่ยวข้องกับ: (1) องค์ประกอบทางเคมีของชีวมวล [1]; (2) องค์ประกอบขั้นตอนอินทรีย์ และอนินทรีย์ของชีวมวล [2]; (3) ระยะแร่ธาตุ และสารเคมีส่วนประกอบของเถ้าชีวมวล (BA) [3]; (4) การจัดสรรมีศักยภาพ ประโยชน์เทคโนโลยี และระบบนิเวศ และความท้าทายของ BA [4]; และ (5) พฤติกรรมของชีวมวลในระหว่างการเผาไหม้ ได้แก่แร่ระยะแปลงอินทรีย์ และอนินทรีย์เรื่อง [5] และกลไกเถ้าหลอมและก่อตัวเถ้าชีวมวลชนิด [6] การจัดประเภทใหม่โดยใช้ข้อมูลจากเคียง สุด ยอด เถ้า วิเคราะห์โครงสร้าง และ mineralogical และมีการนำเถ้าหลอมทดสอบของชีวมวลหรือบา therein [1], [2], [3], [4], [5] และ [6] สอบสวนเพิ่มเติมองค์ประกอบติดตามความเข้มข้นและความสัมพันธ์ของชีวมวลและบายังได้ดำเนิน [7] จะถูกเน้นในการศึกษากล่าวว่า มีข้อดีแตกต่างกันและข้อเสียที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบของชีวมวลและคุณสมบัติสำหรับแอพลิเคชันของน้ำมันเชื้อเพลิง และมีผลกระทบต่อระบบนิเวศ และเทคโนโลยีที่สำคัญมากในระหว่างการจัดสรรอย่างยั่งยืนของชีวมวลเชื้อเพลิงและผลิตภัณฑ์ของตนStudies connected with advantages and disadvantages of using biomass fuels for thermochemical (combustion, pyrolysis, gasification and liquefaction) and biochemical (anaerobic digestion, alcoholic fermentation, aerobic biodegradation) conversions, as well as co-combustion, co-pyrolysis and co-gasification of biomass with other solid fuels have been performed worldwide ([1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45], [46], [47] and [48] among others). As a result, substantial data for the composition and properties of biomass, biochar and BAs such as low-temperature and high-temperature laboratory ashes and industrial bottom ashes, slags and fly ashes, along with the behaviour of different biomass varieties during their thermal treatment have been generated and summarised recently [1], [2], [3], [4], [5], [6] and [7]. Some comparative characterizations between biomass and other fossil fuels have also been given in some of the above investigations. It is well known that “the methodology and logic from coal experiments can be applied to biomass” [8]. However, parallel and detail comparisons between biomass and coal as the most popular solid fuel, as well as their respective conversion products based on numerous characteristics, namely: (1) chemical composition (major, minor and trace elements); (2) phase-mineral composition of organic matter (cellulose, hemicellulose, lignin, extractives, petrographic ingredients, char) and inorganic matter (mineral classes, groups and species, and inorganic phases); and (3) various properties (volatile matter, fixed C, moisture, ash yield, ash-fusion and combustion temperatures, density, pH, calorific value and water-soluble components); are still limited. Therefore, an attempt to summarise the advantages and disadvantages of the above characteristics based on the data from numerous combined investigations for both biomass and coal was undertaken and is described below.จุดมุ่งหมายสำคัญของภาพรวมปัจจุบันมี: (1) การประมวลข้อมูลตรวจทานเพียร์ summarise (2) จัดหาเพิ่มเติมผลลัพธ์เอง (3) เพื่ออธิบายบางอย่างพบพื้นฐาน และ (4) เพื่อชี้แจงข้อดี และข้อเสียที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบของชีวมวล และคุณสมบัติเมื่อเทียบกับถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิม และแบบธรรมดา บ่งชี้ความท้าทายทางเทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมบางอย่างอาจเกิดขึ้นระหว่างการประมวลผลของชีวมวลเชื้อเพลิง เป็นของผลิตภัณฑ์ของตนยังได้รับการจัดการ
Being translated, please wait..