バナナ葉のバイオマスの熱分解。物理化学的特性、熱分解挙動、速度論的・熱力学的解析

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Bioresour. Technol..2020 Aug;310:123464. S0960-8524(20)30736-7. doi: 10.1016/j.biortech.2020.123464.Epub 2020-05-01.

バナナ葉のバイオマスの熱分解。物理化学的特性、熱分解挙動、速度論的・熱力学的解析

Pyrolysis of banana leaves biomass: Physico-chemical characterization, thermal decomposition behavior, kinetic and thermodynamic analyses.

Rajnish Kumar Singh
Deeksha Pandey
Trilok Patil
Ashish N Sawarkar

PMID: 32388356 DOI: 10.1016/j.biortech.2020.123464.

抄録

本研究では、バナナ葉のバイオマスの熱分解を研究するために、10,20,30℃/分の3つの加熱速度で非等温熱熱重量測定実験を行った。運動論的研究は、5つのモデルフリーのアイソコンバージョン法、すなわち、Flynn-Wall-Ozawa、Kissinger-Akahira-Sunose、Starink、Friedman、およびKissingerを用いて実施された。その結果、平均活性化エネルギーは70.75から92.12kJ/molの範囲であることがわかった。KAS法で得られた平均活性化エネルギー(79.36kJ/mol)は、FWO法で得られた活性化エネルギー(84.02kJ/mol)に近い値であることがわかった。マスタープロットは、0.2変換までは2次反応モデルでよくフィットし、0.2から0.5変換までは3次反応モデルに従うことを示した。

In the present work, non-isothermal thermogravimetric experiments were conducted at three heating rates, viz. 10, 20, and 30 °C/min to study the thermal degradation of banana leaves biomass, where the key objective was to determine the kinetic triplet (activation energy, pre-exponential variable, and reaction model) and thermodynamic parameters. The kinetic study was carried out using five model-free isoconversional methods, viz. Flynn-Wall-Ozawa, Kissinger-Akahira-Sunose, Starink, Friedman, and Kissinger. Results showed that average activation energy ranges between 70.75 and 92.12 kJ/mol for the studied isoconversional model-free methods. The average activation energy obtained by KAS (79.36 kJ/mol) was found to be in the proximity of that obtained by FWO (84.02 kJ/mol). Pre-exponential factor obtained from Kissinger method was found to vary from 10 to 10 s. Master plot showed that data fits well with second order reaction model till 0.2 conversion and then follows third order reaction model from 0.2 to 0.5 conversion.