Κατά την παρασκευή του βιοαπανθρακώματος, οι κύριες μέθοδοι παρασκευής μπορούν να χωριστούν σε πυρόλυση και υδροθερμική ενανθράκωση, ανάλογα με την τεχνολογία πυρόλυσης που χρησιμοποιείται. Διάφοροι βασικοί παράγοντες επηρεάζουν τη διαδικασία παρασκευής βιοαπανθράκων, όπως η θερμοκρασία ενανθράκωσης, ο ρυθμός ενανθράκωσης, η πίεση ενανθράκωσης, ο χρόνος παραμονής της αντίδρασης, οι χρησιμοποιούμενοι καταλύτες, ο χρόνος παραμονής του αερίου και ο τύπος βιομάζας. Αυτοί οι παράγοντες καθορίζουν συλλογικά τις ιδιότητες και την απόδοση του τελικού βιοαπανθρακώματος.
Πυρόλυση:
Αργή πυρόλυση: Διεξάγεται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες (300-650 μοίρες) και μεγαλύτερους χρόνους αντίδρασης (συνήθως λιγότερους από 30 λεπτά), παράγοντας κυρίως αέρια και στερεό βιοαπάνθρακα. Η αργή πυρόλυση χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση βιοκάρβουνου, η οποία μπορεί να φτάσει το 35%.
Γρήγορη πυρόλυση: Πραγματοποιείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες και πολύ γρήγορους ρυθμούς θέρμανσης, με πολύ σύντομο χρόνο παραμονής του προϊόντος, παράγοντας κυρίως βιο-έλαιο και μικρή ποσότητα βιοκάρβουνου, με απόδοση βιοαπανθράκωσης περίπου 12% ή λιγότερο.
Πυρόλυση μικροκυμάτων: Χρησιμοποιεί ενέργεια μικροκυμάτων για την άμεση θέρμανση της βιομάζας, με αποτέλεσμα γρήγορο ρυθμό θέρμανσης και απλή λειτουργία. Παρόλο που η πυρόλυση μικροκυμάτων έχει χαμηλή απόδοση βιοαπανθράκων, προσφέρει πιο αποτελεσματική χρήση ενέργειας και μεγαλύτερες ταχύτητες αντίδρασης.
Υδροθερμική ενανθράκωση:
Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει την αντίδραση βιομάζας σε υποκρίσιμο ή υπερκρίσιμο νερό στους 200-300 βαθμούς σε ένα σφραγισμένο σύστημα. Δεν απαιτεί προξήρανση των πρώτων υλών και είναι κατάλληλο για επεξεργασία βιομάζας με υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία. Τα προϊόντα υδροθερμικής ενανθράκωσης έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και η διαδικασία είναι ελεγχόμενη, καθιστώντας τα κατάλληλα για την παρασκευή ομοιόμορφων υλικών άνθρακα.
Αεριοποίηση:
Η βιομάζα αεριοποιείται σε υψηλές θερμοκρασίες σε έναν αεριοποιητή για την παραγωγή εύφλεκτων αερίων και βιοαπανθράκων. Ανάλογα με το αν χρησιμοποιείται παράγοντας αεριοποίησης, μπορεί να χωριστεί σε αεριοποίηση με παράγοντα αεριοποίησης (όπως αέρας, ατμός, οξυγόνο κ.λπ.) και αεριοποίηση χωρίς παράγοντα αεριοποίησης (αεριοποίηση ξηρής απόσταξης). Αυτή η μέθοδος μπορεί να μειώσει σημαντικά την περιεκτικότητα σε άλλα στοιχεία στο βιοκάρβουνο.
Μέθοδοι ενεργοποίησης:
Ενεργοποίηση οξέος: Το Biochar επεξεργάζεται με οξέα (όπως φωσφορικό οξύ, θειικό οξύ) για να βελτιώσει τις φυσικές του ιδιότητες και την ικανότητα προσρόφησης και να ενισχύσει τη χημική του δράση.
Αλκαλική ενεργοποίηση: Η βιομάζα ή ο βιοξάνθρακας επεξεργάζονται σε αλκαλικό διάλυμα για να αυξηθεί η ειδική επιφάνεια και η πυκνότητα των πόρων και να ενισχυθεί η ικανότητα προσρόφησης αρνητικά φορτισμένων ουσιών. Ενεργοποίηση εμποτισμού μετάλλων: Εισαγωγή μετάλλων ή μεταλλικών αλάτων πριν ή μετά την πυρόλυση για να προσδώσει στον βιοκάρβουνο συγκεκριμένες καταλυτικές και προσροφητικές ιδιότητες.
Ενεργοποίηση αερίου: Επεξεργασία βιοαπάνθρακα με αέρια (όπως ατμός, CO2, όζον κ.λπ.) σε υψηλές θερμοκρασίες για αύξηση της επιφάνειας και της δομής των πόρων του.
