[发明专利]生物炭产品及其制造方法

说明书

产生木炭颗粒或木炭球粒的方法，所述木炭颗粒或木炭球粒使用不同添加剂以作为用于生物炭球粒的粘合剂。所述方法包括产生具有木炭和添加剂的混合物，所述添加剂选自纳米晶体纤维素、膨润土和聚乙酸乙烯酯/硼酸钠。通过将一种或多种添加剂与木炭混合来产生所述混合物。然后将所述混合物在造粒机装置中加工。在加工时，用液体喷涂所述混合物的表面。一旦通过所述造粒机装置转化成球粒，则通过向所得的球粒施加热来干燥所述球粒。所述液体可以是水或水与硼酸钠的溶液。所述木炭球粒在生物柴油制造中用于从生物柴油中去除水和甘油。

技术领域

本发明涉及生物炭或木炭产品以及产生掺有不同添加剂的生物炭产品的方法。

背景

生物炭是高度多孔的碳化材料，其可以在森林燃烧后于土壤中找到。已发现生物炭和其他木炭产品的多孔性为有益微生物提供栖息地，这些有益微生物吸收土壤中的毒素并将有机碎屑转化成用于新生植物生长的有用材料。

可以通过在缺氧气氛中燃烧木片和其他纤维素材料以工业规模制备合成性木炭产品和生物炭。特别是，生物炭对土壤具有修复益处，主要是由于土壤含有的木炭的高度多孔性。这些孔能够吸收有毒金属并容纳以其余有机物为食的有益微生物，留下适于植物生长的土壤。

合成生物炭在全世界被制备和交易。其主要用于土壤修复和改善植物生长。早期制造方法基本上基于制备纯木炭的那些方法。原料可以是任何含纤维素的材料，其在缺氧条件下分解产生木炭。木片是优选的。虽然木材中的纤维素在高温下主要分解成碳和水，但是副反应将一些木炭转化成生物气体和生物液体。因为生物炭不是纯的木炭，因此其以较低的价格出售。反应副产物进一步降低了价格，因为它们只能作为便宜的燃料销售。

可以将合成生物炭的颗粒与用于其他农产品(例如植物种子和球状肥料)的设备一起分布于土壤上。然而，由于生物炭中的木炭是稍微易碎的，因此使用常规农业设备分布会产生有害粉尘，并且损失有用的产品。此外，在加工和分布期间，生物炭的低堆积密度和颗粒尺寸控制的缺乏导致生物炭与植物种子和/或商业肥料的任何共混物的分离。为了克服这个问题，已开发出用惰性陶瓷材料层来保护生物炭颗粒的方法。已发现这种方法使产物分解最小化并增大堆积密度。因为陶瓷涂层需要在高温下烧结，因此以消耗一些木炭为代价形成不期望的副产物。此外，惰性涂层仅仅碎裂成保留在土壤中的小颗粒。

应注意的是，生物炭还可以用于其他工业中。在加拿大和美国作为运输燃料出售的生物柴油必须符合严格的品质指南(加拿大的CAN/C GSB-3.524-2011和美国的ASTM6751)。生物柴油必须具有低的水含量和甘油含量。通常，在生物柴油的品质足够用于销售之前，生物柴油制造商必须使用制造后的干燥剂和吸附树脂以去除不需要的污染物。这有时被称为“精制”。基于生物炭的精制剂是有利的，因为其是环境友好的，不同于一些聚合物精制剂。因此，在精制之后，基于生物基质的试剂的处理可以被视为具有较少的负面影响。因为生物炭是多粉尘的并且包含将污染生物柴油的小颗粒，因此使用非球状生物炭不是从运输燃料中吸收不需要的液体污染物(例如水)的选择。然而，如果生物炭被致密化成坚固并且无粉尘的球粒，产品可以用作精制剂，并且不会引入另外的污染物。

因此，如以上所述可以使用的生物炭产品将是有利的。不仅如此，用于产生具有使其用于生物柴油工业的机械性质的这种产品的方法也是有利的和期望的。

概述

本发明提供了用于产生生物炭颗粒或球粒的方法，所述方法使用不同的添加剂作为粘合剂用于生物炭球粒。所述方法包括产生具有生物炭和添加剂的混合物，所述添加剂选自膨润土粘土、纳米晶体纤维素(NCC)、聚乙酸乙烯酯和硼酸钠。通过使一种或多种添加剂与木炭混合来产生混合物。然后将混合物在造粒机装置中进行加工。在加工时，用液体喷洒混合物的表面。一旦通过造粒机装置转化成球粒，则通过向所得的球粒施加热来干燥球粒。液体可以是水或水与硼酸钠的溶液。可选地，可以将聚乙酸乙烯酯溶液添加至混合物中。