Inducir plasma en biomasa podría facilitar la producción de biogás

La producción de biogás a partir de la degradación bacteriana de la biomasa presenta opciones para un futuro energético más ecológico, pero la compleja composición de la biomasa conlleva una larga lista de desafíos.

La celulosa y la lignocelulosa leñosa en la biomasa son especialmente difíciles de digerir por las bacterias, lo que hace que el proceso sea ineficaz. Los procesos químicos, físicos o mecánicos, o varios de ellos combinados, se pueden utilizar para el pretratamiento para facilitar la digestión de la biomasa, pero muchas de las soluciones actuales son costosas o ineficientes o dependen de productos químicos corrosivos.

En una investigación financiada por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, publicada en Anticipos AIP, por AIP Publishing, investigadores del Instituto Leibniz de Ciencia y Tecnología del Plasma están probando la formación de plasma en la biomasa y encontrando un método prometedor para el pretratamiento de la biomasa.

“El plasma puede verse como un gas reactivo, que contiene poblaciones de partículas que contienen varios electronvoltios de energía cinética. Esta energía se puede utilizar para romper el enlace de los productos químicos y romper los enlaces de las moléculas con las que interactúan”, dijo el autor. Dijo Bruno Honnorat.

“Lo más sorprendente fue poder obtener las condiciones de descarga de plasma en un líquido en movimiento. La presencia de un flujo complica considerablemente la situación en comparación con todas las demás configuraciones experimentales estudiadas en la literatura”.

El trabajo implica la creación de un reactor en el que pulsos de microondas de 2 kilovatios inyectados en un modelo líquido en movimiento inducen la formación de plasma en un milisegundo. La totalidad de la potencia de microondas se concentra en una pequeña cavidad, que contiene menos de 1 mililitro de líquido, que se calienta, vaporiza y finalmente se enciende, formando una burbuja de plasma en expansión.

La interacción plasma-líquido forma especies reactivas, incluidos agentes oxidantes, como radicales hidroxilo y peróxidos de hidrógeno, que ayudan a descomponer la biomasa y disminuir la viscosidad o resistencia al flujo del material de biomasa. En asociación con un socio de agricultura industrial, el proceso se probará a mayor escala en una planta de biogás.

Los autores planean continuar su trabajo examinando más de cerca si el plasma rompe la cadena del polímero e investigando la dinámica de las burbujas de plasma para evaluar el tamaño y la evolución de la forma, la vida útil y la presión de las burbujas en el plasma para comprender mejor las especies reactivas creadas en el plasma. plasma.

Su trabajo podría usarse para aumentar la producción de biogás, mejorar la eficiencia de las interacciones microondas-plasma-líquido y funcionalizar y modificar la longitud del polímero en la ciencia de los polímeros.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.

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