2. Properties of Biochar as Affecte

2. Properties of Biochar as Affected by Feedstock and Production Technology
Feedstock and pyrolysis conditions are the most important factors controlling the physical and chemical properties of the resulting biochar. Structural characteristics of freshly made biochars, as influenced by feedstock and processing conditions, have been discussed in detail by Downie et al. (2009). First, the chemical and structural composition of the biomass feedstock influences the composition of the resulting biochar and, consequently, its behavior, function, and fate in soils. For instance, when wood-based feedstocks are pyrolyzed, coarse and resistant biochars are generated with high carbon contents (up to 80%), as the rigid ligninolytic nature of the source material is retained in the biochar residue (Winsley, 2007). Second, the extent of the physical and chemical alterations undergone by the biomass during pyrolysis (e.g., attrition, cracking, microstructural rearrangements) is dependent on the pyrolysis conditions (mainly temperature and residence times).

2.1. Nutrient ratios in biochar
Combustion of biomass and conversion to biochar is associated with various changes in the original nutrient content, form of nutrients, and resultant chemical structure. Maximum heating temperature and heating rate have a strong influence on the retention of nutrients as does the original composition of the feedstock. With regard to the former, the different volatilization temperatures of the different elements play a particular role on the relevant C/N/P ratios: while C begins to change and certain compounds volatilize at 100 °C, the range of oxidization and transformation products from the original C is stable over a wide temperature scale and are mainly associated with decreases in OH and CH3 and increases in aryl C (Baldock and Smernik, 2002 and Krull et al., 2009). Most N and S compounds, however, volatilize above 200 and 375 °C, respectively, while K and P volatilize between 700 and 800 °C (DeLuca et al., 2009). Most biochars are produced in the temperature range 450–550 °C and, as a result, tend to be relatively depleted in N and S. However, those produced from N-rich feedstocks (e.g., biosolid biochar) at the lower end of the temperature range (e.g., 450 °C) may retain up to 50% of its original N content and all of its S and, as a result, are comparably richer in these elements than wood-based biochars produced at higher temperature (Bridle and Pritchard, 2004).

Most wood- and nut-based biochars have extremely high C/P and C/N ratios. Conversely, manure-, crop-, and food-waste biochars have much lower ratios with manure-derived biochars being the most nutrient-rich relative to C, especially in P relative to N. Nutrient-rich and ash-rich biochars lack the stability that is associated with C-rich and highly aromatic and condensed wood-derived biochars (e.g., Singh et al., 2010b). Production temperature can also alter the extractability of certain nutrients and the physical and chemical properties of biochars: high-temperature biochars (800 °C) tend to have a higher pH, electrical conductivity (EC), and extractable 3NO−, while low-temperature biochars (350 °C) have greater amounts of extractable P, 4NH+, and phenols (DeLuca et al., 2009). Mg, Ca, and Mn require even higher temperatures (above 1000 °C) and specifically the relatively high abundance of these alkaline metals (K, Mg, and Ca) can explain the increase in pH of many biochars. High concentrations of calcium carbonate (CaCO3) can be found in pulp and paper sludge (Van Zwieten et al., 2010a) and are retained in the ash fraction of some biochars.

2.2. Elemental ratios and aromaticity of biochar
H/C and O/C ratios in so-called van Krevelen diagrams (Killops and Killops, 2005) have been used for geologic organic matter (coal, lignite) to assess its maturity, which is a function of time and conditions of burial (temperature and depth/pressure). Applied to biochars, these provide an indication of their degree of aromaticity (the degree to which aromatic rings are connected in two- and three dimensions), which is believed to be a function of temperature. Figure 2 summarizes H/C and O/C ratios from various feedstocks and common ranges found in coal, BC, natural char, lignite, protein, carbohydrates, and lipids. However, biochar when applied to soil undergoes physical and biological oxidation, fragmentation, and carboxylation, despite its stability relative to other forms of C.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

2. คุณสมบัติของ Biochar เป็น Affected โดยวัตถุดิบและเทคโนโลยีการผลิต
สภาพวัตถุดิบและชีวภาพเป็นปัจจัยสำคัญที่ควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพ และเคมีของ biochar ผลลัพธ์ ลักษณะโครงสร้างของสดทำ biochars เป็นผลมาจากวัตถุดิบและประมวลผลสภาพ มีการหารือในรายละเอียดโดย Downie et al. (2009) ครั้งแรก องค์ประกอบทางเคมี และโครงสร้างของวัตถุดิบชีวมวลมีผลต่อองค์ประกอบของ biochar ผลลัพธ์และ จึง ของพฤติกรรม ฟังก์ชัน และชะตากรรมในดินเนื้อปูน เช่น เมื่อใช้ไม้วมวล pyrolyzed หยาบ และ biochars ทนสินค้า คาร์บอนสูงเนื้อหาถึง 80%), เป็น ligninolytic แข็ง ลักษณะของแหล่งข้อมูลจะถูกเก็บไว้ในสารตกค้าง biochar (Winsley, 2007) สอง ขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และทางเคมีที่เปลี่ยน โดยชีวมวลระหว่างชีวภาพ (เช่น attrition, cracking, microstructural rearrangements) จะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการไพโรไลซิ (ส่วนใหญ่อุณหภูมิและเรสซิเดนซ์ครั้ง) .

2.1 อัตราส่วนธาตุอาหารใน biochar
เผาไหม้ชีวมวลและแปลง biochar จะเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ในเนื้อหาธาตุอาหารต้นฉบับ รูปแบบของสารอาหาร และโครงสร้างทางเคมีผลแก่ ความร้อนอุณหภูมิสูงสุด และความร้อนอัตรามีอิทธิพลในการเก็บรักษาสารอาหารกับส่วนประกอบดั้งเดิมของวัตถุดิบ ตามเดิม อุณหภูมิต่าง ๆ volatilization ขององค์ประกอบต่าง ๆ มีบทบาทเฉพาะในอัตราส่วน C/N/P ที่เกี่ยวข้อง: ในขณะที่ C เริ่มเปลี่ยน และสารประกอบบางอย่าง volatilize ที่ 100 ° C ช่วงของผลิตภัณฑ์ oxidization และแปลงจาก C เดิมมีเสถียรภาพมากกว่าที่ระดับอุณหภูมิที่กว้างและไม่เกี่ยวข้องกับส่วนใหญ่ลด OH และ CH3 และเพิ่ม aryl C (Baldock และ Smernik, 2002 และ Krull et al., 2009) สาร N และ S ส่วนใหญ่ แต่ volatilize เหนือ 200 และ 375 ° C ตามลำดับ ในขณะที่ K และ P volatilize ระหว่าง 700 และ 800 ° C (DeLuca et al., 2009) Biochars ส่วนใหญ่ที่ผลิตในช่วงอุณหภูมิ 450-550 ° C และ ดังนั้น มีแนวโน้มที่ค่อนข้างจะพร่องใน N และ s ได้ อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตที่ต่ำสุดของอุณหภูมิ (เช่น 450 ° C) N-ริชวมวล (เช่น biosolid biochar) อาจรักษาถึง 50% ของเนื้อหา N เดิมและทั้งหมดของ S และ เป็นผล มีปานขึ้นในองค์ประกอบเหล่านี้มากกว่าไม้ใช้ biochars ผลิตที่อุณหภูมิสูง (Bridle และ Pritchard, 2004)

ส่วนใหญ่ใช้ไม้ และถั่ว biochars มีอัตราส่วน C/P และ C/N สูงมาก ในทางกลับกัน มูล- พืช- และอาหารขยะ biochars มีอัตราส่วนที่ต่ำมากกับสุดธาตุอาหารคนรวยเทียบ C โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน P เทียบกับ N. biochars มูลมา อุดมไป ด้วยสารอาหาร และอุดมไป ด้วยเถ้า biochars ขาดความมั่นคงที่เกี่ยวข้องกับ C-ริช และสูงหอม และบีบมาไม้ biochars (เช่น สิงห์ร้อยเอ็ด al., 2010b) อุณหภูมิการผลิตยังสามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพ และทางเคมีของ biochars และ extractability ของสารอาหารบางอย่าง: อุณหภูมิสูง biochars (800 ° C) มักจะ มี pH สูงขึ้น ค่าการนำไฟฟ้า (EC), และ extractable 3NO− ในขณะที่อุณหภูมิต่ำ biochars (350 ° C) มีจำนวนมากกว่า P extractable, 4NH และ phenols (DeLuca et al., 2009) Mg, Ca และ Mn ต้องใช้อุณหภูมิสูง (เหนือ 1000 ° C) และโดยเฉพาะความอุดมสมบูรณ์ค่อนข้างสูงของโลหะอัลคาไลน์เหล่านี้ (K, Mg และ Ca) สามารถอธิบายการเพิ่มขึ้นของ pH biochars มาก ความเข้มข้นสูงของแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) สามารถพบได้ในตะกอนเยื่อกระดาษและกระดาษ (Van Zwieten et al., 2010a) และสะสมในเศษเถ้าของบาง biochars

2.2 อัตราส่วนธาตุและ aromaticity ของ biochar
ใช้สำหรับธรณีวิทยาอินทรีย์ (ถ่านหิน ลิกไนต์) การประเมินที่ครบกำหนด อัตราส่วน H/C และ O/C ใน Krevelen รถตู้เรียกว่าไดอะแกรม (Killops และ Killops, 2005) ซึ่งเป็นฟังก์ชันของเวลาและเงื่อนไขของการฝังศพ (อุณหภูมิและความลึก/ความดัน) ใช้ biochars เหล่านี้เป็นการวัดระดับของ aromaticity (ระดับที่เชื่อมต่อวงแหวนหอมในสอง และสามมิติ), ซึ่งเชื่อว่าเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ รูปที่ 2 สรุป H/C และอัตราส่วน O/C วมวลต่าง ๆ และช่วงทั่วไปที่พบในถ่านหิน BC อักขระธรรมชาติ ลิกไนต์ โปรตีน คาร์โบไฮเดรต และโครงการ อย่างไรก็ตาม biochar เมื่อใช้ดินทนี้ออกซิเดชันทางกายภาพ และชีวภาพ กระจายตัว และ carboxylation แม้ มีความมั่นคงความสัมพันธ์กับแบบฟอร์มอื่น ๆ ของซี

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

2 . คุณสมบัติของวัตถุดิบและการผลิตไบโอชาร์เป็นผลกระทบจากวัตถุดิบเทคโนโลยี
และเงื่อนไขไพโรเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของผลไบโอชาร์ . ลักษณะโครงสร้างของ biochars ทำใหม่ๆ อิทธิพล โดยวัตถุดิบและการประมวลผลเงื่อนไข ได้หารือในรายละเอียด โดยดาวนี่ et al . ( 2009 ) ครั้งแรกเคมีและองค์ประกอบโครงสร้างของวัตถุดิบชีวมวลที่มีองค์ประกอบของผลไบโอชาร์และ , จึง , พฤติกรรม , หน้าที่ , และโชคชะตาในดิน ตัวอย่าง เมื่อวัตถุดิบคือไม้ที่ถูกเผาในบรรยากาศ หยาบและทน biochars ถูกสร้างขึ้นด้วยปริมาณคาร์บอนสูง ( ได้ถึง 80% )เป็นลักษณะแข็งค่าของแหล่งวัสดุที่ถูกเก็บไว้ในไบโอชาร์กาก ( winsley , 2007 ) วินาที ขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีที่ได้รับโดยไพโรไลซิสชีวมวลใน ( เช่น การขัดสี , แตก , โครงสร้างจุลภาค rearrangements ) ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขไพโรไลซิส ( ส่วนใหญ่อุณหภูมิและที่อยู่อาศัยครั้ง ) .

1 . สารอาหารในไบโอชาร์
อัตราส่วนการเผาไหม้ชีวมวลและการแปลงไบโอชาร์เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ในรูปแบบสารอาหารเดิมของรัง และโครงสร้างทางเคมีดังกล่าว . อุณหภูมิความร้อนสูงสุดและอัตราความร้อนมีอิทธิพลที่แข็งแกร่งในการคงอยู่ของสารอาหารเช่นเดียวกับองค์ประกอบเดิมของวัตถุดิบ เกี่ยวกับอดีตความแตกต่างอุณหภูมิการระเหยขององค์ประกอบที่แตกต่างกันมีบทบาทเฉพาะในประเด็นอัตราส่วน C / N / P : ในขณะที่ C เริ่มเปลี่ยน และมีสารประกอบสารระเหยที่ 100 องศา Cช่วงของ oxidization และผลิตภัณฑ์การเปลี่ยนแปลงจากเดิม C มีเสถียรภาพมากกว่าระดับอุณหภูมิที่กว้าง และส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องกับการลดลงของโอและ CH3 และเพิ่มในกลืนกัน C ( เบล smernik และ 2002 และครูล et al . , 2009 ) มากที่สุด และเป็นสารประกอบ อย่างไรก็ตาม สารระเหยขึ้นไป 200 และ 375 องศาองศาเซลเซียส ตามลำดับ ในขณะที่ K และ P สารระเหยระหว่าง 700 และ 800 ° C ( Deluca et al . , 2009 )biochars ส่วนใหญ่จะผลิตในช่วงอุณหภูมิ 450 - 550 องศา C และเป็นผลให้มีแนวโน้มที่จะค่อนข้างหมดลงใน N และ S . อย่างไรก็ตามผู้ที่ผลิตจาก n-rich วัตถุดิบ ( เช่น biosolid ไบโอชาร์ ) ที่ปลายล่างของช่วงอุณหภูมิ ( เช่น 450 ° C ) อาจเก็บได้ถึง 50% ของ เดิม N และเนื้อหาทั้งหมดของ S และ ผลเป็นปานสมบูรณ์ในองค์ประกอบเหล่านี้กว่า biochars ไม้ที่อุณหภูมิสูง ( ชุดพริทชาร์ด , 2004 ) .

ส่วนใหญ่ไม้ - และถั่วตาม biochars มีสูงมาก C / P และ C / N ratio . ในทางกลับกัน , มูล , พืช , และ biochars เศษอาหารมีที่ต่ำกว่าอัตราส่วนกับมูลที่ได้มา biochars ถูกมากที่สุดเมื่อเทียบกับ ซี อุดมไปด้วยสารอาหาร โดยเฉพาะ P ญาติเพื่ออุดมไปด้วยสารอาหารและเถ้ารวย biochars ขาดเสถียรภาพที่เกี่ยวข้องกับ rich และสูงหอมและข้น เช่น ไม้ที่ได้มา biochars Singh et al . , 2010b ) อุณหภูมิ การผลิตสามารถเปลี่ยนการตัดตอนของสารอาหารบางอย่าง และคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของ biochars ด้วยอุณหภูมิสูง biochars ( 800 ° C ) มักจะมี pH สูงกว่า ค่าการนำไฟฟ้า ( EC )ปริมาณและ 3no − , ในขณะที่อุณหภูมิ biochars ( 350 องศา C ) มีปริมาณที่มากขึ้นของธาตุ P , 4nh และฟีนอล ( Deluca et al . , 2009 ) , Mg , Ca , และ Mn ต้องสูงกว่าอุณหภูมิ ( สูงกว่า 1000 องศา C ) และโดยเฉพาะค่อนข้างสูงความอุดมสมบูรณ์ของโลหะด่างเหล่านี้ ( K , Mg , และ Ca ) สามารถอธิบายเพิ่ม pH ของหลาย biochars .ความเข้มข้นสูงของแคลเซียมคาร์บอเนต ( CaCO3 ) สามารถพบได้ในกากตะกอนเยื่อกระดาษ ( รถตู้ zwieten et al . , 2010a ) และจะถูกเก็บไว้ในส่วนของเถ้า biochars .

. . อัตราส่วนของธาตุและพระบรมวงศ์เธอไบโอชาร์
H / C และ O / C อัตราส่วนเรียกว่ารถตู้ krevelen ไดอะแกรม ( killops และ killops , 2005 ) มีการใช้อินทรีย์วัตถุทางธรณีวิทยา ( ถ่านหินลิกไนต์ ) เพื่อประเมินของวุฒิภาวะซึ่งเป็นฟังก์ชันของเวลาและเงื่อนไขของการฝังศพ ( อุณหภูมิและความลึก / ความดัน ) ใช้กับ biochars เหล่านี้ให้ข้อบ่งชี้ของความของพระบรมวงศ์เธอ ( ระดับที่แหวนหอมมีการเชื่อมต่อใน 2 - 3 มิติ ) ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ รูปที่ 2 สรุป H / C และ O / C อัตราส่วนจากวัตถุดิบต่างๆและทั่วไปช่วงที่พบในถ่านหิน , บีซีธรรมชาติของถ่าน , ถ่านลิกไนต์ โปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมัน . อย่างไรก็ตาม ไบโอชาร์เมื่อใช้กับดินผ่านทางกายภาพ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของและคาร์บอกซิเลชันและชีวภาพ , แม้จะมีเสถียรภาพเมื่อเทียบกับรูปแบบอื่น ๆของ