Nghiên cứu xác định phương pháp hiệu quả thay thế sấy nhiệt sinh khối thực vật
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Okayama đã xác định được một hệ thống nén cơ học hiệu quả để sấy khô sinh khối thực vật để phát điện mà không cần sấy nhiệt. Điều này rất quan trọng bởi vì, do sinh khối thực vật chứa hơn 50% độ ẩm, nên các phương pháp cơ học (hoặc gia nhiệt và gia vị tự nhiên) cần được thực hiện để giảm tỷ lệ này xuống còn khoảng 35% - để tăng hiệu suất phát điện khi sinh khối được sử dụng làm nhiên liệu.
Phương pháp mới này có thể được áp dụng trên cả cây thân gỗ và cây thân thảo và tạo ra một chất lỏng nén với lignin hòa tan trong nước có đặc tính kháng vi-rút cơ bản chống lại vi-rút cúm và bệnh tiêu chảy ở lợn.
Theo trường đại học, hệ thống nén cơ học hiện tại không hiệu quả vì quá trình sấy nhiệt cần thiết tốn nhiều năng lượng và thời gian, đồng thời thường có thể liên quan đến các thiết bị cồng kềnh, đắt tiền. Không chỉ vậy, chất lỏng ép được tạo ra dưới dạng sản phẩm phụ của hầu hết các phương pháp này không chứa lignin hòa tan trong nước—một polyme cấu trúc quan trọng trong tế bào thực vật với vô số ứng dụng.
Các nhà nghiên cứu do Tiến sĩ Toshiaki Ohara, trợ lý giáo sư tại Khoa Bệnh học và Y học Thực nghiệm, Khoa Y, Nha khoa và Khoa học Dược phẩm tại Đại học Okayama, dẫn đầu. Nghiên cứu nêu chi tiết việc các nhà nghiên cứu sử dụng ván và dăm gỗ tuyết tùng làm sinh khối gỗ và loài thảo mộc gừng Alpinia zerumbet làm sinh khối thân thảo để thử nghiệm phương pháp nén cán cơ học mới. Họ nhận thấy rằng ván gỗ tuyết tùng và Alpinia zerumbet được nén hiệu quả hơn ván gỗ tuyết tùng.
"Khi sử dụng kỹ thuật của chúng tôi, tất cả các loại cây đều có thể được nén lại; tuy nhiên, gỗ tuyết tùng và Alpinia zerumbet được nén hiệu quả hơn so với dăm gỗ tuyết tùng, vốn được nén theo hướng ngẫu nhiên. Điều này cho thấy rằng việc nén dọc theo các mạch của cây, chẳng hạn như rơm, là điều cần thiết để đạt được hiệu quả "Tiến sĩ Ohara cho biết. Mạch thực vật là các mô trong thực vật có mạch liên quan đến việc dẫn truyền chất dinh dưỡng và nước.
Sau khi nén, các nhà nghiên cứu đã nghiền và tạo hạt các chất cặn bã để xác định hiệu suất đốt cháy của chúng, một chỉ số về tiềm năng của chúng dưới dạng sinh khối để phát điện. Chất lỏng thu được dưới dạng sản phẩm phụ của quá trình nén đã được lọc, hàm lượng và cấu trúc lignin của nó được xác định cũng như các đặc tính kháng vi-rút của nó được đánh giá bằng cách sử dụng các thử nghiệm về khả năng sống của tế bào.
Các viên gỗ tuyết tùng cho thấy giá trị nhiệt cao hơn khi đốt cháy, phù hợp với các tiêu chuẩn ISO, chứng tỏ hiệu suất năng lượng cao hơn của chúng. Loài thảo mộc gừng tạo ra nhiều lignin hòa tan trong nước hơn, nhưng nhiệt trị của nó khi đốt cháy thấp hơn một chút, ở mức 95% so với tiêu chuẩn ISO. Tuy nhiên, cả chất lỏng nén cedar board và Alpinia zerumbet đều ức chế đáng kể sự lây nhiễm vi-rút gây dịch cúm và bệnh tiêu chảy ở lợn.
Tiến sĩ Yuta Nishina từ Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Liên ngành, Đại học Okayama, đồng tác giả của nghiên cứu, nhận xét: “Lignin hòa tan trong nước không chiết xuất bằng hóa chất thu được bằng phương pháp này có thể tìm thấy các ứng dụng trong lĩnh vực y học, mỹ phẩm và chăn nuôi chăn nuôi.”
Bên cạnh đó, lignin hòa tan trong nước có hàm lượng carbon cao có thể được sử dụng trong sản xuất vật liệu nano carbon và góp phần giảm ô nhiễm do carbon gây ra.
Tóm tắt những lợi ích của kỹ thuật của họ, Tiến sĩ Ohara cho biết: “Phương pháp của chúng tôi không cần thời gian, kho dự trữ hoặc sấy khô bằng nhiệt bổ sung, cho phép vận hành tại chỗ. Máy nén này có thể ép cả gỗ và thảo mộc, cho phép chúng tôi thúc đẩy sản xuất điện sinh khối bằng cách sử dụng thực vật trồng tại địa phương. Những đặc điểm này có lợi cho việc thúc đẩy tính bền vững của địa phương.”
