生質物化學成分對焙燒之影響

Abstract

生質物的組成分以纖維素、半纖維素與木質素為主，針對不同組成分在焙燒時所扮演的角色，對於焙燒結果將可能造成不同的影響，本研究探討不同組成分之間不同的含量在焙燒影響下的結果，討論組成分對焙燒產物的影響。 本研究選用四種不同的生質物，分別是微晶纖維素(Avicel)、刺竹、報紙與稻稈發酵廢渣，分別為纖維素含量高，一般生質物及木質素含量高的試材。經焙燒處理後，根據能量密度及質量殘留量結果顯示，四種生質物最佳焙燒溫度分別為310 oC、290 oC、290 oC及310 oC，持溫時間25、15、25及25 min. 木質素為酚醛聚合物的多醣細胞壁，故產生強大和耐久的穩定性，可抵抗焙燒反應溫度之預處理，纖維素因為葡葡萄糖以β-1,4鍵結，並利用氫鍵與其他微纖維鍵結成巨大分子，故穩定性次之，半纖維素為線性聚合物，往往替代其它糖側鏈以防止形成結晶結構，故穩定性最差。纖維素含量高的生質物Avicel及報紙，經由310 oC、25分鐘焙燒後，單位熱值由原本的4173.60及4256.73 kcal/kg，提升至4691.76及5105.09 kcal/kg，但重量損失則會過多。刺竹由原本的4627.27 kcal/kg，提升至6335.03 kcal/kg。發酵廢渣可由原本的4144.80 kcal/kg，提升至4392.64 kcal/kg，重量損失最低。由研究中可知，焙燒因為溫度提高造成生質物內部半纖維素、纖維素及木質素之熱降解反應。半纖維素含量高的生質物降解反應明顯，如竹子、報紙，隨溫度提升，生質物重量損失越多的趨勢。發酵廢渣木質素含量高，經焙燒後保留高熱值及高質量，但也因成分複雜需進一步處理。 高溫焙燒較不適合將此程序應用於預處理生質物之技術。若需保留較大量的生質物，應考慮以低溫焙燒以及α-cellulose和木質素含量較多的生質材料。而高溫焙燒雖然損失較多的生質物，但可將四種生質物熱值提升到6000 kcal/kg以上。