Fast Pyrolysis Biochar Flammability behavior for Handling and Storage

del Campo, Bernardo
Major Professor
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Universidad San Francisco de Quito
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Agricultural and Biosystems Engineering
Abstract Biochar is a fairly new material in the research arena with limited information on safety aspects related to transportation, storage, disposal or field application methods. The objective of this research was to assess the flammability characteristics of fast pyrolysis biochars with test methods EPA 1030 and ASTM D4982. Results indicated that biochar is a non-flammable substance when tested with EPA 1030 Ignitability of Solids. However, when tested with ASTM D4982, a fast screening method, biochars showed potential risks of flammability. Nevertheless, the addition of 20-50% of moisture reduced any flammability concern. Fast pyrolysis biochar was more prone to flammability than traditional charcoal and slow pyrolysis biochar tested in this study. Still, fast pyrolysis biochars presented lower flammability potential (ASTM D4982) in comparison to its precursor biomass. The flammability propagation measured with EPA 1030 had high correlations with oxygen content and surface area of the fast pyrolysis biochar. The combustion reaction of fast pyrolysis biochar is a flameless combustion process, with a slow burning rate, and most commonly exhibiting a hot ember smoldering propagation front. This paper illustrates the necessity of performing recurring tests due to biochar’s intrinsic variability stemming from the different modes of production and feedstock used. Resumen El biocarbón es un material relativamente nuevo en el campo de la investigación con información limitada sobre los aspectos de seguridad relacionados con el transporte, el almacenamiento, o los métodos de aplicación en el campo. El objetivo de esta investigación fue evaluar las características de inflamabilidad de biocarbón de pirólisis rápida con los métodos de prueba EPA 1030 y ASTM D4982. Los resultados indicaron que el biocarbón es una sustancia no inflamable cuando se prueba con la inflamabilidad de sólidos EPA 1030. Sin embargo, cuando se probó con ASTM D4982, un método de detección rápido, los biocarbones mostraron riesgos potenciales de inflamabilidad. Sin embargo, la adición de un 20-50% de humedad redujo el riesgo de inflamabilidad. El biocarbón de pirólisis rápida era más propenso a ser inflamable que el carbón vegetal tradicional y el biocarbón de pirólisis lenta probado en este estudio. Aún así, los biocarbones de pirólisis rápida presentaron un potencial de inflamabilidad menor (ASTM D4982) en comparación con su biomasa precursora. La propagación de la inflamabilidad medida con EPA 1030, tuvo altas correlaciones con el contenido de oxígeno y el área de superficie del biocarbón de pirólisis rápida. La reacción de combustión del biocarbón de pirólisis rápida es un proceso de combustión sin llama, con una velocidad de combustión lenta y, por lo general, exhibe un frente de propagación de brasa ardiente. Este documento ilustra la necesidad de realizar pruebas recurrentes debido a la variabilidad intrínseca del biocarbón derivada de los diferentes modos de producción y materia prima utilizada.
This article is published as del Campo, B., Brumm, T., & Keren, N. (2021). Fast Pyrolysis Biochar Flammability behavior for Handling and Storage. Comportamiento de inflamabilidad de biocarbón de pirólisis rápida para transporte y almacenamiento. ACI Avances en Ciencias e Ingenierías, 13 (2), 23. DOI: 10.18272/aci.v13i2.2314. Copyright 2021 The Authors. Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0. Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0). Posted with permission.
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