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为解决生物质转化技术中油棕空果串（EFB）利用及烘焙技术规模化问题，研究人员开展 EFB 烘焙工艺研究。结果表明温度对能量产率影响更大，REVE 反应器性能良好。该研究为 EFB 烘焙规模化提供依据。
在当今追求可持续能源的时代，生物质能作为一种重要的可再生能源，备受关注。燃烧、热解、气化和烘焙（torrefaction）等热化学过程，成为了生物质转化的关键技术手段。其中，烘焙作为一种在 200 - 300°C 下进行的温和热解过程，能够将木质纤维素生物质转化为具有类似煤炭特性的生物煤（biocoal），这种生物煤有着低水分含量、高发热量、良好的疏水性和可磨性等优点，使其在先进能源应用领域极具潜力，如共燃烧和共气化等。
然而，目前烘焙技术在发展过程中面临着诸多挑战。从技术成熟度来看，多数关于烘焙的研究还处于实验室小规模阶段（技术就绪水平 TRL 3 - 4），距离商业化应用还有很大差距。尽管部分公司已经开展了有限的中试（TRL 5 - 7），但要进一步提升到更高的技术阶段（8 - 9）仍困难重重。像传统烘焙技术虽已达到一定成熟度，有商业化工厂在运行，但新兴的氧化、蒸汽和微波辅助烘焙技术大多还停留在中试阶段，急需优化。
在生物质原料方面，油棕在经济领域有着举足轻重的地位，其产生的大量废弃物 —— 油棕空果串（Empty Fruit Bunch，EFB），却常常被浪费。这些 EFB 通常被随意填埋或直接燃烧，没有充分发挥其可再生能源的潜力。实际上，EFB 具备作为可再生能源的良好特性，可用于生产第二代生物燃料，甚至能助力将棕榈油厂转变为生物精炼厂，生产生物柴油、生物航空燃料、乙醇等多种产品。基于此，对 EFB 进行烘焙处理，实现其高值化利用，成为了科研人员关注的重点。
为了攻克这些难题，来自国外的研究人员开展了一项针对 EFB 烘焙工艺的研究。该研究成果发表在《Biomass and Bioenergy》杂志上。研究人员使用了两种设备，一种是中试规模的连续处理反应器 —— 振动式电提升反应器（Vibrating Electrical Elevator and Reactor，REVE），另一种是实验室管式炉（tubular furnace，TF）。
研究人员用到的主要关键技术方法包括：在实验材料准备上，从巴西帕拉州莫茹的一家工厂获取 EFB 样本，经过干燥和研磨预处理；在实验过程中，利用 REVE 反应器在 3 个不同温度（220°C、250°C 和 300°C）下对原料 EFB 处理 30 分钟，同时在管式炉中对 EFB 压块在 6 个不同温度（210°C、220°C、230°C、240°C、250°C 和 300°C）和 2 种处理时间（15 分钟和 30 分钟）下进行处理；实验后，通过近似分析、元素分析、热重分析（TGA）和高位发热量（HHV）测定等技术对生成的生物煤进行特性表征。
研究结果
- 管式炉实验结果：研究发现，在管式炉实验中，温度对能量产率的影响比处理时间更为关键。尤其是在低温到中温区间（210 - 250°C），较短的停留时间（如 15 分钟）进行 EFB 处理是可行的。在此条件下，能获得较高的能量产率（95.7 - 79.4%）和高位发热量（19.5 - 22.9 MJ）。这意味着在实际生产中，可以在保证产品质量的同时，提高生产效率，降低生产成本。
- 反应器类型的影响：反应器类型对实验数据也有显著影响。REVE 反应器在烘焙过程中内部气氛并非惰性，但这并未对其性能产生重大影响。通过生物煤的特性来衡量，其性能与文献中的数据相当（300°C 处理时 HHV 为 27.5 MJ）。这说明 REVE 反应器在 EFB 烘焙工艺中具有一定的可行性和优势。
- 元素比例的变化：在 REVE 反应器中处理的样品，其氧碳比（O/C）和氢碳比（H/C）接近高效气化所需的阈值，分别为 0.26 和 0.57。这表明经过 REVE 反应器处理后的生物煤，在气化应用方面具有良好的潜力，为后续的能源转化提供了更有利的条件。
- 氧损失规律：无论在何种环境下进行烘焙处理，生物质结合氧的损失规律在两种实验过程中表现一致。这一发现有助于深入理解 EFB 烘焙的反应机理，为进一步优化烘焙工艺提供了理论基础。
研究结论与讨论
该研究通过对 EFB 在不同设备和条件下进行烘焙实验，全面地探究了 EFB 烘焙工艺。明确了温度在烘焙过程中的关键作用，确定了适宜的处理温度和时间范围，这对于指导实际生产具有重要意义。同时，评估了 REVE 反应器在 EFB 烘焙中的性能，发现其具备一定的应用潜力，为烘焙技术的规模化应用提供了新的思路。此外，生物质结合氧损失规律的一致性，加深了人们对烘焙反应本质的认识，有助于开发更高效的烘焙工艺。
然而，研究也发现了一些问题。例如，EFB 纤维在 REVE 反应器的管道中可能会造成堵塞，这在实际应用中需要加以解决。未来的研究可以针对这一问题，探索更有效的预处理方法或改进反应器结构，以提高工艺的稳定性和可靠性。
总的来说，这项研究为 EFB 烘焙技术的发展和规模化应用奠定了坚实的基础，为生物质能的高效利用提供了有价值的参考，有望推动相关领域朝着更可持续的方向发展。
