综述:《椰子和巴西莓残渣的热化学、物理及化学转化途径综述:技术进展与可行性评估》
路易斯·J·克鲁兹-雷纳(Luis J. Cruz-Reina)、
法比安·贝拉斯克斯(Fabian Velásquez)、
约翰·埃斯皮西亚(John Espitia)、
埃德温·维拉格兰(Edwin Villagrán)和
哈德·罗德里格斯(Jader Rodríguez)
《Processes》:A Review of Thermochemical, Physical, and Chemical Conversion Pathways of Coconut and A?aí Residues: Technological Progress and Readiness Assessment
Luis J. Cruz-Reina,
Fabian Velásquez,
John Espitia,
Edwin Villagrán and
Jader Rodríguez
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时间:2026年04月23日
来源:Processes 2.8
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摘要 对可持续能源来源日益增长的需求加速了关于将生物质残余物作为一种能源生产原料的转化利用的研究。本综述全面分析了近期将椰子和巴西莓残余物转化为能源载体和生物能源产品的技术方法。该研究遵循《系统评价和荟萃分析的优先报告条目》(PRISMA)指南进行了系统性评价
摘要 对可持续能源来源日益增长的需求加速了关于将生物质残余物作为一种能源生产原料的转化利用的研究。本综述全面分析了近期将椰子和巴西莓残余物转化为能源载体和生物能源产品的技术方法。该研究遵循《系统评价和荟萃分析的优先报告条目》(PRISMA)指南进行了系统性评价。除了综合现有文献外,还基于所审阅研究中的实验证据,评估了所报告转化路径的技术成熟度(TRL)。文献搜索使用了Scopus、Web of Science和ScienceDirect数据库,重点关注2015年至2025年间发表的、关于椰子和巴西莓残余物的热化学、化学和物理转化过程的同行评审文章。TRL评估表明,大多数技术仍处于实验室验证阶段,仅有少数技术达到了试点或原型演示水平。尽管如此,几种转化路径——特别是热化学和致密化过程——在分散式生物能源应用中显示出巨大的潜力。这些发现对于椰子和巴西莓产业链产生大量农业残余物的地区尤为重要,因为它们的转化利用可以支持分散式能源系统,改善残余物管理,并为可持续生物经济战略做出贡献。总体而言,本综述阐明了椰子和巴西莓残余物能源转化的主要技术进展、局限性以及研究空白,为未来的技术发展和部署提供了见解。
1. 引言 为农业工业过程提供可持续能源对于促进地方价值创造和支持农村地区的转型进程至关重要[1]。能源是农业工业发展的关键推动因素,涵盖了干燥、巴氏杀菌、油炸和蒸汽生成等一系列技术和操作。然而,在许多农村地区,尤其是在发展中国家,获得可靠且负担得起的能源仍然有限。这种情况降低了农村企业的竞争力,加剧了区域间的不平等,并限制了在本地加工和增加初级农产品价值的能力。在农业领域,大量生物质的存在为地方价值创造和农业工业发展提供了有希望的机会。农业加工活动后,会产生大量植物衍生材料(例如外壳、果壳、纤维和种子)。例如,椰子果实的可利用部分几乎占总重量的40%,而腰果果实则少于5%,巴西莓果实少于30%,可可果实少于40%[2,3,4]。这些残余物可以在可持续性和循环生物经济框架内进行致密化、燃烧、气化或转化为更高价值的能源产品。然而,最合适的转化过程的选择很大程度上取决于生物质组成、当地资源可用性以及在实际操作条件下的技术可行性。将这些残余物转化为可再生能源可以减少环境影响,同时促进经济发展和社会进步,尤其是在融入循环生物经济战略时。农业残余物主要由木质纤维素生物质组成,其中包括不同比例的纤维素、半纤维素和木质素[5]。木质纤维素生物质的可再生性和广泛可用性在能源领域引起了广泛关注,尤其是在分散式能源系统的背景下。典型农业残余物的能量含量大约在14到19 MJ/kg(较低的热值)之间[6],代表了一种重要但经常被低估的能源资源。尽管具有这种潜力,木质纤维素生物质仍经常被丢弃或未得到充分利用,这突显了需要开展研究以评估技术趋势和地域适应性,以支持长期可持续发展战略。在热带作物中,椰子(Cocos nucifera)和巴西莓(Euterpe oleracea)因其在全球南方国家的经济重要性而特别值得关注,尤其是在沿海和亚马逊地区[7,8]。在哥伦比亚,这些作物主要由小规模生产者种植或由原住民社区管理,这提高了它们对农村发展的社会意义。椰子和巴西莓果实的加工产生了大量木质纤维素残余物,尽管它们在农村地区具有转化为能源和增值产品的潜力,但这些残余物往往未得到充分利用[9]。然而,在哥伦比亚和其他热带地区,采用椰子和巴西莓残余物转化技术仍然有限。热化学转化技术如燃烧、热解、烘焙和碳化能够将生物质转化为生物炭、合成气和生物油等能源载体[10]。尽管这些技术已得到广泛研究,但它们在技术成熟度、可扩展性和适合分散式农村环境方面的能力在文献中存在显著差异。此外,化学转化路径(如酯交换)可以将可食用和不可食用的植物油转化为生物柴油[11],从而延长了可能不符合食品或化妆品行业标准的原料的使用寿命。物理致密化过程(包括压块和造粒)通过利用压力和粘合剂将生物质残余物转化为标准化固体燃料,降低了能源需求,同时改善了存储、运输和处理性能。在这种情况下,评估技术成熟度(TRL)为识别实际应用中最可行的技术路径提供了有用的框架。TRL分析不仅关注实验室性能,还允许在现实的供应链和社会技术条件下评估技术成熟度、操作稳健性和部署可行性。尽管对生物质转化利用的兴趣日益增加,但很少有研究系统地评估专门针对椰子和巴西莓残余物的热化学、化学和物理转化技术的应用,特别是在技术成熟度和能源自主性方面。鉴于需要推广适应当地生物质可用性和社会技术背景的分散式可再生能源系统,这是一个重要的知识空白。因此,本综述解决了与椰子和巴西莓残余物转化为能源相关的三个主要研究问题:(1)应用了哪些热化学、化学和物理技术?;(2)报告了哪些技术成熟度水平?;(3)在农村和分散式环境中实施的主要限制和机会是什么?为了填补这一空白,本综述分析了关于椰子和巴西莓农业残余物热化学转化的同行评审文献。根据实验设置、操作条件和报告的部署环境,识别并评估了最常见的能源产品、关键转化技术和报告的TRL。此外,本研究总结了研究趋势,并提出了实施这些技术以支持农业工业能源供应的发展路径,特别是针对中小规模参与者。本综述旨在向研究人员、实践者和政策制定者提供有关椰子和巴西莓残余物用于可持续能源生产的机会和限制的信息,同时强调了应指导未来创新和政策设计的关键技术、背景和基础设施考虑因素。
2. 方法 2.1. 文献搜索策略和范围定义 本综述遵循《系统评价和荟萃分析的优先报告条目》(PRISMA)扩展版(PRISMA-ScR)指南,以确保在科学文献的识别、筛选和综合方面的透明度、可重复性和方法论严谨性。综述的目的是识别、分类并批判性地评估应用于椰子和巴西莓残余物能源生产的热化学、化学和物理转化技术,特别关注技术成熟度、报告的操作条件以及在分散式农村环境中的潜在适用性。使用三个主要科学数据库(Web of Science (WoS)、Scopus和ScienceDirect)进行了系统的文献搜索。搜索范围涵盖了2015年至2025年间发表的同行评审文章,选择这一时期是为了捕捉最近的技术发展,并确保有足够的成熟度证据进行技术评估。虽然搜索时间跨度为2015年至2025年,但2015年发表的研究不符合纳入标准。因此,最终选定的研究集(如结果和图表所示)对应于2016–2025年期间。仅考虑了用英语撰写的同行评审文章。研究策略结合了与生物质类型、转化过程和能源产品相关的布尔运算符和关键词。在所有数据库中应用的主要搜索词串为:(“coconut” OR “a?aí”)AND (“waste” OR “residue” OR “by-product”)AND (“thermochemical” OR “combustion” OR “pyrolysis” OR “gasification” OR “torrefaction” OR “energy”)AND (“bioenergy” OR “biochar” OR “syngas” OR “bio-oil”)。该策略旨在捕捉涉及过程性能和能源产品生成的研究,同时排除椰子和巴西莓残余物的非能源相关用途。 2.2. 合格标准和研究选择 符合以下所有标准的研究被纳入综述:(1)专注于椰子或巴西莓生物质残余物,包括外壳、果壳、纤维、种子或衍生油;(2)报告了与能源或能源相关产品的热化学、化学或物理转化过程;(3)提供了足够的实验、操作或系统级信息,以便评估技术成熟度;(4)包括实验验证、试点规模操作或实际系统测试。另一方面,以下研究被排除:(a)涉及非能源应用(例如食品、化妆品、无能源用途的材料);(b)仅基于模拟、建模或理论分析而不进行实验验证;(c)仅专注于生物质表征而不进行转化或系统评估。初步搜索产生了约907条记录。去除重复项后,通过标题和摘要筛选出明显与综述目的无关的出版物。然后进行了全文筛选,以评估是否符合纳入标准。任何研究选择上的差异通过基于共识的评估解决。选择过程在图1中的PRISMA流程图中展示,该图展示了识别的记录数量、筛选结果、排除项和最终纳入的记录数量。最终数据集包含56篇同行评审文章,用于后续的详细定性和技术分析。 2.3. 数据提取和分类 对于每项选定的研究,进行了结构化数据提取,以捕捉以下变量:生物质类型和来源、研究国家、转化技术和设备配置、操作条件(温度、压力、停留时间、规模)、主要能源产品和副产品(如果提及)、报告的性能指标以及实验或操作规模。这些信息为跨技术比较分析和评估技术发展趋势提供了基础。结构化数据提取和组织使用Microsoft Excel for Microsoft 365(Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA)完成。 2.4. 技术成熟度评估 技术成熟度使用一个简化并适应于生物质转化技术的TRL框架进行评估(见表1)。TRL分类集中在3至7级,因为概念阶段(TRL 1–2)不在本综述考虑的实验文献范围内。表1. 本综述中用于估计TRL的标准。TRL的分配通过对每项选定研究的详细手动审查完成。从报告的实验设置、操作规模(例如实验室、试点或预商业化规模)、系统集成和性能结果中提取相关信息。分类不仅基于原始作者使用的术语(例如实验室或试点规模),还基于根据预定义的TRL标准对报告实验条件的解释。根据这些信息,每项研究根据表1中呈现的预定义TRL标准进行分类,这些标准是从现有的生物质转化技术TRL分类框架中调整而来的[12]。分类基于报告的实验条件,而不仅仅是原始作者使用的术语。分类考虑了来自报告实验设置的明确标准、系统集成水平以及操作验证,包括操作规模(分批与连续操作)、子系统集成(例如气体净化、发动机、下游转化)以及在真实原料和操作条件下的验证。实验室规模和试点规模之间的区分基于操作验证和系统集成水平,而不仅仅是反应器尺寸。例如,在受控实验室条件下进行小规模批次实验的研究被分类为TRL 3–4,而在实际条件下进行试点规模或半工业操作的研究被分类为TRL 5–6。报道现场操作或预商业化部署的研究被分类为TRL 7。仅专注于生物质表征的研究仅用于提供背景信息,不包括在技术成熟度分析中。 2.5. 地理分布分析 分析了选定研究的地理分布,以将技术发展置于区域生产系统和社会经济环境中进行情境化。这项分析旨在识别研究活动的地区集中点,以及椰子和巴西莓残渣丰富但技术发展仍有限的代表性不足的区域。图2展示了本综述中包含的研究的地理分布。研究活动在南亚、东南亚和巴西高度集中,这些地区椰子产量高,并建立了农业产业化部门。相反,尽管非洲和加勒比地区在生物质供应和能源获取方面面临挑战,但这些地区的代表性却较为有限。这种地理不平衡凸显了重要的研究空白,并强调了进行比较研究和适应不同地域背景的技术开发的必要性。图2显示了按国家划分的综述中包含的研究的全球分布情况。每个国家上的数字表示所识别出的研究总数,而颜色深浅则代表研究频率。
2.6 方法论考虑
本综述基于对符合特定纳入标准的研究的分析,确保了有足够和相关实验信息用于技术评估。通过技术成熟度(TRL,Technological Readiness Level)对技术进行分类的过程是一致的,分类依据是报告的操作条件和系统特性。与任何基于文献的分析一样,结果反映了现有证据的范围;然而,所采用的方法为跨研究比较技术成熟度提供了一个坚实且连贯的框架。
3. 讨论
3.1 椰子和巴西莓在热带地区的社会经济重要性
椰子(Cocos nucifera)和巴西莓(Euterpe oleracea)是全球南部沿海和亚马逊地区具有高度社会经济重要性的热带作物[9],其中生产主要依赖于小农和社区驱动的系统[13]。在这些地区,由于可靠且负担得起的能源获取有限,农业产业发展和本地价值创造受到阻碍,因此生物质残渣成为分散式能源解决方案的战略资源。椰子和巴西莓果实的加工会产生大量残渣——主要是壳、果皮和种子——尽管它们具有能源潜力,但这些残渣往往未得到充分利用。椰子残渣被广泛报道为适合热化学和物理转化过程的原料,而巴西莓种子作为一种新兴的残渣,其能源价值化近年来受到了越来越多的关注,特别是在巴西[14,15]。尽管椰子和巴西莓属于不同的农业产业链,但它们作为在能源获取受限和面临重大社会经济挑战的地区产生的木质纤维素残渣,具有重要的共同点。因此,对它们进行联合分析为比较生物能源转化途径、技术成熟度(TRL)及其在分散式农村环境中的适用性提供了有意义的框架。从这个角度来看,椰子和巴西莓残渣作为评估生物质转化技术的互补案例研究,在后续章节中进行了讨论。
3.2 椰子和巴西莓的物理化学性质及其对能源转化的影响
生物质转化技术的选择和性能受到原料物理化学性质的强烈影响。诸如木质纤维素组成、元素组成、挥发物、固定碳和灰分含量等参数直接影响热化学系统中的反应途径、产品分布、运行稳定性和能源转化效率[16,17]。因此,这些性质在确定不同转化路线的成熟度和应用方面起着关键作用。在椰子加工过程中会产生大量的木质纤维素残渣,主要是壳和果皮,它们在结构和组成上存在明显差异。椰子壳富含木质素和固定碳,具有机械强度和热稳定性,有利于热化学转化途径,如热解、气化和炭化[18]。相比之下,椰子果皮密度较低,灰分含量较高,这可能在燃烧系统中由于结渣和污染风险而限制其应用,但适合于压块和造粒等物理致密化过程,特别是在中小规模生产中[16,19]。关于巴西莓残渣,加工过程中产生的主要残渣是种子,约占总果质量的70%。巴西莓种子具有相对均匀的组成,以膳食纤维为主,碳含量适中,灰分水平较低[17,20]。这些特性有利于燃烧和热解应用,因为较低的灰分含量有助于稳定的热运行并减少设备相关的问题。亚马逊地区巴西莓残渣的可用性激发了对其能源价值化的兴趣,特别是在巴西,已有实验室规模和试点规模的研究报道[20]。除了固体残渣外,未充分利用的椰子衍生副产品,如残余或低等级椰子油,也贡献了椰子价值链中的能源潜力。椰子油富含中链饱和脂肪酸,主要是月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸,这种成分适合用于生产生物柴油的酯交换过程,具有有利的燃烧特性[21]。然而,从椰子油生产生物柴油的经济可行性在很大程度上取决于原料成本,当考虑到高质量油时,这可能会限制其使用[22]。当椰子油不符合食品级标准时,将其转化为生物柴油是一种有效策略,可以减少损失并提高农业工业化系统的资源效率[21]。因此,原料性质、转化技术和技术成熟度之间的关系为解释后续章节中讨论的TRL分布和技术特定趋势提供了必要的框架。这种联系在以下章节中进一步探讨,该章节重点关注热化学转化技术及其相应的TRL演变。
文献中报告的椰子和巴西莓残渣的代表性元素和近似组成总结在补充材料中的表S1中。
3.3 热化学转化途径
热化学转化是一种成熟的技术,用于木质纤维素残渣的能源价值化,能够将生物质转化为固体、液体和气体能源载体。通过文献中的热分析和组成分析,已广泛证明了椰子和巴西莓残渣适用于热化学处理的可行性。支持椰子和巴西莓残渣热化学适用性的原料特性数据汇编在补充材料中。因此,本节重点讨论转化技术、能源产品和报告的TRL,而不是初步表征结果。图3综合了应用于椰子和巴西莓残渣的主要热化学途径的时间演变和技术成熟度,包括出版年份、估计的TRL、转化技术和主要能源产品。这种表示方法有助于识别主导研究轨迹、成熟度差距以及文献中的技术-产品关联。图3展示了基于分析的同行评审研究(2016-2025年)的椰子和巴西莓废弃物转化为能源的技术成熟度进展。标记形状表示主要能源产品。如观察到的,大多数热化学研究的成熟度仍低于TRL 6,表明尽管近年来发表的文章数量有所增加,但从实验室规模验证到相关环境中的示范应用的转变仍然有限。基于这些趋势,以下小节将分析每种热化学操作,以评估其当前的成熟度、限制以及在农村和分散式能源环境中的适用性。
3.3.1 气化
气化是一种热化学转化途径,通过在高温下部分氧化将固体生物质转化为合成气(syngas),主要成分包括H2、CO、CO2和轻质烃。在综述的文献中,气化是对椰子残渣研究最广泛的途径,而对巴西莓残渣的应用仍较少。尽管巴西产生了大量的巴西莓残渣,特别是在帕拉州,约有130万吨的巴西莓通过手工方式加工[23],但尚未找到符合本综述纳入标准的关于巴西莓残渣气化的研究,这突显了这种生物质热化学价值化的一个重要缺口。在分析的同行评审文献中发现的19项与气化相关的研究中,可以分为传统反应器配置(固定床和流化床)和过程强化及集成路线(催化/分段系统和基于水/蒸汽的环境)。固定床气化器主要用于椰子壳和果皮,因其操作简单且适合小规模系统[24]。实验室和台式系统通常使用内径在40至150毫米之间、长度在0.5至1.3米之间的圆柱形反应器,操作温度在700至900°C之间,使用空气作为气化剂[24,25]。例如,实验室规模测试的椰子壳下降气化器的生物质进料速率为低于1千克/小时,这使得能够详细分析合成气的组成和热行为,但限制了连续运行[25]。在这种条件下,合成气的热值通常在4.0至5.5 MJ/Nm3之间,氢气分数约为25%(体积百分比),一氧化碳接近23%(体积百分比),甲烷浓度接近10%(体积百分比),证实了椰子壳作为气化原料的适用性,因为其固定碳含量高且炭结构良好[24]。固定床气化技术也取得了进展,向接近试点规模的中间系统发展,其热容量约为30-35千瓦,反应器直径约为300毫米,表明向实际应用的迈进[26]。此外,结合热解和气化的批量窑系统已达到TRL 5,其中操作参数和产品特性在功能条件下得到了验证。在这样的系统中,获得了热值接近7470卡/克的椰子炭[27]。在更高的技术成熟度下,TRL 6的系统在相关操作条件下通过了功能验证,特别是通过与发电单元的集成。最近的试点规模下降气化器与压缩点火发动机结合使用,气体流量约为15 Nm3/小时,电输出在3.5至14千瓦之间,在双燃料发动机运行中实现了45%至63%的柴油替代率[28,29]。这些结果展示了椰子壳气化在支持分散式生物能源系统方面的潜力,特别是在农村农业产业化环境中,部分替代柴油可以提高能源安全。流化床气化器主要在实验室或台式规模上有记录,使用内径在44至120毫米之间、高度在400至1150毫米之间的不锈钢圆柱形反应器[30,31]。通常在750至900°C之间操作,这些单元使用二氧化硅砂或橄榄石作为床材料,通过仔细调整表面速度来维持稳定的流化状态。与固定床设计相比,流化床系统的生物质进料速率和反应器尺寸受到限制,反映了与流体动力学控制、气体-固体接触和等效比管理相关的更高复杂性。这与固定床系统形成对比,后者由于设计更简单和操作更稳健,往往能达到更高的TRL,而流化床系统尽管混合和反应动力学更优越,但仍主要处于实验阶段。在固定床下降系统中,实验室或台式规模下经常能实现高质量的热解气(主要是TRL 4)。报告的操作温度在850至900°C之间,颗粒大小低于3毫米,等效比优化时,合成气的热值通常在4.0至5.5 MJ/Nm3之间,氢气分数高于25-30%(体积百分比)[24,25]。还探索了共气化策略(例如,将椰子壳与棕榈仁或炭混合),以提高转化效率和合成气质量[31,32,33]。例如,与废弃物燃料共气化在800°C附近显示出改进的合成气能量含量和最佳性能[32],而与塑料废物共处理在优化操作条件下可将冷气效率提高到约45%[31]。还研究了经过改进的反应环境。使用加湿空气的气化研究表明,氢气产量和气体热值有所提高;在一项研究中,氢气产量从大约7.67摩尔增加到10.26摩尔,气体热值达到8.81 MJ/Nm3[34]。总体而言,尽管流化床系统在受控实验室条件下通常表现出良好的反应动力学和较高的氢气产量,但大多数分析的研究仍处于TRL 3-4范围内,反映了与稳定流体动力学操作和扩大规模相关的挑战。最后,使用椰子残渣的气化系统在实验室中表现出有希望的性能;然而,本工作中审查的同行评审研究主要集中在TRL 3-4(约占分析的同行评审文献的80%),只有少数固定床配置在试点或最终使用验证条件下向TRL 5-6迈进。从分析的同行评审文献中浮现出一些障碍,有助于解释实验室优化与可扩展实施之间的差距。这些包括:(i) 长期运行数据有限,因为很少有研究报道了评估灰分积累、耐火材料降解或维护所需的持续运行时间[31,33];(ii) 随着反应器直径和高度的增加,放大过程的复杂性也随之增加,这带来了与热传递、压力降和材料耐久性相关的挑战;(iii) 在较大规模反应器中如何处理残留物和灰分;(iv) 反应器性能对几何形状的敏感性很强,特别是在流化床中,稳定的流化依赖于颗粒大小、气体速度和床高的精确组合。除了传统的空气吹动固定床和流化床气化技术之外,还有研究探索了旨在减少焦油产生、改变反应环境以及提升合成气价值的工艺强化策略。虽然这些方法可以改善合成气质量,但对现有文献的评估表明,大多数技术仍处于试探性阶段(TRL 3–4),主要是因为从批处理实验过渡到稳定连续运行存在困难。
在催化共气化过程中使用矿物催化剂(例如波特兰水泥、白云石或石灰石)(操作温度为700至900°C)已被证明可以提高合成气产量和甲烷生成量(高达19.96%(体积比)[35]。同样,使用白云石或石灰石作为焦油改质催化剂的催化共气化实验显示氢气含量约为11.7%(体积比),合成气的热值接近4.96 MJ/Nm3 [26]。然而,在已分析的研究中,催化剂失活及其对原料混合比例的敏感性往往将这些技术限制在TRL 4阶段。更先进的概念包括采用Ni-Fe催化剂的两步热解气化技术,这种技术报道了特别高的气体热值,可达22.97 MJ/Nm3 [36]。尽管有这些有希望的结果,但对这些系统的评估表明,由于其工艺的批次性质以及复杂的热 requirement(热解大约需要700°C,气化需要850°C),它们的技术成熟度仍停留在实验室验证阶段(TRL 4)。
集成天然催化剂(如沸石和高岭土)的多级下行气流反应器在15公斤的半规模试验中显示出改进的焦油裂解能力和合成气能量含量[37]。然而,在已分析的研究中,由于操作的间歇性和对催化优化的重视,这种配置通常也处于TRL 4阶段。还提出了结合热化学和生物转化的混合路径。例如,利用椰子壳气化产生的合成气作为微生物发酵的底物生产生物乙醇,展示了该过程的潜在应用价值[38]。然而,对这一路径的评估表明,由于其依赖于模拟模型以及微生物系统对合成气杂质的敏感性,其技术成熟度仍停留在TRL 4阶段。
也探索了替代反应环境。在850°C的半连续实验室流化床中使用的蒸汽辅助气化技术可以生产出比表面积超过667 m2/g的生物炭,显示出其在土壤改良和环境修复中的潜在应用[39]。在这种配置中,蒸汽作为物理激活剂促进了高度多孔碳结构的形成。然而,在已分析的研究中,系统的实验室规模和对外加热反应器的需求表明这种方法通常也处于TRL 4阶段。相比之下,超临界水气化(SCWG)可以在400–600°C的压力下直接转化湿生物质,氢气产率达到4.8 mmol/g [40]。尽管有这些有希望的结果,但现有证据表明,由于极端压力要求和需要专门的冶金技术来承受这样的条件,这项技术仍处于TRL 3阶段。
尽管这些强化和集成的气化方法在气体质量和产品多样性方面取得了显著改进,但在同行评审文献中的发展主要仍处于实验室阶段,主要挑战是从批处理实验系统过渡到连续可靠的能源生产。要超越TRL 4阶段,需要持续的运行测试、改进的催化剂耐久性以及在实际运行条件下的全面技术经济性和生命周期评估。这些观察结果反映了本研究中分析的同行评审文献的范围,可能未能完全反映工业应用的实际情况。
3.3.2. 热解
生物质热解是在无氧气氛中进行的热化学分解过程,通常在300至700°C的温度范围内进行,产物包括生物炭、生物油和不可凝结气体。产品产量取决于操作条件(如加热速率、停留时间和气氛)以及原料组成。在分析的14项研究中,主要评估了椰子和巴西莓残渣在实验室规模系统中的热解情况,向中试规模或功能验证的进展有限。设备配置主要是固定床和批次型反应器,用于控制温度、加热速率、停留时间和预处理过程。典型的实验室配置包括电动加热的固定床装置和专为批次热解实验设计的实验室炉子,它们在可控的加热条件下处理小批量生物质样本,并能够详细表征产生的固体和液体[41,42]。操作条件通常在惰性气氛(如N2、CO2或Ar)下进行,停留时间从几分钟到几小时不等(属于慢速/中等条件),这反映了研究重点在于产品分布而非连续操作[41,43]。大多数研究仍处于TRL 3–4阶段,因为它们仅通过产品表征来验证热解过程,尚未达到连续运行状态。对于椰子壳生物炭,在受控加热速率、长停留时间和适中温度(300–350°C)下生产的生物炭,其燃烧指数可与PCI煤相当,支持其作为能源替代品的技术可行性[42]。同一研究表明,将温度提高到400–500°C虽然提高了碳化程度,但降低了燃烧相关指标,表明当目标产物是反应性固体燃料而非稳定碳时,过高的热解条件可能不利[42]。
对于巴西莓残渣,在300–700°C的温度范围内和60至180分钟的停留时间下进行的热解条件筛选研究表明:较高温度可以提高pH值、稳定性和抗性,而较低温度会增加生物炭产量,但可能会保持疏水性[14]。虽然通过化学活化或预处理来定制产品已在一定程度上提高了性能,但由于过程复杂性的增加,这些技术仍大多处于TRL 4阶段。例如,在350–450°C下使用KOH进行碱活化可以显著降低生物油的酸度(从257.6 mg KOH/g降至12.3 mg KOH/g),同时增加生物炭产量[44]。相比之下,使用HCl进行酸活化往往会降低生物油产量,同时增加酸类和酚类等氧化化合物的浓度,这些化合物通常需要进一步处理[45]。这些过程仍处于实验室成熟阶段,因为实验研究中很少涉及试剂回收、大规模化学品处理和废物流处理的挑战[44,45]。另一方面,结合快速热解和小型固定床反应器的强化策略以及创新预处理方法已经提高了生物油的产量。例如,使用能量分散引导萃取(EDGE)技术将生物油产量提高了约21%,同时改变了挥发性成分并减少了生物炭的形成[46]。同样,应用于椰子壳热解的动力学和统计筛选方法提高了参数的敏感性和重复性,表明温度和颗粒大小是控制产品产量的最关键因素[41]。这两种方法都表明了产品和产量的改进,但缺乏实现更高技术成熟度所需的连续操作或系统集成。
从实验室规模研究向技术成熟的过渡是通过在相关操作环境中的功能验证来定义的。在分析的同行评审文献中,TRL 6阶段的代表是那些将热解产物置于真实机械系统或中试规模物流约束下的研究。在椰子壳热解领域,一个重要的里程碑是将約400°C下产生的热解油与柴油混合,并在Kirloskar TAF1四冲程单缸压缩点火发动机中测试,发动机转速为1500 rpm,保持了接近36 MJ/kg的热值,同时减少了CO、HC和烟雾的排放[47]。在受控实验室条件下(对应于TRL 4)进行的一项验证使用Kirloskar TV1柴油发动机显示,含有20%椰子壳油(CSO20)的混合物比更高比例的混合物具有更好的制动热效率,并降低了特定燃料消耗[48]。这些结果表明,燃烧性能取决于雾化、空气-燃料混合和点火特性的平衡,而这些参数只能通过完整的发动机测试来确定。
对于巴西莓残渣,分析的同行评审文献中确定的最高技术成熟度为TRL 6阶段,这对应于在150公斤/批的中试规模反应器中以450°C进行的热解,随后通过分馏和NaOH浸渍进行燃料升级[49]。在这种集成配置下,该过程生产的生物油含有约38%的烷烃,热值在20至30 MJ/kg之间。尽管相关的技术经济分析(TEA)表明该过程在财务上尚不可行,但该研究证明了其在工业生物燃料生产相关操作条件下的有效性。其他实验室研究探索了催化和多阶段热解配置。例如,使用基于Ni的催化剂在CO2气氛下进行的多阶段催化热解显著增加了合成气的生成并改变了产品分布,表明了集成热解-气化系统的潜力[50]。同样,使用来自绿色椰子外皮的生物炭基催化剂进行的催化中间热解提高了生物油馏分的芳香烃含量和热值[51]。在分析的同行评审文献中,热解过程主要处于TRL 3–4阶段,这似乎更多与配置和操作限制有关,而非根本的工艺局限。
3.3.3. 直接燃烧
直接燃烧是最成熟的热化学转化途径,通过完全氧化生成过程热量或蒸汽。然而,尽管其技术成熟且应用广泛,但在科学文献中,关于椰子和巴西莓残渣的直接燃烧研究仍然较少,相关实验数据仅限于一项使用椰子壳作为锅炉燃料的研究。这项研究评估了在 pilot 规模锅炉中以不同质量进料速率(5–10 kg/h)和水力负荷(1–3 L/min)下椰子壳的直接燃烧情况。烟气温度约为500°C,水温度为99°C [52],证实了有效的热量回收用于蒸汽生成。该研究中的残留物主要为空气和未燃烧的部分[52],这与典型的固体生物燃料燃烧损失一致。这项研究被归类为TRL 5阶段,因为它使用了一个功能性的锅炉系统来展示在现实的质量和水力吞吐量下的稳定燃烧,达到了62.04%的最高热效率。虽然这项研究具有相关性,但要达到更高的TRL阶段,未来的评估必须优先考虑长期耐久性、结渣和污染动力学、排放控制以及与工业生产过程的集成。此外,还需要解决燃料处理和燃烧效率不高的问题(由未燃烧残留物证明),以建立一个更完善的技术框架,以便将这项技术应用于可再生能源项目。尽管直接燃烧的基本概念在技术上已经确立,但其应用于椰子壳等农业残渣时仍缺乏商业规模部署所需的全面系统级数据。这些有限的实验证据反映了研究中的空白,而非燃烧系统的实际技术成熟度。尽管燃烧技术在生物质能源转换中应用广泛,但其在科学文献中的记录仍然很少。这可能与现有做法在学术研究中未被系统报道有关。因此,需要进一步的研究来更好地描述和记录椰子残渣在基于燃烧的能源系统中的应用。
3.3.4. 碳化和烘焙
以碳化为主的熱化学升级过程,特别是碳化和烘焙,旨在通过去除水分和选择性挥发来改善生物质的燃料性能。碳化(温度范围为400至500°C)能够显著提高碳含量,而热解(200–300°C)则作为一种温和的预处理方法,用于增强原料的疏水性和便于后续转化阶段的处理性能。在本综述中提到的文献中,主要评估了椰子壳通过碳化生成椰子壳活性炭,然后通过压块机械致密化的过程。例如,使用封闭式热解反应器在400至500°C的温度下进行碳化,停留时间为1–1.5小时,随后将产生的活性炭压碎并在7 MPa的轴向压力下压制成立方体形块状物(边长35毫米),并通过晾晒12天使水分含量控制在15%以下[53]。在这个过程中,添加了粘合剂和添加剂(如木薯淀粉和松树脂)来改善块状物的机械强度和燃料特性(即强度与能量密度)[53]。在这种条件下,碳化后的压块活性炭的热值在26.07至31.60 MJ/kg之间,密度在0.83至1.14 g/cm3之间[53],其中木薯淀粉提高了机械强度(2.11 MPa),而松树脂则将热值提高到了31.7 MJ/kg。
文中还报告了两种实验室规模的热解方法。一种是定制的垂直管式炉子在0.1–0.3 L/min的氮气流下运行,热解温度范围为190至290°C,停留时间为10至70分钟,通过TGA指标评估了固体产率、能源产率和燃烧行为[54]。另一种方法采用批次热解装置,在225至300°C的惰性气体氛围中运行,停留时间为20–60分钟,加热速率为50°C/min,重点研究在受控实验室条件下的热降解行为和能源产率变化[55]。在190至300°C的温度下进行的热解过程产生了热值较高的生物质(高达31.6 MJ/kg)和较高的能量保留率(约99.85%)[55]。温度被认为是控制固体产率和能量密度之间平衡的主要因素,较低的温度能够最大化质量和能量保留,而较高的温度则会增加热值和挥发性物质的释放[54]。尽管碳化和热解主要目的是生产能量性能更好的固体碳燃料,但释放出的蒸汽和气体可以作为副产品,部分用于提供过程所需的热量。
本综述中描述的椰子壳碳化和热解技术处于TRL 4阶段,即实验室规模的验证阶段。根据搜索标准,有一项关于碳化的研究和两项关于热解的研究符合纳入标准。虽然碳化和热解都被认为是生产具有改进燃料性能的固体能源载体的有效方法,但这一分类反映了关于综合能源系统的同行评审研究的有限性,而不是缺乏实际应用。加强 industry 和 academia 之间的合作可以促进在真实操作条件下的数据生成,从而推动椰子残渣在能源系统中的应用从TRL 4阶段向更成熟水平的发展,包括在相关环境中的验证、在运行条件下的示范,以及纳入生命周期、技术经济性和环境评估,从而加强科学框架并促进未来的分散式能源应用。
3.4 物理和机械转化
诸如压块和造粒等物理致密化工艺被广泛用于提高农业残渣作为固体生物燃料的可用性。这些工艺不会改变生物质的化学组成,而是通过机械压缩增加体积密度、改善运输性并提高燃烧稳定性。压块工艺在中等压力下生成较大的块状固体,而造粒工艺则在较高压缩压力下生成更小且更均匀的颗粒,通常会添加粘合剂。这些方法是实现农业残渣价值化的关键策略,因为农业残渣通常能量密度较低,储存和运输方面存在挑战。对于造粒来说,将椰子残渣与木薯淀粉或木薯粉等粘合剂结合进行机械压制成颗粒后,其灰分含量低于1.5%,燃烧温度稳定在360–370°C左右,显示出其在分散式能源应用中的潜力[56]。
压块工艺在原料配方和粘合剂选择上具有多样性。使用基于木薯的粘合剂从碳化椰子壳制成的压块显示出超过3.8 kg/cm2的机械抗压强度,符合固体生物燃料的质量标准[57]。同样,由椰子残渣与其他城市废弃物混合制成的压块具有接近24–25 kJ/g的热值,可与传统的用于烹饪和供暖的木炭燃料相媲美[58]。混合椰子残渣与矿物煤的复合压块还表现出高机械耐久性(99.88%)和超过7000 kPa的压缩强度,表明在燃烧测试中具有很强的结构稳定性[59]。其他使用木材残渣和椰子壳活性炭混合物的配方显示出约0.86 g/cm3的体积密度和接近37.5%的热利用率,表明这类混合物作为替代固体燃料的潜力[60]。
从技术成熟度角度来看,分析的同行评审文献中发现的大多数致密化研究仍处于TRL 4阶段,即实验室规模的压块或造粒工艺验证和燃料性能评估。只有一项研究达到了TRL 5阶段,该研究使用小型商用压块机在适用于烹饪和供暖的应用条件下生产了压块[58]。这种成熟度模式反映了致密化过程的相对较低技术复杂性,可以通过简单的机械系统实现。然而,要进一步发展到更高级的TRL阶段,需要标准化燃料质量、优化粘合剂配方,并在连续操作条件下验证燃烧性能。致密化为椰子残渣的价值化提供了多种优势,包括提高能量密度、改善运输和储存性能,以及生产适合分散式能源系统的标准化固体燃料的可能性。尽管如此,仍存在一些局限性,例如对粘合剂材料的依赖性、原料组成的变异性,以及需要 consistently 的燃料质量以满足工业标准,这些都限制了大规模应用。
3.5 化学转化
在增值残余油或植物油的热化学途径中,酯交换是一种成熟的转化方法,可将甘油三酯转化为脂肪酸甲酯或乙酯(生物柴油),为传统柴油燃料提供可再生的替代品。关于椰子油和废椰子油酯交换的研究表明,所得生物柴油的物理化学性质与石油柴油相当,可以在经过少量修改后用于压缩点火发动机[61,62]。酯交换过程通常涉及甘油三酯与短链醇(通常是甲醇或乙醇)在碱性催化剂(如NaOH或KOH)存在下的反应。分析的同行评审文献中报道的典型反应条件包括约60°C的温度、醇油摩尔比约为6:1以及大约1%(w/w)的催化剂负载量,主要产物是脂肪酸甲酯(FAME),主要副产物是甘油[63]。还探索了其他过程强化策略。例如,一种利用太阳能辅助的振荡反应器在30分钟内实现了93.7%的生物柴油产率,缩短了反应时间[64]。其他研究则研究了基于乙醇的酯交换后通过真空蒸馏提纯的方法,以生产适用于航空燃料混合的椰子油乙酯[65]。
从技术成熟度角度来看,分析的同行评审文献中发现的大多数酯交换研究仍处于TRL 4阶段,即实验室或实验验证阶段和随后的燃烧系统性能评估。只有一项研究达到了TRL 5阶段,该研究使用小型商用压块机在适用于烹饪和供暖的应用条件下生产了压块[58]。这种成熟度模式反映了致密化过程的相对较低技术复杂性,可以通过简单的机械系统实现。然而,要进一步发展到更高级的TRL阶段,需要标准化燃料质量、优化粘合剂配方,并在连续操作条件下验证燃烧性能。致密化为椰子残渣的价值化提供了多种优势,包括提高能量密度、改善运输和储存性能,以及生产适合分散式能源系统的标准化固体燃料的可能性。尽管如此,仍存在一些限制,包括对粘合剂材料的依赖性、原料组成的变异性,以及需要一致的质量标准以满足工业要求,这些都限制了大规模应用。
3.6 混合和新兴转化途径
水热处理是一种新兴技术,用于在亚临界水条件下转化椰子残渣。在150、170和185°C的温度下对椰子壳进行水热处理可以增加生物质的热值,同时降低其灰分含量,特别是在较低温度(150°C)下效果更明显。这些变化与水解反应有关,水解反应改变了生物质的元素组成,并部分溶解了无机成分,导致固相中的氢和氧含量增加[71]。该过程的主要产物是水炭,这是一种具有改进燃料性能的固体生物燃料,而水相上清液中含有在水热转化过程中释放的有机化合物。实验是在实验室规模的Parr反应器中进行的,证实这一途径仍处于早期实验验证阶段,需要进一步优化能效和质量-能量平衡[71]。对于椰子残渣,还探索了结合热化学途径的方法。在水热碳化(HTC)后进行二氧化碳气化(HTC)的固定床反应器已被报道为一种顺序过程,可以增强从椰子壳混合物和城市固体废弃物中生产合成气的能力。在1073 K的温度和0.43至0.83 m/s的注入速度下,系统产生的合成气的H2/CO比约为0.39,热值(LHV)约为5.61 MJ/Nm3[72]。在这种配置中,HTC阶段生成的水炭作为后续气化步骤的中间固体进料,同时产生次要的炭作为额外的固体残渣。其他混合热化学方法结合了顺序配置下的热解和气化反应。例如,研究了椰子壳热解后通过反向Boudouard气化将生成的生物炭转化为富含CO的合成气[73]。在这种系统中,热解产生的中间炭随后与CO2反应,进一步将碳转化为气态产物。这种配置突显了整合热化学技术以提高整体碳利用效率的潜力。
从技术成熟度角度来看,分析的同行评审文献中发现的大多数酯交换研究仍处于TRL 4阶段,即实验室或实验验证生物柴油生产和随后的燃烧系统性能评估。虽然有几项研究包括了在实际操作条件下的发动机测试,但这些实验通常是在受控实验室装置中进行的,而不是完全集成的工业生产系统。只有一项研究探索了结合发酵和酯交换的综合性生物精炼概念,处于TRL 3阶段,反映了这一替代途径的概念验证阶段[70]。在这项研究中,椰子粕被用作Rhodotorula mucilaginosa发酵的底物以生产酵母油,而剩余的固体残渣经过磺化生成固体酸催化剂,随后用于酯交换过程[70]。这种配置展示了循环生物精炼方法的潜力,即同时实现椰子残渣的生物燃料生产和催化剂生成。
总体而言,分析的同行评审文献表明,传统碱性酯交换法是技术上成熟的转化途径,尽管所报道的系统主要在实验室规模上得到了验证。主要优势包括高生物柴油产率、与常见压缩点火发动机的兼容性(通常以混合物形式评估)以及减少CO、HC和烟尘排放。然而,仍存在挑战,如甘油管理、对原料组成的敏感性,以及在较高混合比例下的NOx控制。虽然有几项研究使用标准化方法报告了物理化学性质,但主要关注的是在受控条件下的发动机和排放性能评估,而没有一致地根据国际燃料标准进行全面评估。
3.6 混合和新兴转化途径
水热处理是一种用于在亚临界水条件下转化椰子残渣的新兴技术。据报道,在150、170和185°C的温度下对椰子壳进行水热处理可以增加生物质的热值,同时降低其灰分含量,尤其是在较低温度(150°C)下效果更明显。这些变化与水解反应有关,水解反应改变了生物质的元素组成并部分溶解了无机成分,导致固相中氢和氧含量的增加[71]。该过程的主要产物是水炭,这是一种具有改进燃料性能的固体生物燃料,而水相上清液中含有在水热转化过程中释放的有机化合物。实验是在实验室规模的Parr反应器中进行的,表明这一途径仍处于早期实验验证阶段,需要进一步优化能效和质量-能量平衡[71]。对于椰子残渣,还探索了结合热化学途径的方法。在水热碳化(HTC)后进行二氧化碳气化(HTC)的顺序过程也被报道为一种提高从椰子壳混合物和城市固体废弃物中生产合成气的方法。在1073 K的温度和0.43至0.83 m/s的注入速度下,系统产生的合成气的H2/CO比约为0.39,热值(LHV)约为5.61 MJ/Nm3[72]。在这种配置中,HTC阶段生成的水炭作为后续气化步骤的中间固体进料,而次要的炭作为额外的固体残渣产生。其他混合热化学方法结合了顺序配置下的热解和气化反应。例如,研究了椰子壳热解后通过反向Boudouard气化将生成的生物炭转化为富含CO的合成气[73]。在这种系统中,热解产生的中间炭随后与CO2反应,进一步将碳转化为气态产物。这种配置突显了整合热化学技术以提高整体碳利用效率的潜力。
正如本工作中审查的同行评审研究所报道的,提到的混合途径仍处于较低的技术成熟度(TRL 3–4阶段),反映了实验室规模的验证和概念验证实验。尽管如此,它们展示了改进碳转化效率和多样化椰子残渣衍生生物能源产品的有前途策略。
3.7 能源产品和技术成熟度
在审查的研究中发现了多种能源产品,包括合成气、生物柴油、生物油、生物炭以及压块和颗粒等致密化固体燃料。图4将这些能量载体及其相关的转化路径和估计的技术成熟度(TRL)整合在一起,提供了它们技术成熟度的比较概览。图中不同颜色的点代表不同的研究,每种颜色对应一种特定的技术路径。在报告的产品中,合成气是分析文献中被研究最广泛的能量载体。该产品主要与热化学转化过程相关,并且其技术成熟度范围较广(3-6级),反映了从早期实验研究到在更高级的试点条件下测试的系统[24,28]。研究的多样性和技术配置表明,合成气作为一种多功能能量载体,在椰子和巴西莓残渣的能源增值方面具有巨大潜力。
液体生物燃料是另一个重要产品类别。生物柴油的生产主要与酯交换过程相关,在所审查的研究中通常报告的技术成熟度约为4级,表明已通过实验室验证并结合了发动机测试[62,66]。尽管生物柴油生产在技术上已得到验证,但在使用椰子衍生物作为原料的情况下,其应用仍主要停留在实验阶段[62,66]。
热解产生的液体,主要是生物油,也是经常被报道的产品之一;然而,大多数研究的技术成熟度处于3-4级,这表明其发展仍主要局限于实验室条件[48]。这一趋势与热解液体所面临的挑战一致,包括高氧含量、酸性和化学不稳定性。
固体能量载体如生物炭、木炭、块状燃料和颗粒也在分析的同行评审文献中被提及。这些产品通常处于中等的技术成熟度阶段,且往往与相对简单的加工技术相关。尽管这些产品在传统上已有悠久的使用历史(特别是在木炭和块状燃料方面),但在所审查的研究中,它们在标准化技术框架内的发展似乎受到限制,这可能是由于分散式和小规模生产系统的普遍存在[53,60]。
其他产品出现的频率较低。例如,仅有一项研究报道了从椰子残渣中生成蒸汽的方法,尽管该系统已经达到了试点规模的验证[52]。总体而言,能量产品在不同技术成熟度阶段的分布反映了技术领域的多样性:某些能量载体(特别是合成气)在分析文献中显示出更高的技术成熟度,而其他产品则大多还停留在实验室研究阶段。所确定产品的多样性突显了椰子和巴西莓残渣作为可再生生物能源原料的多功能性。
4. 椰子和巴西莓残渣能源增值的未来发展方向
对已审查研究的分析显示,大多数技术处于中等的技术成熟度阶段。分析的同行评审文献中识别出的转化路径大多处于技术成熟度4级,即通过受控条件下的实验室验证。只有少数研究进展到技术成熟度5-6级,这些研究评估了原型系统或试点规模的示范。这些更高成熟度的技术主要与小规模气化系统、生物质锅炉和一些致密化技术相关,这些技术在分散式能源应用中已经展现出潜力。
技术格局还显示热化学转化路径(尤其是热解和气化)占据主导地位,这些路径占了分析研究的大部分。这些路径能够生产多种能量载体(包括合成气、生物油、生物炭和固体燃料),突显了椰子和巴西莓残渣作为生物能源原料的多功能性。同时,较简单的升级方法如压块和造粒也是改善生物质残渣能量密度和处理性能的吸引人的选择,特别是在技术复杂性或基础设施可用性可能限制先进转化系统实施的情境中。
因此,未来的研究应重点解决实验室实验与实际应用之间的差距。优先领域包括有前景的热化学过程的试点规模验证、改进反应器设计以实现稳定和连续运行,以及将转化路径整合到能够从农业残渣中生产多种能量载体和增值产品的生物精炼系统中。为了系统地推进本综述中确定的生物质转化路径的技术成熟度,需要超越实验室验证(技术成熟度4级)的逐步发展。这一发展包括:(i) 在相关操作条件下的验证(技术成熟度5级),使用实际原料和半集成系统测试技术;(ii) 在试点规模上展示集成过程(技术成熟度6级),包括转化单元的稳定和连续运行以及与能量生成系统的结合;(iii) 在实际操作环境中进行演示(技术成熟度7级),评估性能、可靠性和可扩展性。
在这些阶段中,生命周期评估(LCA)、技术经济分析(TEA)和环境性能评估的结合对于支持决策和比较不同技术至关重要。此外,开发系统的性能和操作参数的标准化报告框架将有助于提高可重复性并加速技术转移。需要注意的是,这些观察结果是基于本研究中分析的同行评审科学文献,可能无法完全反映当前的工业实施水平,这突显了需要更多关于高级阶段系统的文档记录。这种结构化的方法可以为连接实验室研究与分散式生物能源系统的实际应用提供清晰的途径。
5. 结论
本综述总结了通过热化学、生物化学和致密化途径对椰子和巴西莓残渣进行增值的最新进展。分析显示,热化学路径(尤其是热解和气化)在科学文献中占主导地位,而致密化过程为提高生物质残渣的能量密度和处理性能提供了更简单的解决方案。尽管存在多样性,但整体技术成熟度仍然有限,大多数系统仅通过实验室条件得到验证,很少有系统达到试点或功能演示阶段。这揭示了实验研究与实际部署之间的持续差距。
然而,所识别的多种转化路径证实了椰子和巴西莓残渣作为可再生能源和循环生物经济策略原料的巨大潜力。它们的增值不仅可以促进能源生产,还可以改善残渣管理并多元化农村价值链。未来的进展将取决于通过试点规模验证、技术经济评估以及能够从农业残渣中生成多种能量载体和增值产品的集成生物精炼方法来弥合实验室实验与实际应用之间的差距。
补充材料
以下支持信息可在此下载:https://www.mdpi.com/article/10.3390/pr14081314/s1
- 提供了基于文献来源的椰子和巴西莓残渣的 general 描述 [17,21,74,75];
- 表S1:椰子和巴西莓废物的化学组成 [16,18,19,20];
- 表S2:椰子和巴西莓残渣热化学表征的实验条件、关键参数和发现 [76,77,78,79];
- 表S3:关于椰子和巴西莓残渣转化技术及其估计技术成熟度(TRL)的研究数据集。包括生物质来源、转化技术、主要产品、副产品、相关结果和估计的技术成熟度 [14,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,80,81,82,83,84]。