Wskaźnik Carbon Relative Molar Mass jako nowe narzędzie oceny stabilności chemicznej i bezpieczeństwa środowiskowego biowęgla – CRMMTool

Konsorcjum realizujące projekt:

1. Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie – Lider
2. Sieć Badawcza Łukasiewicz – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii

Biowęgiel jest materiałem powstającym w procesie pirolizy biomasy, czyli jej termicznego rozkładu bez dostępu tlenu. Ze względu na zdolność do długotrwałego magazynowania węgla oraz szerokie możliwości zastosowania w rolnictwie i rekultywacji gleb, uznawany jest za jedno z obiecujących narzędzi wspierających ochronę klimatu i gospodarkę o obiegu zamkniętym. Jednocześnie coraz więcej badań wskazuje, że ocena jakości i bezpieczeństwa biowęgla wymaga uwzględnienia nie tylko jego właściwości użytkowych, ale również potencjalnych zanieczyszczeń chemicznych.

Szczególną uwagę zwracają lotne związki organiczne (LZO), które mogą być emitowane z biowęgla po jego wyprodukowaniu lub podczas przechowywania. Choć obecne systemy certyfikacji uwzględniają wybrane grupy zanieczyszczeń, takie jak wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, nadal brakuje jednoznacznych kryteriów oceny bezpieczeństwa związanych z emisją LZO. Co więcej, dostępne dane wskazują, że ich obecności nie można przewidywać wyłącznie na podstawie temperatury produkcji biowęgla.

Projekt ma na celu opracowanie nowych podstaw oceny bezpieczeństwa środowiskowego biowęgla poprzez wykorzystanie innowacyjnego wskaźnika CRMM (Carbon Relative Molar Mass). Parametr ten, wyznaczany na podstawie składu pierwiastkowego materiału, opisuje stopień przekształcenia chemicznego węgla podczas procesu pirolizy. Wstępne analizy sugerują, że CRMM może być powiązany z występowaniem potencjalnie niebezpiecznych lotnych związków organicznych.

Badania obejmą zarówno rzeczywiste biomasy roślinne, jak i modelowe mieszaniny podstawowych składników biomasy: ligniny, celulozy i hemicelulozy. Otrzymane biowęgle zostaną poddane szczegółowej charakterystyce chemicznej i strukturalnej, obejmującej analizę składu pierwiastkowego, powierzchni właściwej, porowatości, grup funkcyjnych oraz emisji lotnych związków organicznych.

Istotnym elementem projektu będzie wykorzystanie zaawansowanych metod analizy danych, w tym modeli opartych na drzewach decyzyjnych, pozwalających identyfikować złożone zależności między właściwościami surowców, warunkami procesu i bezpieczeństwem końcowego produktu. Integracja danych chemicznych, strukturalnych i emisyjnych umożliwi stworzenie pierwszej naukowej „mapy bezpieczeństwa biowęgla”, pozwalającej przewidywać jego stabilność i potencjalne ryzyko środowiskowe.

Wyniki projektu mogą przyczynić się do opracowania nowych standardów jakości i certyfikacji biowęgla, wspierając jego bezpieczne wykorzystanie w praktyce oraz dalszy rozwój technologii opartych na zrównoważonym gospodarowaniu zasobami biomasy.