Synchrotron X-ray microtomography and multifractal analysis for the characterization of pore structure and distribution in softwood pellet biochar
Notice bibliographique
Résumé
Biochar pores in the micrometer range (1-100 µm) derive from cellular structures of the plant biomass subjected to pyrolysis or can be the result of mechanical processing, such as pelleting. In this study, synchrotron X-ray microtomography was used to investigate the internal pore structure of softwood pellet biochar produced by slow pyrolysis at 550 and 700 °C. The microtomographic data sets consisted of 2025 images of 2560 × 2560 voxels with a voxel side length of 0.87 µm. The three-dimensional reconstructions revealed that pelleting and pyrolysis significantly altered the pore structures of the wood feedstock, creating a network of connected pores between fragments that resembled the wood morphology. While higher pyrolysis temperature increased the specific surface area (as determined by BET nitrogen adsorption), it did not affect the total observed porosity. Multifractal analysis was applied to assess the characteristics of the frequency distribution of pores along each of the three dimensions of reconstructed images of five softwood pellet biochar samples. The resulting singularity and Rényi spectra (generalized dimensions) indicated that the distribution of porosity had monofractal scaling behavior, was homogeneous within the analyzed volumes and consistent between replicate samples. Moreover, the pore distributions were isotropic (direction-independent), which is in strong contrast with the anisotropic pore structure of wood. As pores at the scale analyzed in this study are relevant, for example, for the supply of plant accessible water and habitable space for microorganisms, our findings combined with the ability to reproduce biochar with such pore distribution offer substantial advantages in various biochar applications. SUPPLEMENTARY INFORMATION: The online version contains supplementary material available at 10.1007/s42773-021-00104-3.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».