Oxygen dynamics in smouldering combustion: Impacts on reaction zones and biochar production
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Notice bibliographique
Résumé
Smouldering has been widely applied as a cost-effective technology for soil remediation and waste treatment. However, its potential as a thermochemical process for producing high-value products (e.g., biochar), remains underexplored. In particular, the mechanisms governing reaction zone dynamics and the competition between oxidation and pyrolysis for biochar production in self-sustained smouldering require further investigation. This study addresses this knowledge gap through: (1) smouldering experiments across a range of inlet oxygen mass fractions, i.e., = 0.02 – 0.23, using a mixture of sand and crushed walnut shell as the fuel bed and (2) various analytical models to predict smouldering and cooling velocities based on energy distribution, leading to self-sustained biochar production. Altogether, this study demonstrates how oxygen strongly influenced key parameters such as smouldering velocity, temperature profile evolution, and energy distribution. The smouldering experiments were self-sustained at ≥ 0.03. By increasing from 0.03 to 0.23, the average smouldering velocity increased from 0.22 to 0.78 cm min -1 , respectively, and the average cooling velocity increased from 0.13 to 0.25 cm min -1 , respectively. Oxygen dilution led to a super-adiabatic condition near ≈ 0.06. At < 0.06 biochar production was achieved due to the limited availability of oxygen, which altered the energy distribution and shifted oxidation reactions behind peak temperatures. Altogether, this study provides valuable insights into key dynamics that further our understanding of smouldering science, which can be used to harness applied smouldering for sustainable production of high-value products like biochar.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 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) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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