Project verandert olijfafval in supercondensatoren

Samenvatting

Het CARBON+-project in Spanje transformeerde olijfafval succesvol in actieve kool, wat de efficiëntie ervan als supercondensatormateriaal, effectiviteit in afvalwaterbehandeling en het vermogen om de levensduur van pekel in olijfverwerking te verlengen, aantoonde. Het project, een gezamenlijke publiek-private onderneming, werd ondernomen door Greene Enterprise, Aceitunas Serpis, de Universiteit van Alicante en Aitex, en had als doel pyrolyse te gebruiken om op economische wijze hoogwaardige actieve kool te produceren uit olijfverwerkingsresten.

Een project in Spanje heeft met succes olijfafval omgezet in actieve kool met uiteenlopende toepassingen.

Aan het einde van de onderzoeksperiode heeft het CARBON+-project, een gezamenlijke publiek-private onderneming, de efficiëntie van het product als een supercondensator materiaal, de effectiviteit ervan bij de behandeling van afvalwater en het feit dat het de levensduur van pekelwater bij de verwerking van olijven verlengt.

Het project werd in 2022 gelanceerd binnen het programma voor strategische projecten in samenwerking met het Valenciaanse Innovatieagentschap van de regionale overheid van de regio Valencia en werd medegefinancierd door de Europese Unie. Het werd uitgevoerd door Greene Enterprise, Aceitunas Serpis, de Universiteit van Alicante en Aitex.

Het werk werd uitgevoerd in Greene's pilot plant in het industriepark van Elche met behulp van olijfverwerkingsresidu geleverd door Serpis, een tafelolijvenproducent. Het residu bestaat voornamelijk uit olijfpitten en pekel, de primaire afvalproducten van de olijfsector, verkregen na de verwerking van Manzanilla en Hojiblanca tafelolijven.

Ondanks uitgebreid onderzoek in de afgelopen jaren naar de toepassing van de principes van de circulaire economie op de olijfolie- en tafelolijvenindustrie, belandt het overgrote deel van het afval nog steeds op stortplaatsen.

Het uiteindelijke doel van het CARBON+-project was om deze afvalstoffen met behulp van pyrolyse om te zetten in hoogwaardige actieve kool via een economisch haalbaar industrieel proces.

Dit werd bereikt en er werd actieve kool met een specifiek oppervlak van 1,440 vierkante meter per gram geproduceerd. Omdat een van de meest bruikbare eigenschappen van actieve kool zijn adsorptiecapaciteit is (de hechting van atomen, ionen of moleculen van een gas, vloeistof of opgeloste vaste stof aan een oppervlak), geldt: hoe groter het oppervlak, hoe effectiever de koolstof in dergelijke toepassingen.

Naast de succesvolle ontwikkeling van dit proces werden drie belangrijke industriële toepassingen onderzocht om de potentiële eindwaarde van actieve kool te evalueren.

De eerste methode maakt gebruik van de hoge adsorptiekracht van het product om zwevende organische stoffen en fenolische verbindingen te verwijderen die in de gebruikte pekel van de olijvenfermentatie zijn opgelost.

Hierdoor kan de pekel direct worden hergebruikt binnen de olijfverwerkende industrie, waardoor afval en bijbehorende kosten worden verminderd. De actieve kool van het project was in deze hoedanigheid effectiever dan commerciële alternatieven, waarbij een hoger polyfenolgehalte werd verwijderd vanwege de grotere porositeit.

In een gerelateerde toepassing bleek actieve kool effectief te zijn bij het verwijderen van geuren in afvalwaterzuivering. Dit werd aangetoond door het product te testen tegen fermentatiepekel, textielafvalwater en standaard stedelijk afvalwater van een actieve zuiveringsinstallatie.

Ten slotte werd de verkregen actieve kool beoordeeld op zijn potentiële gebruik in supercondensatoren voor energieopslag. De laatste jaren is er hernieuwde interesse in het gebruik van actieve kool in energieopslag en ze blijven een sterke kandidaat in de zoektocht naar poreuze materialen die de waterstofeconomie mogelijk kunnen maken.

Koolstofgebaseerde supercondensatoren bestaan ​​uit twee poreuze koolstofelektroden met een groot specifiek oppervlak, ondergedompeld in een elektrolyt en gescheiden door een membraan.

De energieopslag is volledig elektrostatisch en daarom onschadelijk voor de integriteit en stabiliteit van de elektroden. Hierdoor kan de supercondensator tot 100,000 laad-ontlaadcycli uitvoeren met een elektrolytverslechteringssnelheid van minder dan 10 procent, wat dergelijke energieopslag zeer wenselijk maakt in toepassingen zoals elektrische voertuigen.

Er werd aangetoond dat elektroden gemaakt van het materiaal van het project vergelijkbare prestaties leverden als elektroden gemaakt van commerciële actieve kool, met iets lagere prestaties.

De elektrochemische prestatie verbeterde na het wassen van de actieve kool met zoutzuur en het modificeren van de oppervlaktechemie door middel van thermische behandeling. De onderzoekers concludeerden dat de prestatie die in dit stadium werd bereikt, voldoende hoog was om verder onderzoek en ontwikkeling te rechtvaardigen.

Deze conclusie werd ook getrokken met betrekking tot het project als geheel. Greene stelde: ​"Kortom, deze resultaten onderstrepen het potentieel van actieve kool in verschillende toepassingen, wat zal bijdragen aan het onderzoek naar de economische haalbaarheid van het opschalen van het proces naar industrieel niveau door beide bedrijven.”

• Tijdschrift voor energieopslag
• Greene