Management of fly ash from biomass combustion

• Autorzy: Maj Izabella

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie popiołów ze spalania biomasy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The efficient management of biomass fly ash is a key factor for the circular economy. Fly ash is produced in large quantities during biomass combustion and may be utilized for various applications, for both environmental and financial benefits. The main limitation of biomass fly ash utilization is its unrecognized potential caused by a lack of consistent law regulations. In this paper, possible paths of biomass fly ash management are discussed. The compositions of 4 fly ashes derived from biomass combustion in Polish units are presented, together with 2 examples of phosphorous-rich ashes. The five most promising ways of management are elaborated: concrete and cement production, phosphorous recovery and fertilizers, composites, ceramics, and sorbents. The latest state-of-the-art research regarding each path is briefly reviewed and current law regulations are introduced. Limitations for the safe management of biomass ash are also discussed.

PL

Zagospodarowanie popiołów lotnych z biomasy jest ważnym elementem gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ). Popiół lotny powstaje W znacznych ilościach podczas spalania biomasy, a jego odpowiednie zagospodarowanie może przynieść zarówno korzyści dla środowiska, jak i oszczędności finansowe. Głównym ograniczeniem wykorzystania popiołów lotnych z biomasy jest brak odpowiednich uregulowań prawnych, co powoduje również słabe rozpoznanie możliwości użycia popiołów. W artykule przedstawiono składy 4 popiołów lotnych pochodzących ze spalania biomasy W polskich obiektach energetyki zawodowej oraz 2 przykłady popiołów szczególnie bogatych w fosfor. Omówiono pięć najbardziej obiecujących sposobów wykorzystania: produkcja betonów i cementu, odzysk fosforu i zastosowanie jako nawozy, składnik kompozytów, materiały ceramiczne oraz sorbenty. Przedstawiono aktualne regulacje prawne oraz dokonano krótkiego przeglądu najnowszych badań dotyczących poszczególnych ścieżek. Omówiono także ograniczenia w zakresie bezpiecznego zagospodarowania popiołów z biomasy.

Słowa kluczowe

EN

biomass; fly ash; waste management; ash

PL

biomasa; popiół lotny; gospodarka odpadami; popiół

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 1
• Strony: 75--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Maj Izabella

• Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0003-1802-1208

Bibliografia

• [1] Capela M.N., Cesconeto F.‘R., Pinto P.C., Tarelho L.A.C., Seabra M.P., Labrincha J.A.: Biomass Fly Ash 'Self-Hardened Adsorbent Monoliths for Methylene Blue Removal from Aqueous Solutions. Applied Sciences 2022, nr 12, doi: 10.3390/app12105134.
• [2] Castellanos A. G., Mawson H., Burke V Prabhakar P.. Fly—Ash Cenosphere/ Clay Blended CompOSites for Impact Resistant Tiles. Constr Build Mater 2017, nr 156, str. 307—313, doi:
• 10.1016/j.conbuild1nat.2017.08. 151.
• [3] Charpenteau C., Seneviratne R.,George A., Millan M. ,Dugwell D. R.,Kandiyoti R: Screening of Low Cost Sorbents for Arsenic and Mercury Capture 1n Gasification Systems. Energy & Fuels 2007, nr 21, doi: 10.102l/ef070026c.
• [4] Conte S.,Buonamico D. ,Magni T.,Arletti R., Dondi M., Guarini G, Zanelli C. Recycling of Bottom Ash from Biomass Combustion 1n Porcelain Stoneware Tiles: Effects on Technological Properties, Phase Evolution and Microstructure. J Eur Ceram Soc 2022, nr 42, str. 5153—5163, doi: 10.1016/J".J.eurceramsoc 2022 05.014.
• [5] Fiameni L.,Fahimi A. Marchesi C., Sorrentino G. P.,Zanoletti A., Moreira K., Valentim B. ,Predeanu, G., Depero L. E.,Bontempi E.: Phosphorous and Silica Recovery from Rice Husk Poultry Litter Ash: A
• Sustainability Analysis Using a Zero- Waste Approach. Materials 2021, nr 14
• [6] Ginting E.M. ,Motlan M., Sani R. A. Bukit, N, Bukit B.F. Utilization of Eco-Friendly Rice Husk Ash Waste - as Reinforcement'1n LDPE Thermoplastics. Ecological Engineering & Environmental Technology 2023, nr 24, str. 240—246, doi: 10. 12912/27197050/171867 '
• [7] GnatoWski A. Ulewicz M. ,Chyra M. Analysis of Changes m Thermomechanical Properties and Structure of Polyamide Modified With Fly Ash from Biomass Combustion. J Polym Environ 2018, nr 26, str. 647—654, doi: 10.1007/s10924-017-0975-8.
• [8] Gorbounov M., Petrovic B.,Ozmen S., Clough P. ,Masoudi Soltani, S.: Activated Carbon Derived from Biomass Combustion Bottom Ash as Solid Sorbent for C02 Adsorption. Chemical Engineering Research and Design 2023, nr 194, str 325—343, doi:10.1016/j.cherd.2023.04.057.
• [9] Kizinievic O., Kizinievic V.: Utilisation of Wood Ash from Biomass for the Production of Ceramic Products. Constr Build Mater 2016, nr 127, str. 264—273, doi:10.1016/j.conbuildmat.2016.09.124.
• [10] Kuźnia M., Zygmunt-Kowalska B., Szaj ding A., Magier, A., Stanik R., Gude M.: Comparative Study on ' Selected Properties of Modified Polyurethane Foam with Fly Ash. Int J — Mol Sci 2022, nr 23, doi:10.3390/ijms23179725.
• [11] Mapa instalacji zasilanych biomasą. Available at: https: //magazynhiomasa. pl/mapa-instalacj i-zasilanych biomasa/. Accessed on 03 January 2024.
• [12] Nagrockienė D. ,Daugėla A. Investigation into the Properties of Concrete Modified with Biomass Combustion Fly Ash. Constr Build Mater 2018, nr 174, str. 369—375, doi:10.1016/j. conbuildmat. 2018.04.125.
• [13] Odeyemi S. O., Atoyebi O. D. ,Kegbeyale O. S., Anifowose M. A. ,Odeyemi O. T.,Adeniyi A. G., Orisadare O. A: Mechanical Properties and Microstructure of High--Performance Concrete With Bamboo Leaf Ash as Additive. Clean Eng Technol 2022, nr 6, doi: 10.1016/j. clet. 2021.100352.
• [14] Olatoyan O. J. Kareem M.A. ,Adebanjo A. U, Olawale S. O. A. A,lao K. T. Potential Use of B1omass Ash as a Sustainable Alternative for Fly Ash'm Concrete Production: A Review. Hybrid Advances 2023, nr 4, doi:10.1016/j.hybadv.2023. 100076. „
• [15] Padhi R.S.,Patra R. K.,Mukharjee B.B ,Dey T. Influence of Incorporation of Rice Husk Ash and Coarse Recycled Concrete Aggregates on Properties of Concrete. Constr Build Mater 2018, nr 173, str. 289—297, doi:10.1016/j. conbuildmat. 2018 03. 270.
• [16] Pardo S., Bernal C., Abad M., Cano J., Ares A.: Fracture and Thermal Behaviour of Biomass Ash Polypropylene Composites. Journal of ThermOplastic Composite Materials 2014, nr 27, str 481—497, doi:10.1177/0892705712452740.
• [17] Pengthamkeerati P., Satapanaj aru T., Singchan 0.: Sorption of Reactive Dye from Aqueous Solution on Biomass Fly Ash. J Hazard Mater 2008, nr 153, str. 1149—1156, doi: 10. 1016/j.jhazmat.2007.09.074.
• [18] Porcino D.D., Mauriello F., Bonaccorsi L., Tomasello G., Paone E., Malara A.: Recovery of Biomass Fly Ash and HDPE in Innovative Synthetic Lightweight Aggregates for Sustainable Geotechnical Applications. Sustainability 2020, nr 12, doi:10.3390/su12166552.
• [19] Reczek L., Michel M.M., Świątkowski A., Tytkowska M., Trykowski G.: Studies on Lead(H) Sorption from Aqueous Solutions on Fly Ash from Combustion/Co-Combustion of Biomass. Engineering and Protection of Environment 2017, nr 20, str. 71—81, doi:10.17512/ios.2017.1.6. '
• [20] Reimann C., Ottesen R.T., Andersson M., Arnoldussen A., Koller F., Enghnaier P.: Element Levels in Birch and Spruce Wood Ashes —-—— Green Energy? Science of The Total Environment 2008, nr 393, str. 191—197, doi:10.1016/j.scitotenv.2008.01.015.
• [21] Stemann J., Peplinski B., Adam C.: Thermochemical Treatment of Sewage Sludge Ash With Sodium Salt Additives for Phosphorus Fertilizer Production — Analysis of Underlying Chemical Reactions. Waste Management 2015, nr 45, str. 385—390, doi:10.1016/j.Wasman.2015.07.029.
• [22] Sun J., Zhou H., Jiang H. ,Zhang W., Mao L.. Recycling Municipal Solid Waste Incineration Fly Ash in Fired Bricks: An Evaluation of Physical-Mechanical and Environmental Properties. Constr Build Mater 2021, nr 294, doi: 10. 1016/j. conbuildmat.2021. 123476.
• [23] Teng T., Elammaran J, Bakri M. K. Bin, Sia C. Law P.L., Baini R., Chong K.: Effect of Biomass Ash Mixture Composite on Sound Absorption. Mater Today Proc 2020, nr 29, str. 223—227, doi:10.l016/j.matpr.2020.05.533.
• [24] Uliasz-Bocheńczyk A., Pawluk A., Pyzalski M.: Characteristics of Ash from the Combustion of Biomass in Fluidized Bed Boilers. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2016, nr 32, str. 149—162, doi:10.1515/gospo— 2016-0029.
• [25] Xu,S., Zhou C., Fang H., Zhu W., Shi J., Liu G.: Synthesis of Ordered Mesoporous Silica from Biomass Ash and Its Application in COZ Adsorption. Environ Res 2023, nr 231, doi:10.1016/j.envres.2023.116070.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).