Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν δείγματα σκωρίας που προέρχεται από την
υαλοποίηση της βιομάζας κατά τη διάρκεια της καύσης της σε καυστήρα για
ηλεκτροπαραγωγή και συγκρίθηκαν με τέφρα πυθμένα από καύση ελαιοπυρήνα, με
σκοπό να χαρακτηριστούν ορυκτολογικά-ορυκτοχημικά και περιβαλλοντικά. Ο
ποιοτικός ορυκτολογικός χαρακτηρισμός έγινε με τη χρήση περιθλασιμετρίας
ακτινών X (XRD) και με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και ο
ορυκτοχημικός με σημειακές αναλύσεις με χρήση συστήματος μικροανάλυσης με τη
μέθοδο διασποράς ενέργειας ακτίνων Χ (Energy Dispersive System - EDS) στο
ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Ορυκτολογικά και ορυκτοχημικά προέκυψε ότι σε όλα τα δείγματα σκωριών της
βιομάζας προσδιορίστηκε άμορφη (υελώδης) φάση και κρυσταλλικές φάσεις χαλαζία
χριστοβαλίτη και βολλαστονίτη. Οι σκωρίες που προκύπτουν κατά την
ηλεκτροπαραγωγή από βιομάζα λόγω της υαλοποίησης τέφρας και καύσιμου
ελαιοπυρήνα μοιάζουν, ορυκτοχημικά και ορυκτολογικά, με την αντίστοιχη τέφρα
πυθμένα. Πέρα της υέλου, παρατηρήθηκαν οι ορυκτολογικές φάσεις συλβίτη και
αρκανίτη οι οποίες είναι οι κύριες ορυκτολογικές φάσεις αλκαλίων. Τα δείγματα
σκωρίας της βιομάζας είναι υλικό υαλοποίησης που προκαλείται από αλκάλια αλλά
και υαλοποίησης προκαλούμενης από τήγμα πυριτίου αλλά και συσσωμάτωσης από
τη συσσώρευση αλάτων καλίου και φωσφόρου και την αντίδραση του φωσφορικού
καλίου με Si και Ca για τη δημιουργία πυριτικών ενώσεων. Ακόμη, η ορυκτολογική
φάση χαλαζία αυξάνει τη θερμοκρασία παραμόρφωσης και κατ’ επέκταση οδηγεί
στην σύντηξη των πυριτικών συστατικών. Επίσης, τα δείγματα σκωρίας της βιομάζας
βρέθηκαν θρεπτικά φυτικά συστατικά όπως το MgO , P2O5 , K2O, SO4. Έτσι η σκωρία
που παράγεται από την καύση της βιομάζας δύναται πιθανόν να χρησιμοποιηθεί ως
εδαφοβελτιωτικό σε εδάφη καθώς περιέχει τα θρεπτικά συστατικά φωσφόρο , κάλιο, χλώριο και θείο. Συμπερασματικά, η κατάλληλη αξιολόγηση και αξιοποίηση της
σκωρίας από καύση βιομάζας δύναται να συμβάλει στο μοντέλο της κυκλικής
οικονομίας.
(EL)
In this study, we investigated slag samples resulting from the vitrification of biomass
during its combustion for electricity generation and compared them with bottom ash
from oil kernel combustion. The goal was to characterize these samples in terms of
mineralogy, mineral chemistry, and environmental impact. Qualitative mineralogical
characterization was conducted using X-ray diffractometry (XRD) and scanning
electron microscopy (SEM), along with spot analyses utilizing an Energy Dispersive
System (EDS) in the electron microscope.
All biomass slag samples were found to contain an amorphous (glassy) phase, along
with crystalline phases of quartz, cristobalite, and wollastonite. The slags produced
from biomass power generation through the vitrification of ash and biomass fuel
exhibited similarities to the corresponding bottom ash in both mineral chemistry and
mineralogical compositions. In addition to the glassy phase, mineralogical phases such
as sylvite and arcanite were observed, which are the primary alkali mineralogical
phases.
The biomass slag samples demonstrated characteristics of alkali-induced vitrification,
silica melt-induced vitrification, and agglomeration due to the accumulation of
potassium and phosphorus salts. The reaction of potassium phosphate with silicon
and calcium led to the formation of silicate compounds. Furthermore, the presence of
the quartz phase increased the deformation temperature, thereby contributing to the
fusion of silicate components.
Additionally, the biomass slag samples contained essential plant nutrients such as
MgO, P2O5, K2O, and SO4. This suggests that the slag produced from biomass
combustion has the potential to be used as an alternative soil fertilizer, providing
nutrients like phosphorus, potassium, chlorine, and sulfur. In conclusion, the
appropriate evaluation and utilization of slag from biomass combustion can
significantly contribute to the circular economy framework.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
