Park, Gi-Young;Kang, Seok-Ho;Kim, In-Gu;Lim, Cheol-Soo;Kim, Jae-Man;Cho, Yong-Seok;Lee, Seong-Wock
Journal of ILASS-Korea
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v.19
no.3
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pp.115-122
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2014
As a demand for an automobile increases, air pollution and a problem of the energy resources come to the fore in the world. Consequently, governments of every country established ordinances for green-house gas reduction and improvement of air pollution problem. Especially, as international oil price increases, engine using clean energy are being developed competitively with alternative transportation energy sources development policy as the center. Bio ethanol, one of the renewable energy produced from biomass, gained spotlight for transportation energy sources. Studies are in progress to improve fuel supply methods and combustion methods which are key features, one of the engine technologies. DI(Direct Injection), which can reduce fuel consumption rate by injecting fuel directly into the cylinder, is being studied for Green-house gas reduction and fuel economy enhancement at SI(Spark Ignition). GDI(Galoine Direct Injection) has an advantage to meet the regulations for fuel efficiency and $CO_2$ emissions. However it produces increased number of ultrafine particles, that yet received attention in the existing port-injection system, and NOX. As fuel is injected into the cylinder with high-pressure, a proper injection strategy is required by characteristics of a fuel. Especially, when alcohol type fuel is considered. In this study, we tried to get a base data bio-ethanol mixture in GDI, and combustion for optimization. We set fuel mixture rate and fuel injection pressure as parameters and took a picture with a high speed camera after gasoline-ethanol mixture fuel was injected into a constant volume combustion chamber. We figured out spraying characteristic according to parameters. Also, we determine combustion characteristics by measuring emissions and analyzing combustion.
A microbial fuel cell is a noble green technology generating electricity from biomass and is expected to find applications in a real world. One of main hurdles to this purpose is the low power density. In this study, we constructed a prototype microbial fuel cell using Proteus vulgaris to study the effect of various reaction conditions on the performance. Main focus has been made on the modification of the anode with electropolymerized polypyrrole (Ppy). A dramatic power enhancement was resulted from the Ppy deposition onto the reticulated vitreous carbon (RVC) electrode. Our obtained maximum power density of 1.2 mW cm-3 is the highest value among the reported ones for the similar system. Further power enhancement was possible by increasing the ionic strength of the solution to decrease internal resistance of the cell. Other variables such as the deposition time, kinds of mediators, and amount of bacteria have also been examined.
MILD combustion has been successfully applied to gaseous fuels and few commercial systems are now in operation. Extending MILD combustion applicability to solid fuel of sawdust is the focus of the present work. The MILD combustion furnace at the University of Adelaide in Australia was used in this study. A measurement of $O_2$ and CO emissions have been carried out in parallel with consideration of NOx emission and compared in each modes of conventional natural gas combustion, natural gas MILD combustion, NOx emission in natural gas MILD combustion mode can be reduced to 20% in comparison with conventional combustion. Emission in cases of air carrying sawdust combustion and $CO_2$ carrying sawdust combustion were also compared. Air and $CO_2$ were sued as a carry gas for the sawdust. It was found that MILD conditions are possible for sawdust particles of less than $355{\mu}m$ without additional air pre-heating. It was also found that when using $CO_2$ as the carry gas the flame inside the furnace was not visible anymore and that NOx emission dropped to less than two folds.
Kang, Byeol;Lee, Yongwoon;Ryu, Changkook;Yang, Won
Clean Technology
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v.23
no.1
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pp.73-79
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2017
Recently usage of biomass is increased in pulverized coal power plants for reduction of $CO_2$ emission. Many problems arise when thermal share of the biomass is increased, and milling of the biomasses is one of the most important problems due to their low grindability when existing coal pulverizer is used. Grindability of coal can be measured through the HGI (Hardgrove grindability index) equipment as a standard, but method of measuring biomass grindability has not been established yet. In this study, grinding experiment of coal and biomass was performed using a lab-scale ball mill. One type of coal (Adaro coal) and six biomasses (wood pellet (WP), empty fruit bunch (EFB), palm kernel shell (PKS), walnut shell (WS), torrefied wood chip (TBC) and torrefied wood pellet (TWP)) were used in the experiment. Particle size distributions of the fuels were measured after being milled in various pulverization times. Pulverization characteristics were evaluated by portion of particles under the diameter of $75{\mu}m$. As a result, about 70% of the TBC and TWP were observed to be pulverized to sizes of under $75{\mu}m$, which implies that they can be used as alternative biomass fuels without modification of the existing mill. Other biomass was observed to have low grindability compared with torrefied biomass. Power consumption of the mill for various fuels was measured as well, and the results show that lower power was consumed for torrefied biomasses. This result can be used for characterization of biomass as an alternative fuel for pulverized coal power plants.
In this study, torrefaction was performed to improve fuel properties of Larch. The optimal condition for torrefaction was investigated by response surface methodology. The torrefaction temperature and time ranged $220{\sim}280^{\circ}C$ and 20~80 min, respectively. As the torrefaction temperature and time increased, the carbon content of torrefied biomass increased from 49.36 to 56.65%, while its hydrogen and oxygen contents decreased from 5.56 to 5.48% and from 37.62 to 31.67%, respectively. The weight loss and calorific value increased with SF, while energy yield decreased. At the severe torrefaction condition (SF 7), the weight loss and calorific value were 26.58% and 22.30 MJ/kg, respectively. The energy contained in torrefied biomass increased to 20.41%, when compared with the untreated biomass. As the torrefaction severity increased, the energy yield decreased due to the relatively high weight loss of biomass. Therefore, the highest energy yield was obtained at high calorific value and low weight loss of biomass (SF 5.72).
Recently, densified fuels from biomass are widely used North America and Europe as a regenerable and clean bioenergy. Compaction of sawdust of poplars(Populus tomentiglandulosa and Populus davidiana) with starch glue for densified fuel were studied. Calorific and elemental analysis were carried out to assess these species as fuel. Hot-press process was used and compaction was performed under temperatures from 120 to $160^{\circ}C$ and at pressure of 50kgf/$cm^2$ for prescribed time. Densified fuels were evaluated by its specific gravities, compressive strengths and fines. In the case of with-glue system, when the press temperature is $160^{\circ}C$ and press time is above 7.5 minutes, densified fuels with fines less than 5% can be produced. On the contrary, in the case of without-glue system, densified fuels with fines less than 5% can be produced by controlling the press conditions and the moisture content of sawdust.
Depletion of petroleum increased the need of alternative energy and chemical resources. Biomass, a renewable resource, can be transformed to bioenergy and biomaterials, and the materials from biomass will ultimately substitute petroleum based energy and chemical compounds. In this perspective, production of C4-C6 compounds for bioenergy and biomaterials are described for understating of current research progress. n-Butanol and n-butyric acid, the major C4 compounds, are produced by Clostridium tyrobutyricum, Clostridium beijerinckii, and Clostridium acetobutylicum. n-Hexanoic acid, a typical C6 compound, is produced by Clostridium kluyveri and Megasphaera elsdenii. Reported maximum amount of n-butanol, n-butyric acid and n-hexanoic acid was 21, 55, and 19 g/L, respectively, and extraction of these C4-C6 compounds are induced increase production by those anaerobic bacteria. In addition, a new bacterium Clostridium sp. BS-1 produced 5 g/L of n-hexanoic acid using galactitol.
Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas have played an important role of synthesizing the valuable chemical compound, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuels and chemical production. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C/min$ in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor were use to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, CO2, H2 and a small fraction of C1-C4 hydrocarbons.
Kim, Hee Joon;Kasadani, Yuichi;Li, Liuyun;Shimizu, Tadaaki;Kim, Lae-Hyun
Journal of Energy Engineering
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v.21
no.4
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pp.373-377
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2012
Among the fossil fuels, the brown coal is a great deal of resources. However, it is hardly used due to the high moisture content and low calorific value. It has both the week points such as spontaneous combustion and high volatile content and the strong points such as the low-sulfur and low ash content. If we overcome these week points, the using amount of brown coal would be increased. Also, it is well known that biomass is one of the important primary renewable energy sources because of carbon neutral energy. Furthermore, the utilization of biomass has been more and more concerned with the depletion of fossil fuel sources as well as the global warming issues. Combustion and thermal decomposition of biomass is one of the more promising techniques among all alternatives proposed for the production of energy from biomass. In this study, combustion of brown coals and mushroom waste was done. Mass change of samples and emission of hydrocarbon components were measured. As the results, we obtained combustion rate constant. Also activation energy was calculated in char combustion step. Hydrocarbon components were more generated in low oxygen concentration than high. Emission amount of hydrocarbon components in mushroom waste was significantly increased comparing to brown coal.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.56
no.1
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pp.89-99
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2014
The cultivation of biomass crops is now global demand for decreasing emissions of carbon dioxide ($CO_2$) from fossil fuel. Miscanthus species have been studied as a suitable crop for biomass production, due to its characteristics of fast growth and high biomass. In Korea, Miscanthus species have gained wide attention as an option for biomass production alternative to fossil fuels, recently. New strain of giant Miscanthus has been developed and two large trial sites for the giant Miscanthus production were built in the lower reaches of the Geum River. To evaluate the ecological influence of the giant Miscanthus as an bioenergy crop for the future, we investigated the impact of the construction of the giant Miscanthus production fields on the biota and also compared it with biota in paddy fields near the study sites. The biota including plants, amphibians, reptiles, mammals, avifauna, insects, and bugs was investigated. The plant diversity of the giant Miscanthus production fields was poorer than the paddy fields because the high height of the giant Miscanthus might hinder the growth of other plants. However, the giant Miscanthus production fields serves habitat to animals, leading to rich diversity of animals including avifauna, insects, and bugs. The rich diversity of the animals in the giant Miscanthus production fields coincides with the fact that the giant Miscanthus was grown without any pesticide, herbicide, and fertilizer. This study showed that the giant Miscanthus can influence on biota and further long term study is needed to elucidate the interaction between the diversity of biota and the giant Miscanthus.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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