Kim, Jiwon;Jekal, Suk;Kim, Dong Hyun;Yoon, Chang-Min
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
/
v.30
no.2
/
pp.5-15
/
2022
In this study, heated tobacco biomass was prepared as an active material for supercapacitor device. Retrieved tobacco leaf from the heated tobacco was carbonized at various temperature(800/850/950℃). Carbonized tobacco leaf material synthesized at 850℃ exhibited the highest C/O ratio, indicating the finest carbon quality. In addition, polypyrrole was coated onto the carbonized leaf material for increasing the electrochemical performance via low-temperature polymerization method. As-synthesized carbonized leaf material at 850℃(CTL-850)-based electrode and polypyrrole-coated carbonized leaf material(CTL-850/PPy)-based electrode displayed outstanding specific capacitances of 100.2 and 155.3F g-1 at 1 A g-1 with opertaing window of -1.0V and 1.0V. Asymmetric supercapacitor device, assembled with CTL-850 as the negative electrode and CTL-850/PPy as the positive electrode, manifested specific capacitance of 31.1F g-1(@1 A g-1) with widened operating voltage window of 2.0V. Moreover, as-prepared asymmetric supercapacitor device was able to lighten up the RED Led (1.8V), suggesting the high capacitance and extension of operating voltage window. The result of this research may help to pave the new possibility toward preparing the effective energy storage device material recycling the biomass.
Background: Because of climate change, interest in the development of carbon pools has increased. In agricultural ecosystems, which can be more intensively managed than forests, measures to control carbon dioxide ($CO_2$) emission and absorption levels can be applied relatively easily. However, crop residues may be released into the atmosphere by decomposition or combustion. If we can develop scientific management techniques that enable these residues to be stocked on farmland, then it would be possible to convert farmlands from carbon emission sources to carbon pools. We analyzed and investigated soil respiration (Rs) rate characteristics according to input of carbonized residue of red peppers (Capsicum annuum L.), a widely grown crop in Korea, as a technique for increasing farmland carbon stock. Results: Rs rate in the carbonized biomass (CB) section was $226.7mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$, which was 18.1% lower than the $276.9mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ from the red pepper residue biomass (RB) section. The Rs rate of the control was $184.1mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$. In the following year, Rs in the CB section was $204.0mg\;CO_2\;m{-2}h^{-1}$, which was 38.2% lower than the $330.1mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ from the RB section; the control emitted $198.6mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$. Correlation between Rs and soil temperature ((Ts) at a depth of 5 cm) was $R^2=0.51$ in the RB section, which was higher than the other experimental sections. A comparison of annual decomposition rates between RB and CB showed a large difference, 41.4 and 9.7%, respectively. The results showed that carbonization of red pepper residues reduced the rates of decomposition and Rs. Conclusions: The present study confirmed that the Rs rate can be reduced by carbonization of residue biomass and putting it in the soil and that the Rs rate and Ts (5 cm) were positively correlated. Based on the results, it was determined that approximately $1.2t\;C\;ha^{-1}$ were sequestered in the soil in the first year and $3.0t\;C\;ha^{-1}$ were stored the following year. Therefore, approximately $1.5t\;C\;ha^{-1}year^{-1}$ are expected to be stocked in the soil, making it possible to develop farmlands into carbon pools.
Park, Woo-Kyun;Kim, Gun-Yeob;Lee, Sun-Il;Shin, Joung-Du;Jang, Hee-Young;So, Kyu-Ho
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
/
v.47
no.5
/
pp.381-389
/
2014
$NH_4$-N contents in the soil treated were relatively high in the initial stages, but rapidly decreased at 124 days after treatment. $NO_3$-N contents were shown to be opposite patterns of $NH_4$-N contents. $CO_2$ emissions in the non-treatment and Carbonized rice hull treatment with application of NPK fertilizers decreased by 43.7 and 21.9% relative to the non-application of NPK fertilizer plot except 5.4% increasement in the pig manure compost treatment. $N_2O$ emissions of the non-application, the Expander rice hull application, and bio-char treatment increased by 90, 25, and 21.4%, respectively, but decreased by 54.2% in the pig manure compost treatment applied with NPK fertilizers compared with the NPK fertilizer non-application plot.
In this work, highly porous carbons were prepared by chemical activation of carbonized biomass-derived aerogels. These aerogels were synthesized from watermelon flesh using a hydrothermal reaction. After carbonization, chemical activation was conducted using potassium hydroxide to enhance the specific surface area and microporosity. The micro-structural properties and morphologies were measured by X-ray diffraction and scanning electron microscopy, respectively. The specific surface area and microporosity were investigated by $N_2$/77 K adsorption-desorption isotherms using the Brunauer-Emmett-Teller method and Barrett-Joyner-Halenda equation, respectively. Hydrogen storage capacity was dependent on the activation temperature. The highest capacity of 2.7 wt% at 77 K and 1 bar was obtained with an activation temperature of $900^{\circ}C$.
Yoon-Jung Shin;Dae-Yeon Song;Eun-Ju Lee;Jae-Won Lee
Applied Chemistry for Engineering
/
v.34
no.2
/
pp.153-160
/
2023
In this study, biochar was produced from biomass waste, and its methylene blue adsorption capacity was evaluated. The major components of the biomass were cellulose, hemicellulose, and lignin. Ash content was high in waste wood. Carbonization yield decreased as carbonization temperature increased, as did hydrogen and oxygen content, but carbon content increased. Increased carbonization temperature also increased the specific surface area and micropores of biochar. At 600 ℃, biochar had the highest specific surface area (216.15~301.80 m2 /g). As a result of methylene blue adsorption on biochar carbonized at 600 ℃, oak, waste wood, and pruned apple tree branches fit the Freundlich model, while pruned peach tree branches fit the Langmuir model. In the adsorption kinetics of methylene blue on biochar, oak and pruned peach tree branches fit a pseudo-first-order model, while waste wood and pruned apple tree branches fit a pseudo-second-order model.
Torrefaction and hydrothermal carbonization (HTC) are productive methods to reclaim energy from lignocellulosic biomass. The hydrophobic, homogenized, energy dense and carbon rich solid fuel can be obtain from torrefaction and hydrothermal carbonization. Dead leaves were carbonized in a stainless steel reactor of volume 200 ml with torrefaction ($250-270^{\circ}C$) for 120 minutes and hydrothermal carbonization ($200-250^{\circ}C$) for 30 minutes, with mass yield solid fuel ranging from 57-70% and energy content from 16.81MJ/kg to 22.01 MJ/kg compare to the biomass. The char produced from torrefaction process possess high energy content than hydrothermal carbonization. The highest energy yield of 89.96% was obtained by torrefaction at $250^{\circ}C$. The energy densification ratio fluctuated in between 1.15 to 1.30. On the basis of pore size distribution of the chars, the definition of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) was used as a classification standard. The pore diameter was ranging within 11.09-19 nm which play important role in water holding capacity in soil. Larger pores can hold water and provide passage for small pores. Therefore, it can be concluded that high pore size char can be obtained my HTC process and high energy content char of 22.01 MJ/Kg with 34.04% increase in energy can be obtain by torrefaction process.
Fathy, Nady A.;Girgis, Badie S.;Khalil, Lila B.;Farah, Joseph Y.
Carbon letters
/
v.11
no.3
/
pp.224-234
/
2010
Four activated carbons were produced by two-stage process as followings; semi-carbonization of indigenous biomass waste, i.e. cotton stalks, followed by chemical activation with KOH under various activation temperatures and chemical ratios of KOH to semi-carbonized cotton stalks (CCS). The surface area, total pore volume and average pore diameter were evaluated by $N_2$-adsorption at 77 K. The surface morphology and oxygen functional groups were determined by SEM and FTIR, respectively. Batch equilibrium and kinetic studies were carried out by using a basic dye, methylene blue as a probe molecule to evaluate the adsorption capacity and mechanism over the produced carbons. The obtained activated carbon (CCS-1K800) exhibited highly microporous structure with high surface area of 950 $m^2/g$, total pore volume of 0.423 $cm^3/g$ and average pore diameter of 17.8 ${\AA}$. The isotherm data fitted well to the Langmuir isotherm with monolayer adsorption capacity of 222 mg/g for CCS-1K800. The kinetic data obtained at different concentrations were analyzed using a pseudo-first-order, pseudo-second-order and intraparticle diffusion equations. The pseudo-second-order model fitted better for kinetic removal of MB dye. The results indicate that such laboratory carbons could be employed as low cost alternative to commercial carbons in wastewater treatment.
Choi, Min Sung;Park, Sulki;Lee, Hyunjoo;Park, Ho Seok
Carbon letters
/
v.25
/
pp.103-112
/
2018
Hierarchically porous, chemically activated carbon materials are readily derived from biomass using hydrothermal carbonization (HTC) and chemical activation processes. In this study, empty fruit bunches (EFB) were chosen as the carbon source due to their sustainability, high lignin-content, abundance, and low cost. The lignin content in the EFB was condensed and carbonized into a bulk non-porous solid via the HTC process, and then transformed into a hierarchical porous structure consisting of macro- and micropores by chemical activation. As confirmed by various characterization results, the optimum activation temperature for supercapacitor applications was determined to be $700^{\circ}C$. The enhanced capacitive performance is attributed to the textural property of the extremely high specific surface area of $2861.4m^2\;g^{-1}$. The prepared material exhibited hierarchical porosity and surface features with oxygen functionalities, such as carboxyl and hydroxyl groups, suitable for pseudocapacitance. Finally, the as-optimized nanoporous carbons exhibited remarkable capacitive performance, with a specific capacitance of $402.3F\;g^{-1}$ at $0.5A\;g^{-1}$, a good rate capability of 79.8% at current densities from $0.5A\;g^{-1}$ to $10A\;g^{-1}$, and excellent life cycle behavior of 10,000 cycles with 96.5% capacitance retention at $20A\;g^{-1}$.
Kim, HuiSeon;Yun, Seok-In;An, NanHee;Shin, JoungDu
Korean Journal of Environmental Agriculture
/
v.39
no.3
/
pp.171-177
/
2020
BACKGROUND: Recently, biomass conversion from agricultural wastes to carbon-rich materials such as biochar has been recognized as a promising option to maintain or increase soil productivity, reduce nutrient losses, and mitigate greenhouse gas emissions from the agro-ecosystem. This experiment was conducted to select an optimum conditions for enhancing the NH4-N adsorption capacity of rice hull activated biochar. METHODS AND RESULTS: For deciding the proper molarity of KOH for enhancing its porosity, biochars treated with different molarity of KOH (0, 1, 2, 4, 6, 8) were carbonized at 600℃ in the reactor. The maximum adsorption capacity was 1.464 mg g-1, and an optimum molarity was selected to be 6 M KOH. For the effect of adsorption capacity to different carbonized temperatures, 6 M KOH-treated biochar was carbonized at 600℃ and 800℃ under the pyrolysis system. The result has shown that the maximum adsorption capacity was 1.76 mg g-1 in the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ of pyrolysis temperature, while its non-treated biochar was 1.17 mg g-1. The adsorption rate in the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ was increased at 62.18% compared to that of the control. Adsorption of NH4-N in the rice hull activated biochar was well suited for the Langmuir model because it was observed that dimensionless constant (RL) was 0.97 and 0.66 at 600℃ and 800℃ of pyrolysis temperatures, respectively. The maximum adsorption amount (qm) and the bond strength constants (b) were 0.092 mg g-1 and 0.001 mg L-1, respectively, for the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ of pyrolysis. CONCLUSION: Optimum condition of rice hull activated biochar was 6M KOH at 600℃ of pyrolysis temperature.
Increasing rice grain yield is critical for feeding rapid increasing of Asian population. However, global warming effect may be negative for sustainable rice production. Therefore it is essential to develop technologies not only for increasing grain yield but also for reducing global warming effect. Biochar, which is carbonized biomass, has a great potential of carbon sequestration and soil quality improvement, which can contribute grain yield increasing. In this study, rice yield responses to biochar application on the rice cropping system were evaluated with field experiments under different water management practices at the research farm of the University of Missouri-Columbia Delta Research Center, Portageville, MO. Biochar (i.e., $4Mg\;ha^{-1}$) was produced using field scale pyrolyzer and incorporated into the field 4 months prior to planting. Rice was grown under three different water management practices. Result showed that no significant yield difference was found in the biochar application plots compared to rice hull and control plots from the 2 years field study at the very fertile soil. However, rainfed management results in severe reduction of yield. Research concludes that the biochar application does not significantly influence on rice yield increasing especially for very fertile soils.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.