Encapsulation of phase change materials using rice-husk-char

This paper explored a new approach to prepare phase change microcapsules using carbon-based particles via Pickering emulsions for energy storage applications. Rice-husk-char, a by-product in biofuel production, containing 53.58 wt% of carbon was used as a model carbon-based material to encapsulate hexadecane. As a model phase change material, hexadecane was emulsified in aqueous suspensions of rice-husk-char nanoparticles. Water soluble polymers poly(diallyldimethyl-ammonium chloride) and poly(sodium styrene sulfonate) were used to fix the rice-husk-char nanoparticles on the emulsion droplets through layer-by-layer assembly to enhance the structural stability of the microcapsules. The microcapsules formed are composed of a thin shell encompassing a large core consisting of hexadecane. Thermal gravimetrical and differential scanning calorimeter analyses showed the phase change enthalpy of 80.9 kJ kg−1 or 120.0 MJ m−3. Design criteria of phase change microcapsules and preparation considerations were discussed in terms of desired applications. This work demonstrated possible utilisations of biomass-originated carbon-based material for thermal energy recovery and storage applications, which can be a new route of carbon capture and utilisation.

Pyrolysis of rice husk and corn stalk in auger reactor:Part 1. Characterization of char and gas at various temperatures

In this study, rice husk and corn stalk have been pyrolyzed in an auger pyrolysis reactor at pyrolysis temperatures of 350, 400, 450, 500, 550, and 600 °C in order to investigate the effect of the pyrolysis temperature on the pyrolysis performance of the reactor and physicochemical properties of pyrolysis products (this paper focuses on char and gas). The results have shown that the pyrolysis temperature significantly affects the mass yields and properties of the pyrolysis products. The mass yields of pyrolysis liquid and char are comparable to those reported for the same feedstocks processed in fluidized bed reactors. With the increase of the pyrolysis temperature, the pyrolysis liquid yield shows a peak at 500 °C, the char yield decreases, and the gas yield increases for both feedstocks. The higher heating value (HHV) and volatile matter content of char increase as the pyrolysis temperature increases from 350 to 600 °C. The gases obtained from the pyrolysis of rice husk and corn stalk mainly contain CO2, CO, CH4, H2, and other light hydrocarbons; the molar fractions of combustible gases increase and therefore their HHVs subsequently increase with the increase of the pyrolysis temperature.

Microstructural development in Al/MgAl2O4 in situ metal matrix composite using value-added silica sources

Al/MgAl2O4 in situ metal matrix composites have been synthesized using value-added silica sources (microsilica and rice husk ash) containing ~97% SiO2 in Al-5 wt.% Mg alloy. The thermodynamics and kinetics of MgAl2O4 formation are discussed in detail. The MgO and MgAl2O4 phases were found to dominate in microsilica (MS) and rice husk ash (RHA) value-added composites, respectively, during the initial stage of holding the composites at 750 °C. A transition phase between MgO and MgAl2O4 was detected by the scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy (SEM–EDS) analysis of the particles extracted from the composite using 25% NaOH solution. This confirms that MgO is gradually transformed to MgAl2O4 by the reaction 3SiO2(s)+2MgO(s)+4Al(l)→2MgAl2O4(s)+3Si(l). The stoichiometry of MgAl2O4, n, computed by a new methodology is between 0.79 and 1.18. The reaction between the silica sources and the molten metal stopped after 55% of the silica source was consumed. A gradual increase in mean MgAl2O4 crystallite size, D, from 24 to 36 nm was observed in the samples held for 10 h.

Beneficiamentos da cinza de casca de arroz residual com vistas à produção de cimento composto e/ou pozolânico

A cinza de casca de arroz é um resíduo agro-industrial decorrente do processo de queima da casca de arroz, sendo largamente encontrada no Rio Grande do Sul, pois, historicamente, este Estado é o maior produtor de arroz no Brasil, com cerca de 45% da produção nacional. Empregada como fonte de energia, a casca de arroz é queimada em diversas empresas; algumas, devido à sua natureza, incorporam a cinza ao produto, mas a maioria não encontra outro destino que não o descarte em forma de aterro, criando, assim, um problema ambiental de poluição do solo, do ar e de rios e córregos. No entanto, devido à presença de elevado percentual de sílica (SiO2) na sua constituição, a cinza de casca de arroz pode ter vários empregos. Na construção civil, pode ser empregada como pozolana, conforme vários estudos já vêm demonstrando. Porém, encontra restrições por motivos como sua cor escura, que confere aos cimentos, argamassas e concretos aos quais é adicionada, uma coloração também escura, e a falta de uniformidade apresentada em termos de características químicas e, principalmente, mineralógicas. A cor escura não é um problema de ordem técnica, mas estética e de aceitação no mercado. Já a composição mineralógica está associada à atividade pozolânica e a falta de uniformidade do material disponível implica na incerteza do grau de reatividade. Este trabalho teve o objetivo de verificar a viabilidade técnica do emprego de cinzas de casca de arroz residuais na confecção de cimentos Portland composto e/ou pozolânico, a partir de beneficiamentos das mesmas, que associam tratamentos físicos, químicos e/ou térmicos, os quais têm como finalidade reverter e/ou minimizar os aspectos negativos citados. Para tanto, foram empregadas três cinzas de casca de arroz, oriundas de diferentes processos de produção e com composições mineralógicas distintas. Após definidos os tratamentos a serem aplicados, através de seleção pelos critérios de cor e composição mineralógica, as cinzas tratadas foram avaliadas quanto à sua pozolanicidade, pelo Índice de Atividade Pozolânica (IAP) da NBR 5752 e também por um IAP alterado, proposto neste trabalho. A produção de cimentos com CCA beneficiada se deu a partir de um cimento base com substituição por CCA, em massa e em diferentes percentuais. Tais cimentos foram avaliados quanto à resistência à compressão, aos tempos de pega, à pozolanicidade e à expansibilidade a quente. A análise dos dados obtidos indica que os tratamentos propostos e/ou a associação deles resultam em beneficio no desempenho das cinzas, em pelo menos um dos vários aspectos considerados. A presente pesquisa permite concluir que as CCA residuais têm potencial para serem empregadas na produção de cimentos, tanto aquelas menos cristalinas, quanto as mais cristalinas. Para tanto, devem ser beneficiadas, sendo pelo menos submetidas a tratamento físico para redução de sua granulometria. Se outros objetivos forem pretendidos, como coloração clara, os tratamentos térmico ou químico podem ser empregados.