Abstrakt

In der organischen Chemie: 2018 Sorption von Nitrosprengstoffen in aus Polymeren/Biomasse gewonnene Biokohle: Einflussfaktoren und Toxizität – Seok-Young Oh

 Seok-Young Oh   Professor Universität Ulsan, Südkorea 

    Faktoren, die die Sorptionsentfernung von Nitrosprengstoffen [2, 4, 6-Trinitrotoluol (TNT) und Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin (RDX)] in aus Polymer/Biomasse gewonnene Biokohle beeinflussen, wurden durch Batch-Experimente untersucht. Im Vergleich zu aus Reisstroh (RS) gewonnener Biokohle war die Sorption von TNT und RDX in aus Polymer/RS gewonnene Biokohle um mehr als das 2,5- bzw. 4-Fache erhöht. Art und Menge des Polymers hatten keinen signifikanten Einfluss auf die Sorption von Nitrosprengstoffen in aus Polymer/RS gewonnene Biokohle. Aufgrund der zunehmenden Aromatizität der Biokohle und der abnehmenden Kohlenstoffrückstände aus dem Polymer war der Effekt der Pyrolysetemperatur bei erhöhten Temperaturen nicht ausgeprägt. Eine Oberflächenbehandlung mit Säure oder einem Oxidationsmittel veränderte die Sorptionskapazität nicht signifikant, was darauf hindeutet, dass Polymerrückstände stark für die Verbesserung verantwortlich sein könnten. Mögliche Polymerrückstände wurden mittels GC-MS-Analyse identifiziert. Das Toxizitäts-Auslaugungsverfahren (TCLP) und die Mikrotoxizitäts-Bioassay-Analysen zeigten, dass aus Polymer/RS gewonnene Biokohle keine möglichen schädlichen Auswirkungen zeigte. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass aus Polymer/RS gewonnene Biokohle wirksam als Sorptionsmittel zur Entfernung von Nitrosprengstoffen sowohl in der natürlichen Umwelt als auch in technischen Systemen eingesetzt werden kann. Polymere aus Biomasse sind von größter Bedeutung und bilden den Eckpfeiler für verschiedene Anwendungen wie Biokraftstoffe, Biomedizin und Biokompositanwendungen. In jüngster Zeit haben Bedenken hinsichtlich der Umweltverschmutzung und Erschöpfung natürlicher Ressourcen durch nicht biologisch abbaubare Kunststoffe auf Erdölbasis die Aufmerksamkeit auf die Entwicklung umweltfreundlicher Polymere für ihre Anwendungen in verschiedenen Industrien und anderen Mehrwertdiensten gelenkt. Erneuerbare und reichlich verfügbare Biopolymere sind die beste praktikable Alternative für die Herstellung umweltfreundlicher Materialien in naher Zukunft. Um eine nachhaltige Entwicklung für eine exponentiell wachsende Bevölkerung zu sichern, haben die steigende Nachfrage nach leichten Hochleistungsmaterialien und die wachsende Besorgnis über die Umweltauswirkungen dieser Materialien Forscher in Wissenschaft und Industrie dazu gezwungen, neue Materialien aus alternativen oder erneuerbaren Ressourcen zu entwickeln. Die Erneuerbarkeit von Ressourcen hängt von der Versorgung und dem Lebenszyklus der Rohstoffe ab. In den letzten Jahrzehnten haben Polymermaterialien aus erneuerbaren biologischen Ressourcen wie Pflanzen, Meerestieren und mikrobiellen Organismen zunehmend die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen. Die Polymere, die aus den am weitesten verbreiteten biologischen erneuerbaren Ressourcen (landwirtschaftlichen Pflanzen, Meerestieren und Mikroorganismen) gewonnen/extrahiert werden, heißen „Biopolymere“. Diese Polymere entstehen als Biomasse oder Nebenprodukt während der Wachstumszyklen von Organismen. Biopolymere oder erneuerbare Polymere wie Zellulose, Lignin, Stärke, Pektin, Chitin und Xylan sind die in der Natur in Form von pflanzlicher Biomasse oder anderen biologischen Quellen in großen Mengen vorhandenen Polymere.Ihre Bedeutung für verschiedene Anwendungen (Biokraftstoffe, Nanobiokomposite, Biomedizin etc.) wird seit mehreren Jahren analysiert und wird noch immer untersucht. Es gibt alternative Möglichkeiten, diese Biopolymere zum Nutzen unserer Gesellschaft in verschiedene Chemikalien, Kraftstoffe und Materialien umzuwandeln. Es gibt jedoch noch Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Methoden oder verbesserter Prozesse für eine effiziente und wirtschaftliche Nutzung und Umwandlung dieser Biopolymere. Biokohle ist Holzkohle, die als Bodenverbesserer sowohl zur Kohlenstoffbindung als auch zur Verbesserung der Bodengesundheit verwendet wird. Biokohle ist ein stabiler Feststoff, der reich an Kohlenstoff ist und Tausende von Jahren im Boden überdauern kann. Wie die meisten Holzkohlen wird Biokohle durch Pyrolyse aus Biomasse hergestellt. Biokohle wird als praktikabler Ansatz zur Kohlenstoffbindung untersucht, da sie das Potenzial hat, zur Eindämmung der Erwärmung und des globalen Klimawandels beizutragen. Sie ist das Ergebnis von Prozessen, die mit der pyrogenen Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (PyCCS) verbunden sind. Biokohle kann die Bodenfruchtbarkeit saurer Böden (Böden mit niedrigem pH-Wert) erhöhen, die landwirtschaftliche Produktivität steigern und Schutz vor einigen Blatt- und Bodenkrankheiten bieten. In Bezug auf seine Definition in der Produktion wird Biokohle von der International Biochar Initiative als „das feste Material, das durch thermochemische Umwandlung von Biomasse in einer sauerstoffarmen Umgebung gewonnen wird“ definiert. Toxizität ist das Ausmaß, in dem eine chemische Substanz oder eine bestimmte Mischung von Medikamenten einen Organismus schädigen kann. Toxizität kann die Wirkung auf einen gesamten Organismus wie ein Tier, ein Bakterium oder eine Pflanze sein, aber auch die Wirkung auf eine Unterstruktur des Organismus wie eine Zelle (Zytotoxizität) oder ein Organ wie die Leber (Hepatotoxizität). Im weiteren Sinne kann das Wort auch metaphorisch verwendet werden, um toxische Wirkungen auf größere und komplexere Gruppen wie die Familie oder die Gesellschaft als Ganzes zu beschreiben. Manchmal ist das Wort im alltäglichen Gebrauch mehr oder weniger synonym mit Vergiftung. Die Toxizität einer Substanz kann von vielen verschiedenen Faktoren abhängen, beispielsweise der Verabreichungsart (ob das Gift auf die Haut aufgetragen, eingenommen, inhaliert oder injiziert wird), dem Expositionszeitpunkt (kurze oder langfristige Exposition), der Häufigkeit der Expositionen (eine Einzeldosis oder mehrere Dosen über einen bestimmten Zeitraum), der physikalischen Art des Giftes (fest, flüssig, gasförmig), der genetischen Ausstattung einer Person, dem allgemeinen Gesundheitszustand einer Person und vielem mehr. Akute Exposition – eine Exposition gegenüber einer giftigen Substanz, die zu schweren biologischen Schäden oder zum Tod führen kann; akute Expositionen dauern im Allgemeinen nicht länger als einen Tag. Chronische Exposition – kontinuierliche Exposition gegenüber einem Giftstoff über einen längeren Zeitraum, oft Monate oder Jahre; kann irreversible Nebenwirkungen verursachen.Dennoch gibt es Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Methoden oder verbesserter Prozesse für eine effiziente und wirtschaftliche Nutzung sowie Umwandlung dieser Biopolymere. Biokohle ist Holzkohle, die als Bodenverbesserer sowohl zur Kohlenstoffbindung als auch zur Verbesserung der Bodengesundheit verwendet wird. Biokohle ist ein stabiler Feststoff, reich an Kohlenstoff und kann Tausende von Jahren im Boden überdauern. Wie die meisten Holzkohlen wird Biokohle durch Pyrolyse aus Biomasse hergestellt. Biokohle wird als praktikabler Ansatz zur Kohlenstoffbindung untersucht, da sie das Potenzial hat, zur Eindämmung der Erwärmung und des globalen Klimawandels beizutragen. Sie entsteht durch Prozesse im Zusammenhang mit der pyrogenen Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (PyCCS). Biokohle kann die Bodenfruchtbarkeit saurer Böden (Böden mit niedrigem pH-Wert) erhöhen, die landwirtschaftliche Produktivität steigern und Schutz vor einigen Blatt- und Bodenkrankheiten bieten. In Bezug auf seine Definition in der Produktion wird Biokohle von der International Biochar Initiative als „das feste Material, das durch die thermochemische Umwandlung von Biomasse in einer sauerstoffarmen Umgebung gewonnen wird“ definiert. Toxizität ist das Ausmaß, in dem eine chemische Substanz oder eine bestimmte Mischung von Medikamenten einen Organismus schädigen kann. Toxizität kann die Wirkung auf einen ganzen Organismus wie ein Tier, Bakterium oder eine Pflanze bezeichnen, aber auch die Wirkung auf eine Unterstruktur des Organismus wie eine Zelle (Zytotoxizität) oder ein Organ wie die Leber (Hepatotoxizität). Im weiteren Sinne kann das Wort auch metaphorisch verwendet werden, um toxische Wirkungen auf größere und komplexere Gruppen wie die Familie oder die Gesellschaft als Ganzes zu beschreiben. Im alltäglichen Gebrauch ist das Wort manchmal mehr oder weniger synonym zu Vergiftung. Die Toxizität einer Substanz kann von vielen verschiedenen Faktoren abhängen, wie der Verabreichungsweg (ob das Gift auf die Haut aufgetragen, eingenommen, inhaliert oder injiziert wird), der Expositionszeit (kurze oder langfristige Exposition), der Anzahl der Expositionen (eine Einzeldosis oder mehrere Dosen über einen bestimmten Zeitraum), der physikalische Typ des Giftes (fest, flüssig, gasförmig), die genetische Ausstattung einer Person, der allgemeine Gesundheitszustand einer Person und viele andere. Akute Exposition – eine Exposition gegenüber einer toxischen Substanz, die zu schweren biologischen Schäden oder zum Tod führen kann; Akute Belastungen dauern im Allgemeinen nicht länger als einen Tag. Chronische Belastung: Kontinuierliche Belastung mit einem Giftstoff über einen längeren Zeitraum, der oft Monate oder Jahre beträgt, kann irreversible Nebenwirkungen verursachen.Dennoch gibt es Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Methoden oder verbesserter Prozesse für eine effiziente und wirtschaftliche Nutzung sowie Umwandlung dieser Biopolymere. Biokohle ist Holzkohle, die als Bodenverbesserer sowohl zur Kohlenstoffbindung als auch zur Verbesserung der Bodengesundheit verwendet wird. Biokohle ist ein stabiler Feststoff, reich an Kohlenstoff und kann Tausende von Jahren im Boden überdauern. Wie die meisten Holzkohlen wird Biokohle durch Pyrolyse aus Biomasse hergestellt. Biokohle wird als praktikabler Ansatz zur Kohlenstoffbindung untersucht, da sie das Potenzial hat, zur Eindämmung der Erwärmung und des globalen Klimawandels beizutragen. Sie entsteht durch Prozesse im Zusammenhang mit der pyrogenen Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (PyCCS). Biokohle kann die Bodenfruchtbarkeit saurer Böden (Böden mit niedrigem pH-Wert) erhöhen, die landwirtschaftliche Produktivität steigern und Schutz vor einigen Blatt- und Bodenkrankheiten bieten. In Bezug auf seine Definition in der Produktion wird Biokohle von der International Biochar Initiative als „das feste Material, das durch die thermochemische Umwandlung von Biomasse in einer sauerstoffarmen Umgebung gewonnen wird“ definiert. Toxizität ist das Ausmaß, in dem eine chemische Substanz oder eine bestimmte Mischung von Medikamenten einen Organismus schädigen kann. Toxizität kann die Wirkung auf einen ganzen Organismus wie ein Tier, Bakterium oder eine Pflanze bezeichnen, aber auch die Wirkung auf eine Unterstruktur des Organismus wie eine Zelle (Zytotoxizität) oder ein Organ wie die Leber (Hepatotoxizität). Im weiteren Sinne kann das Wort auch metaphorisch verwendet werden, um toxische Wirkungen auf größere und komplexere Gruppen wie die Familie oder die Gesellschaft als Ganzes zu beschreiben. Im alltäglichen Gebrauch ist das Wort manchmal mehr oder weniger synonym zu Vergiftung. Die Toxizität einer Substanz kann von vielen verschiedenen Faktoren abhängen, wie der Verabreichungsweg (ob das Gift auf die Haut aufgetragen, eingenommen, inhaliert oder injiziert wird), der Expositionszeit (kurze oder langfristige Exposition), der Anzahl der Expositionen (eine Einzeldosis oder mehrere Dosen über einen bestimmten Zeitraum), der physikalische Typ des Giftes (fest, flüssig, gasförmig), die genetische Ausstattung einer Person, der allgemeine Gesundheitszustand einer Person und viele andere. Akute Exposition – eine Exposition gegenüber einer toxischen Substanz, die zu schweren biologischen Schäden oder zum Tod führen kann; Akute Belastungen dauern im Allgemeinen nicht länger als einen Tag. Chronische Belastung: Kontinuierliche Belastung mit einem Giftstoff über einen längeren Zeitraum, der oft Monate oder Jahre beträgt, kann irreversible Nebenwirkungen verursachen.weil es das Potenzial hat, zur Abschwächung der Erwärmung und des globalen Klimawandels beizutragen. Es entsteht durch Prozesse, die mit der pyrogenen Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (PyCCS) verbunden sind. Biokohle kann die Bodenfruchtbarkeit saurer Böden (Böden mit niedrigem pH-Wert) erhöhen, die landwirtschaftliche Produktivität steigern und Schutz vor einigen Blatt- und Bodenkrankheiten bieten. In Bezug auf seine Definition in der Produktion wird Biokohle von der International Biochar Initiative als „das feste Material, das durch die thermochemische Umwandlung von Biomasse in einer sauerstoffarmen Umgebung gewonnen wird“ definiert. Toxizität ist das Ausmaß, in dem eine chemische Substanz oder eine bestimmte Mischung von Medikamenten einen Organismus schädigen kann. Toxizität kann die Wirkung auf einen gesamten Organismus wie ein Tier, ein Bakterium oder eine Pflanze sein, aber auch die Wirkung auf eine Unterstruktur des Organismus wie eine Zelle (Zytotoxizität) oder ein Organ wie die Leber (Hepatotoxizität). Im weiteren Sinne kann das Wort auch metaphorisch verwendet werden, um toxische Wirkungen auf größere und komplexere Gruppen wie die Familie oder die Gesellschaft als Ganzes zu beschreiben. Manchmal ist das Wort im alltäglichen Gebrauch mehr oder weniger synonym mit Vergiftung. Die Toxizität einer Substanz kann von vielen verschiedenen Faktoren abhängen, beispielsweise der Verabreichungsart (ob das Gift auf die Haut aufgetragen, eingenommen, inhaliert oder injiziert wird), dem Expositionszeitpunkt (kurze oder langfristige Exposition), der Häufigkeit der Expositionen (eine Einzeldosis oder mehrere Dosen über einen bestimmten Zeitraum), der physikalischen Art des Giftes (fest, flüssig, gasförmig), der genetischen Ausstattung einer Person, dem allgemeinen Gesundheitszustand einer Person und vielem mehr. Akute Exposition – eine Exposition gegenüber einer giftigen Substanz, die zu schweren biologischen Schäden oder zum Tod führen kann; akute Expositionen dauern im Allgemeinen nicht länger als einen Tag. Chronische Exposition – kontinuierliche Exposition gegenüber einem Giftstoff über einen längeren Zeitraum, oft Monate oder Jahre; kann irreversible Nebenwirkungen verursachen.weil es das Potenzial hat, zur Abschwächung der Erwärmung und des globalen Klimawandels beizutragen. Es entsteht durch Prozesse, die mit der pyrogenen Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (PyCCS) verbunden sind. Biokohle kann die Bodenfruchtbarkeit saurer Böden (Böden mit niedrigem pH-Wert) erhöhen, die landwirtschaftliche Produktivität steigern und Schutz vor einigen Blatt- und Bodenkrankheiten bieten. In Bezug auf seine Definition in der Produktion wird Biokohle von der International Biochar Initiative als „das feste Material, das durch die thermochemische Umwandlung von Biomasse in einer sauerstoffarmen Umgebung gewonnen wird“ definiert. Toxizität ist das Ausmaß, in dem eine chemische Substanz oder eine bestimmte Mischung von Medikamenten einen Organismus schädigen kann. Toxizität kann die Wirkung auf einen gesamten Organismus wie ein Tier, ein Bakterium oder eine Pflanze sein, aber auch die Wirkung auf eine Unterstruktur des Organismus wie eine Zelle (Zytotoxizität) oder ein Organ wie die Leber (Hepatotoxizität). Im weiteren Sinne kann das Wort auch metaphorisch verwendet werden, um toxische Wirkungen auf größere und komplexere Gruppen wie die Familie oder die Gesellschaft als Ganzes zu beschreiben. Manchmal ist das Wort im alltäglichen Gebrauch mehr oder weniger synonym mit Vergiftung. Die Toxizität einer Substanz kann von vielen verschiedenen Faktoren abhängen, beispielsweise der Verabreichungsmethode (ob das Gift auf die Haut aufgetragen, eingenommen, inhaliert oder injiziert wird), der Expositionszeit (kurze oder langfristige Exposition), der Anzahl der Expositionen (eine Einzeldosis oder mehrere Dosen über einen bestimmten Zeitraum), der physikalischen Art des Giftes (fest, flüssig, gasförmig), der genetischen Ausstattung einer Person, dem allgemeinen Gesundheitszustand einer Person und vielem mehr. Akute Exposition – eine Exposition gegenüber einer giftigen Substanz, die zu schweren biologischen Schäden oder zum Tod führen kann; akute Expositionen dauern im Allgemeinen nicht länger als einen Tag. Chronische Exposition – kontinuierliche Exposition gegenüber einem Gift über einen längeren Zeitraum, oft Monate oder Jahre; kann irreversible Nebenwirkungen verursachen.Im alltäglichen Gebrauch wird das Wort manchmal mehr oder weniger synonym zu Vergiftung verwendet. Die Toxizität einer Substanz kann von vielen verschiedenen Faktoren abhängen, beispielsweise der Verabreichungsmethode (ob das Gift auf die Haut aufgetragen, eingenommen, inhaliert oder injiziert wird), dem Zeitpunkt der Exposition (kurze oder langfristige Exposition), der Anzahl der Expositionen (eine einzelne Dosis oder mehrere Dosen über einen bestimmten Zeitraum), der physikalischen Art des Giftes (fest, flüssig, gasförmig), der genetischen Ausstattung einer Person, dem allgemeinen Gesundheitszustand einer Person und vielem mehr. Akute Exposition – eine Exposition gegenüber einer giftigen Substanz, die zu schweren biologischen Schäden oder zum Tod führen kann; akute Expositionen dauern im Allgemeinen nicht länger als einen Tag. Chronische Exposition – kontinuierliche Exposition gegenüber einem Gift über einen längeren Zeitraum, oft Monate oder Jahre; kann irreversible Nebenwirkungen verursachen.Im alltäglichen Gebrauch wird das Wort manchmal mehr oder weniger synonym zu Vergiftung verwendet. Die Toxizität einer Substanz kann von vielen verschiedenen Faktoren abhängen, beispielsweise der Verabreichungsmethode (ob das Gift auf die Haut aufgetragen, eingenommen, inhaliert oder injiziert wird), dem Zeitpunkt der Exposition (kurze oder langfristige Exposition), der Anzahl der Expositionen (eine Einzeldosis oder mehrere Dosen über einen bestimmten Zeitraum), der physikalischen Art des Giftes (fest, flüssig, gasförmig), der genetischen Ausstattung einer Person, dem allgemeinen Gesundheitszustand einer Person und vielem mehr. Akute Exposition – eine Exposition gegenüber einer giftigen Substanz, die zu schweren biologischen Schäden oder zum Tod führen kann; akute Expositionen dauern im Allgemeinen nicht länger als einen Tag. Chronische Exposition – kontinuierliche Exposition gegenüber einem Gift über einen längeren Zeitraum, oft Monate oder Jahre; kann irreversible Nebenwirkungen verursachen.