Torrefaction of Chlorella Pyrenoidosa Microalgae biomass to Solid Biofuel: Production and Characterizations. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS Thesis Report 202216180.pdf - Submitted Version Restricted to Repository staff only until 22 May 2026. Download (3MB)

Arabic Abstract

يهدف هذا البحث إلى دراسة خصائص الوقود المستخلص من الكتلة الحيوية للطحالب الدقيقة بعد معالجتها بعملية التحميص الحراري (التوريفاكشن)، وذلك بغرض استخدامها كوقود صلب يمكن مزجه مع الوقود المستخدم حالياً في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم. تم تنفيذ عملية التحميص للطحلب الدقيق Chlorella pyrenoidosa (CP) في مفاعل أنبوبي، عند درجات حرارة تشغيل بلغت 180، 240، و300 درجة مئوية، وزمن مكوث بلغ 60 دقيقة في جو من النيتروجين. تم استخدام معدل تسخين قدره 10 درجات مئوية في الدقيقة، ومعدل تدفق نيتروجين مقداره 50 مل في الدقيقة لتقييم العائد الكتلي للكتلة الحيوية الصلبة المحمصة الناتجة من CP. تم تحليل الكتلة الحيوية الخام والمحمصة باستخدام تحليل القيمة الحرارية العليا (HHV)، التحليل الوزني الحراري (TGA)، مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، حيود الأشعة السينية (XRD)، بالإضافة إلى التحليل الأولي والتحليل النهائي. تم أيضاً تقييم تأثير عملية التحميص إحصائيًا باستخدام مؤشرات جودة الوقود مثل نسبة الوقود، ومؤشر الفائدة المشتركة للكتلة والطاقة (EMCI)، ومعامل التعزيز (EF)، ومؤشر الأداء الشامل (CPI). كما أجري اختبار لامتصاص الرطوبة لتقييم الخصائص الكارهة للماء لكل من CP الخام والمحمص. ومع زيادة درجة التحميص، يحدث تحلل للكربوهيدرات يتبعه استهلاك للبروتينات. وترتفع نسبة الرماد والكربون الثابت في الكتلة الحيوية المحمصة مع زيادة درجات الحرارة. وفي المقابل، تنخفض بانتظام كل من العائد الكتلي، ومحتوى الرطوبة، ومحتوى الأوكسجين، ومحتوى الهيدروجين في الكتلة الحيوية المحمصة مع ارتفاع درجة الحرارة. الكلمات المفتاحية: الطحالب الدقيقة؛ التحميص الحراري؛ الطاقة البديلة؛ الوقود الحيوي؛ الطاقة الحيوية

English Abstract

This research seeks to explore the characteristics of fuels obtained from microalgae feedstock that have undergone torrefaction, with the aim of using them as solid biomass fuels for blending with existing fuel for coal-fired power plants. The torrefaction process of Chlorella pyrenoidosa (CP) was performed in a tubular reactor, with operating temperatures set at 180, 240, and 300°C, and a residence time of 60 minutes in a nitrogen atmosphere. A heating rate of 10°C per minute and a nitrogen flow rate of 50 ml per minute were utilized to assess the mass yield of solid torrefied biomass derived from CP. Both the raw and torrefied biomass were analyzed using high heating value (HHV), thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), as well as proximate and ultimate analysis. The torrefaction impact was also statistically evaluated using fuel quality indicators as fuel ratio, energy-mass co-benefit index (EMCI), enhancement factor (EF), and comprehensive performance index (CPI). A moisture absorption test was also conducted to evaluate the hydrophobic properties of both the raw and torrefied CP. As the degree of torrefaction increases, there is a degradation of carbohydrates, followed by the utilization of proteins. The ash content and fixed carbon in the torrefied biomass rise with higher operating temperatures. Under the same conditions, the mass yield, moisture content, oxygen content, and hydrogen content of the solid torrefied biomass all showed a consistent decline as the temperature increased. Keywords: Microalgae; Torrefaction; Alternative energy; Biofuels; Bioenergy

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Abdur Razzak, Shaikh
Committee Co-Advisor:	Hossain, Mohammad Mozahar
Committee Members:	Ahmed, Shakeel and Al-Harthi, mamdouh and Al-Shammari, Abdallah A.
Depositing User:	MINAHIL KHAN (g202216180)
Date Deposited:	25 May 2025 05:00
Last Modified:	25 May 2025 05:00
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143409