Development and Performance Evaluation of Sesame Stalk-Based Biomass Briquettes for Sustainable Energy Production

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Offers a systematic optimization framework (RSM) for briquette production that can be applied to other agricultural residues.

🏢実務担当者:Provides practical binder ratios and particle sizes for producing durable, high-energy briquettes from sesame stalks.

**背景：** 化石燃料の枯渇と環境悪化に関する懸念の高まりにより、持続可能で再生可能なエネルギー代替品への世界的な需要が高まっています。この文脈において、農業残渣から製造されるバイオマスブリケットは、薪や木炭などの従来の家庭用燃料に代わる環境に優しい代替品となります。本研究では、家庭での調理および暖房用途を目的とした、ゴマの茎（*Sesamum indicum*）由来のバイオマスブリケットの製造と性能評価を調査しました。ゴマの茎を主原料として使用し、紙廃棄物、牛糞、およびそれらの組み合わせを、ブリケットの品質を向上させるための天然バインダーとして使用しました。実験計画は、応答曲面法（RSM）における中心複合計画（CCD）に基づいてDesign-Expertソフトウェアバージョン11を用いて作成し、ブリケット製造パラメータを最適化しました。バインダーの種類、バインダー比率、および粒子径が、密度や耐衝撃性などの主要な物理的特性に及ぼす影響を体系的に評価しました。さらに、選択したブリケット試料について、工業分析と発熱量測定を通じて特性評価を行い、燃料品質とエネルギー潜在性を評価しました。結果は、バインダーの種類、バインダー比率、および粒子径が、ブリケットの物理的特性と燃焼特性の両方に有意な影響を与えることを示しました。最高密度（0.78 g/cm³）は、粒子径0.75 mmで牛糞バインダーを使用した場合に達成され、一方、最大耐衝撃性（97.55%）は、同じ粒子径で25%の紙廃棄物バインダーを使用した場合に得られました。工業分析により、5%の牛糞バインダーで製造されたブリケットが、水分含有量（7.43%）、灰分含有量（12.00%）、固定炭素（21.00%）、および揮発分（59.57%）を含む好ましい燃料特性とともに、最高の発熱量（13.19 MJ/kg）を示すことが明らかになりました。対照的に、15%の紙廃棄物バインダーで調製されたブリケットは、最低の発熱量（3072.09 kcal/kg）を示しました。全体として、これらの知見は、特に5%の牛糞バインダーを使用して製造されたゴマ茎ベースのブリケットが、持続可能な家庭用エネルギー用途に適した物理的耐久性とエネルギー性能を備えていることを示しています。本研究は、農業廃棄物の価値化、環境持続可能性、および化石燃料への依存低減に貢献し得る、実行可能な再生可能エネルギー源としてのゴマ茎ブリケットの可能性を強調しています。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

<title>Abstract</title> <p> Growing Growing concerns regarding fossil fuel depletion and environmental degradation have intensified the global demand for sustainable and renewable energy alternatives. In this context, biomass briquettes produced from agricultural residues represent an environmentally friendly substitute for conventional household fuels such as firewood and charcoal. This study investigated the production and performance evaluation of biomass briquettes derived from sesame stalks ( <italic>Sesamum indicum</italic> ) for household cooking and heating applications. Sesame stalks were used as the primary feedstock, while paper waste, cow dung, and their combination served as natural binders to improve briquette quality. The experimental design was developed using Design-Expert Software version 11 based on a Central Composite Design (CCD) under Response Surface Methodology (RSM) to optimize briquette production parameters. The effects of binder type, binder ratio, and particle size on key physical properties, including density and shatter resistance, were systematically evaluated. In addition, selected briquette samples were characterized through proximate analysis and calorific value determination to assess their fuel quality and energy potential. The results demonstrated that binder type, binder proportion, and particle size significantly affected both the physical and combustion properties of the briquettes. The highest density (0.78 g/cm³) was achieved using cow dung binder at a particle size of 0.75 mm, whereas the maximum shatter resistance (97.55%) was obtained with 25% paper waste binder at the same particle size. Proximate analysis revealed that briquettes produced with 5% cow dung binder exhibited the highest calorific value (13.19 MJ/kg), together with favorable fuel characteristics, including moisture content (7.43%), ash content (12.00%), fixed carbon (21.00%), and volatile matter (59.57%). In contrast, briquettes prepared with 15% paper waste binder showed the lowest calorific value (3072.09 kcal/kg). Overall, the findings indicate that sesame stalk-based briquettes, particularly those produced using 5% cow dung binder, possess suitable physical durability and energy performance for sustainable household energy applications. The study highlights the potential of sesame stalk briquettes as a viable renewable energy source that can contribute to agricultural waste valorization, environmental sustainability, and reduced dependence on fossil fuels. </p>

• Research Square https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-9546215/v1first seen 2026-05-27 04:21:21 · last seen 2026-06-09 04:31:58