Effect of Headspace CO2 in Hydrothermal Carbonization of Loblolly Pine for In Situ Functionalization and Its Impact on Carbon Capture.

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

🔬研究者:Researchers in carbon capture and biomass conversion will find the in situ functionalization method and the optimized adsorption capacity of interest.

🏢実務担当者:Companies developing bio-based carbon capture materials can use these insights for process optimization.

🏛政策担当者:Policymakers supporting CCUS and circular carbon economy should note the potential for integrating CO2 as a reactant in biomass processing.

産業プロセスと化石燃料燃焼による人為的CO2排出量の着実な増加は、効率的な炭素回収技術への緊急の需要を浮き彫りにしている。本研究では、加圧CO2雰囲気下での水熱炭化（HTC）により、テーダマツを用いてCO2応答性吸着材を開発した。HTC（200-260 °C）中にCO2を反応媒体として組み込むことで、このプロセスはin situでの表面官能基化と炭素保持を同時に促進した。得られた水熱炭は、その後、CO2吸着用途向けの超多孔性官能化活性水熱炭を作製するため、800 °CでKOH（2：1比）により超活性化された。3つのHTC温度において、CO2圧力の増加に伴い、BET表面積とミクロ細孔容積の有意な向上が観察された。CO2加圧は脱炭酸を抑制しながら表面カルボキシル化を促進し、官能化活性水熱炭上でより高い酸素含有量と豊富な官能基、特にカルボキシル基をもたらした。これらの修飾は、多孔性による物理吸着と表面反応性による化学吸着の両方を改善した。最適化された材料（H200 P150 psi）は、4 barおよび25 °Cで最大CO2吸着容量17.25 mmol/gを達成した。しかし、高いHTC温度（>230 °C）では、水熱炭特性に対するCO2圧力の影響は減少し、温度支配の反応領域への移行を示した。熱分解と縮合プロセスがCO2の官能基化の役割を上回り、反応媒体としての有効性を低下させる。全体として、本研究は、CO2が反応物と対象物の両方として機能し、CO2削減に貢献しながら官能化活性水熱炭の持続可能な生産を可能にする二重利益アプローチを提示する。

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。

The steady rise in anthropogenic CO2 emissions from industrial processes and fossil fuel combustion highlights the urgent demand for efficient carbon capture technologies. In this study, loblolly pine was utilized to develop a CO2-responsive adsorbent through hydrothermal carbonization (HTC) under pressurized CO2 atmospheres. By incorporating CO2 as a reactive medium during HTC (200-260 °C), the process simultaneously promoted in situ surface functionalization and carbon retention. The resulting hydrochars were subsequently superactivated with KOH (2:1 ratio) at 800 °C to create ultraporous functionalized activated hydrochar for CO2 uptake applications. Significant enhancements in BET surface area and micropore volume were observed with increasing CO2 pressure across three HTC temperatures. CO2 pressurization facilitated surface carboxylation while suppressing decarboxylation, leading to higher oxygen content and enriched functional groups, particularly carboxylic groups, on the functionalized activated hydrochar hydrochars. These modifications improved both physical adsorption via porosity and chemical adsorption via surface reactivity. The optimized material (H200 P150 psi) achieved a maximum CO2 adsorption capacity of 17.25 mmol/g at 4 bar and 25 °C. However, at elevated HTC temperatures (>230 °C), the influence of CO2 pressure on hydrochar properties diminished, indicating a transition to a temperature-dominated reaction regime. Thermal decomposition and condensation processes override the functionalizing role of CO2, reducing its effectiveness as a reactive medium. Overall, this work presents a dual-benefit approach in which CO2 serves as both a reactant and target which enables sustainable production of functionalized activated hydrochar while contributing to CO2 mitigation.

• semanticscholar https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c04242first seen 2026-05-05 23:34:07 · last seen 2026-08-13 05:31:08