Comment séparer des minéraux du carbone

[Lort974]

Bonjour,

Je travaille en ce moment, en tant que curieux, sur la pyrolyse de biomasse.

Etant plutôt biologiste, je bloque sur un point. J'ai vérifié dans la littérature que la biomasse pyrolysée donne :
- de l'huile pyrolytique
- des gaz de pyrolyse
- du biochar

On a donc une fraction liquide, une gazeuse et une solide. C'est la fraction solide qui m'intéresse. J'ai lu qu'elle était composée principalement de carbone (effectivement, les plantes en sont riches) et de minéraux, non oxydés.

Je souhaite vérifier la présence de ces minéraux dans mes petits échantillons artisanaux que je me suis produits. Comment m'y prendre ?

===Il faut déjà séparer la partie carbone de la partie minéraux.
C. Bendicho and I. Lavilla parlent de l'extraction assistée par ultrasons. ("ULTRASOUND-ASSISTED METAL EXTRACTIONS")

J'ai donc plongé mon biochar (le fameux complexe carbominéral) dans un bain à ultrasons. La cavitation acoustique devrait pouvoir séparer les deux fractions, car je les soupçonne de n'être que faiblement liées.

===Ensuite, il faut vérifier si la séparation a eu lieu. Les minéraux doivent alors se trouver dans l'eau.
Selon Weixiang Wu et al., ("chemical characterization of rice straw-derived biochar for soil amendment"), le biochar de paille contiendrait environ 30% de cendres, dont une grande majorité de potassium (environ 1,95 g par kg de biochar).

Je cherche donc en priorité à mettre ce potassium en valeur.

Dans mes recherches, je suis tombé sur ces méthodes :
- la précipitation en présence de cobaltinitrite de sodium (le cobalt, c'est cher pour le particulier que je suis^^)
- la cristallisation en présence d'acide picrique (c'est explosif)
- la révélation à la flamme, le potassium donnant une flamme violette.

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J'en appelle à vos connaissances, car je bloque, la révélation à la flamme n'ayant pas eu de succès sur la solution obtenue après bain aux ultrasons. (j'ai mis à sécher pour demain, on verra lorsque ça sera plus concentré).

Les deux autres méthodes sont dangereusement accessibles à un particulier comme moi.

Que pouvez-vous me conseiller pour mettre en évidence que la séparation à bien eu lieu ?

En outre, quelle autre méthode de séparation des carbones et des minéraux pourriez-vous me conseiller ?

Merci par avance pour votre aide si précieuse.
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[moco]

Le problème, c'est que ton mélange charbonneux contient probablement beaucoup de constituants différents, dont certains risquent de perturber tous les tests que tu pourras imaginer.
Dans ton cas, moi je calcinerais à mort ton produit charbonneux. Avec cela, tu te débarrasseras des produits organiques inutiles, lesquels risquent de perturber ton analyse. Et ces produits forment probablement 99% de la masse totale de ton mélange charbonneux. Et tu ne perdras pas de potassium qui se retrouveront dans les cendres.

[Sethy]

D'après moi, le potassium se retrouvera sous la forme d'oxyde K20 (après pyrolyse).

"Repris" à l'eau, celui-ci donnera du KOH (qui réagira rapidement avec le CO2 de l'air pour donner du K2CO3). Tout ces produits sont éminemment solubles dans l'eau.

[noir_ecaille]

KOH, je veux bien, mais difficilement K₂O -- qui est moins oxydé, si le composé est stable !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sethy]

^^

Relis-toi ...

[Lort974]

Dans ton cas, moi je calcinerais à mort ton produit charbonneux. Et tu ne perdras pas de potassium qui se retrouveront dans les cendres.

Merci pour ta réponse.
Aurais-tu des idées de température et de temps pour ça ?
En fait je cherche un moyen de séparation pour pouvoir valoriser les deux fractions à part. Donc en calcinant le biochar je pourrai mettre en évidence la présence de minéraux d'intérêt, donc merci pour ce point. Cependant, j'aimerai ne pas avoir à gâcher le carbone en pour purifier les minéraux ^^. Voyez-vous un moyen ?

D'après moi, le potassium se retrouvera sous la forme d'oxyde K20 (après pyrolyse).

"Repris" à l'eau, celui-ci donnera du KOH (qui réagira rapidement avec le CO2 de l'air pour donner du K2CO3). Tout ces produits sont éminemment solubles dans l'eau.

En fait la pyrolyse a lieu en l'absence d'oxygène, ce qui inhibe toute oxydation.

[moco]

La calcination de tous les composés contenant du potassium ne conduit jamais à l'obtention d'oxyde de potassium K2O ni de potassium métallique K, ni de KOH. Il peut se former KCl, K2SO4, ou autres selon les impuretés accompagnantes. Mais le produit le plus probable est K2CO3. Sur le papier, il semble que l'oxyde de potassium K2O puisse s'obtenir par calcination "à mort" du nitrate KNO3 ou du carbonate K2CO3. Mais l'expérience montre que ce n'est pas le cas. K2O ne peut s'obtenir que par combustion du potassium métallique dans l'oxygène raréfié, sous vide partiel. Si la pression est proche de la pression atmosphérique, la combustion de K forme un peroxyde KO2.

[noir_ecaille]

Ah, je me disais aussi

Question subsidiaire : j'ai cru comprendre qu'historiquement on créait des savons (molécules et matière) en mélangeant de la cendre à des graisses.

Je croyais donc que c'était du KOH et NaOH qui se formaient pendant la combustion de matières d'origine vivante. Si ce n'est pas le cas, comment ça s'enchaîne, cette production de savon à l'ancienne ?

[moco]

Les cendres contiennent du K2CO3.
Si on calcine le calcaire CaCO3, il se forme de la chaux vive CaO, qui traitée par l'eau forme l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2, qui est un peu soluble dans l'eau, en formant ce qu'on appelle de l'eau de chaux
Si on dissout les cendres de bois dans de l'eau et qu'on y ajoute de l'eau de chaux, on produit une réaction chimique entre K2CO3 et Ca(OH)2, qui produit un précipité insoluble CaCO3 et une solution de KOH. En filtrant cette solution on obtient une solution de KOH, qui peut fort bien servir à faire du savon avec de l'huile végétale.
Cette solution de KOH ne peut pas être évaporée à 100% pour récupérer KOH solide.. Une solution concentrée de KOH distille en même temps que l'eau, à près de 300°C.

[noir_ecaille]

Merci pour toutes ces précisions moco

J'ai déjà entendu/lu parler "d'eau de lessive". Est-ce équivalent à l'eau de chaux ? Ou bien est-ce l'eau de chaux dans laquelle on a mélangé les cendres de bois ? C'est plus une question de culture générale

[Lort974]

Merci pour cette petite astuce permettant de récupérer de la potasse. Lorsque tu parles de cendres de bois, puis-je faire la même chose avec du biochar ? Ou dois-je impérativement brûler le biochar pour que ces cendres-là réagissent avec l'eau de chaux ?

[moco]

L'eau de lessive est une solution de savon. Cela peut aussi être une solution de KOH, mais KOH est en général trop corrosif pour éêtre utilisé comme lessive. Il détruirait les tissus et les mains.

Je ne sais pas très bien de quoi est constitué ton biochar. Mais il se pourrait bien que ce biochar soit fait d'une matière ressemblant à la tourbe. Auquel cas, il faut le calciner et le brûler pour récupérer le potassium dans les cendres. Pas d'autres moyens

[Lort974]

Excellent je te remercie. Je me vois déjà m'essayer à ça.

Si je te dis qu'il contient également du sodium, du magnésium, du fer, de l'aluminium, etc., me diras-tu que tu connais un moyen de les récupérer également ? ^^

[moco]

Cela ne vaut pas la peine. Ces éléments (Fe, Al, etc. ) sont sans valeur, et de plus difficiles à récupérer.

[Lort974]

Très bien j'avance dans mes recherches merci bien =).

Encore une petite question, qu'en est-il de la silice ?

[moco]

La silice, c'est le constituant principal du sable : aucune valeur non plus.

[noir_ecaille]

Probablement inerte aussi à la combustion (question d'oxydation).

[moco]

Le jour où tu parviendras à faire brûler du sable (donc de la silice), tu me dis : c'est le Prix Nobel le lendemain.

[noir_ecaille]

Chiche Il me faut une planète assez proche de son étoile pour que la silice se liquéfie voire s'évapore ! Avec une bonne oxygénation, on aura peut-être formation de Si₂O₂, bien que le composé sera peut-être (sûrement !) instable comme H₂O₂

OK

[Lort974]

Très bien j'en conviens, mais on ne peut pas dire que le verre est gratuit, tout comme les colonnes de chromatographies ^^.
Il en va de même pour les solutions commerciales de nitrate d'argent, sulfate de cuivre ou autres.

Je suis entièrement d'accord sur le fait que leur extraction sur quelques grammes voire quelques kilogrammes de biomasse est sans grand intérêt, puisqu'on parle de quelques dixièmes de pourcents (contre quelques pourcents pour le potassium), mais imaginons : j'ai une entreprise qui pyrolyse de la biomasse à fréquence de 30 000 tonnes par an ?
Cela revient à une production de 10 000 t d'huile, 10 000 t de gaz (tous les deux très riches en calories), et 10 000 t de biochar, soit environ 3 000 t de divers minéraux (dont 400 t de potassium, mais quand même 2 600 tonnes d'autres composés perdus).

Je pense qu'à un tel niveau de production, il est intéressant d'envisager l'extraction des autres métaux, qu'en pensez-vous ?

[noir_ecaille]

Parmis les minéraux les plus fréquents auxquels je suppose qu'on peut s'attendre, et à peu près par ordre décroissant :
- NaCl voir NaClO₃
- K₂CO₃
- Ca(ClO₃)₂
- CaCO₃ voire Ca₂O
- NaNO₃
- KNO₃
- NaIO₃
- KIO₃
- Fe₂O₃
- FeCl₂ (paramagnétique)
- MgCO₃
- NaIO₃
etc.

Je n'ai jamais réalisé de pyrolise ni analyser de biochar, donc tout ceci est à prendre avec des pincettes.

Les deux cations minéraux hypermajoritaires dans un organisme vivant restent quand même Na⁺ et K⁺, avec un peu plus loin derrière Ca²⁺, puis beaucoup plus loin de ce peloton de tête les autres cations en proportions variées selon les organismes et tissus.

Côté cation, on a Cl^- en tête, avec HCO₃^- et CO₃^2-, puis plus loin l'iode et un mélange des autres anions.

Autrement, quelqu'un a déjà analysé la composition réelle d'un biochar ?

[Lort974]

Oui cela a été fait. Notamment Weixiang Wu et al. dans "Chemical characterization of rice straw-derived biochar for soil amendment" (2012, Biomass and bioenergy).

Cependant cette publi ne montre que la composition en K, Ca, Mg et Na du biochar de paille de riz. Mais je ne pense pas avoir beaucoup de mal à trouver d'autres articles poussant un peu plus loin l'analyse élémentaire.

[Jildaweroun]

Bonjour à tous , nouveau parmi les nouveaux , je souhaitais juste m'intéresser à ce sujet passionnant qu'est le biochar. , petite parenthèse . Je fumes des pipes. celles-ci passant dans l'eau , c'est à dire , déjà des cendres de cigarettes mélangées à des minéraux. Ma question , comment faire pour récupérer la cendre et les minéraux résiduels au fond de la bouteille , sans qu'ils restent dans l'eau que l'on va filtrer. Ou bien aurais-je déjà la majeure partie de la contenance des cendres après filtrage .

J'espère avoir été compréhensible , en attendant des réponses , merci à toutes et à tous .

Ps : la molécule de cendre de cigarette est-elle la même que celle du bois ?

[noir_ecaille]

Je fumes des pipes. celles-ci passant dans l'eau , c'est à dire , déjà des cendres de cigarettes mélangées à des minéraux.

Ne serait-ce pas plutôt les narguilés ?

Ps : la molécule de cendre de cigarette est-elle la même que celle du bois ?

Oui et non. Tout dépend de ce qu'on entend par "même" -- ce sont des biochars. Cependant la composition précise peut varier d'une essence/espèce végétale à l'autre.

[Jildaweroun]

Non, ce n'est pas un narguilé, mais une pipe artisanale, la cendre tombe directement dans l'eau avec le produit restant, en fait, ce dernier fond parfois trop vite pour le consommer comme il se doit et donc, coule sans autre forme de procès dans l'eau, la cendre s'amasse au fond, l'eau noircie légèrement, ce qui me pousse à croire que le produit est entièrement dissout/mélangé à l'eau et donc, irrécupérable.
Mais la science jusqu'ici prouve tout et son contraire et je cherche une solution à ce problème de récupération.
Laisser toute l'eau de la bouteille s'évaporer en la laissant reposer (au soleil par exemple ou un chauffage), je ne sais pas si c'est possible et si cela peut fonctionner(j'ai peur que le produit ne soit assez volatile , (si je ne dis pas de bêtises), et s'évapore en même temps), mais je tenterai bien le coup , la dernière fois j'avais filtré l'eau dans un filtre à café et récupérer la cendre mais cela n'a pas marché comme il se devait et je n'ai rien pu récupérer. J'ai beaucoup de questions autour du biochar et son utilisation , j'approfondirai mes recherches internet de ce côté.