Effects of biomass types (bark mulch versus sugar beet pulp) and carbonization processing conditions (temperature, residence time, and phase of reaction medium) on the chemical characteristics of hydrochars were examined by elemental analysis, solid-state ¹³C NMR, and chemical and biochemical oxygen demand measurements. Bark hydrochars were more aromatic than sugar beet hydrochars produced under the same processing conditions. The presence of lignin in bark led to a much lower biochemical oxygen demand (BOD) of bark than sugar beet and increasing trends of BOD after carbonization. Compared with those prepared at 200 °C, 250 °C hydrochars were more aromatic and depleted of carbohydrates. Longer residence time (20 versus 3 h) at 250 °C resulted in the enrichment of nonprotonated aromatic carbons. Both bark and sugar beet pulp underwent deeper carbonization during water hydrothermal carbonization than during steam hydrothermal carbonization (200 °C, 3 h) in terms of more abundant aromatic C but less carbohydrate C in water hydrochars.
Abstract. Die Kenntnis der regionalen Paläohydrologie ist eine wesentliche Grundlage für das Verständnis aktueller Umweltfragen, wie zum Beispiel nach den Gründen von hydrologischen Veränderungen, dem Einfluss von Landnutzungsstrategien und der Wirksamkeit von Renaturierungsvorhaben in Feuchtgebieten. Auch die Interpretation von Modellierungsergebnissen zu den künftigen Einflüssen des Klima- und Landnutzungswandels auf das Gewässersystem kann durch die Einbeziehung (prä-) historischer Analogien verbessert werden. Für das glazial geprägte nordostdeutsche Tiefland wurde eine Übersicht der vorliegenden paläohydrologischen Befunde für den Zeitraum der letzten etwa 20.000 Jahre erarbeitet. Die Entwicklung der Flüsse wurde mit Blick auf die Tal-/Auengenese und das Ablagerungsmilieu, die Veränderung des Tal- und Gerinneverlaufs sowie den Paläoabfluss bzw. das Paläohochwasser betrachtet. Wesentliche genetische Unterschiede bestehen zwischen Alt- (Elster- und Saalekaltzeit) und Jungmoränengebieten (Weichselkaltzeit) sowie zwischen hoch und tief gelegenen Tälern. Letztere sind stark durch Wasserspiegelveränderungen in der Nord- und Ostsee beeinflusst worden. Die Entwicklung der Seen wurde hinsichtlich der Seebildung, die überwiegend eine Folge der spätpleistozänen bis frühholozänen Toteistieftau-Dynamik ist, und der Veränderungen im Ablagerungsmilieu analysiert. Weiterhin standen Seespiegelveränderungen im Fokus, wobei sich hoch variable lokale Befunde mit einigen Übereinstimmungen zeigten. Der Überblick zur Moorentwicklung konzentrierte sich auf hydrogenetische Moorentwicklungsphasen und auf die langfristige Entwicklung des Grundwasserspiegels. Enge Beziehungen zwischen der Entwicklung der Flüsse, Seen und Moore bestanden insbesondere im Spätholozän durch komplexe Vermoorungsprozesse in den großen Flusstälern. Bis in das Spätholozän wurde die regionale Hydrologie überwiegend durch klimatische, geomorphologische und nicht-anthropogene biologische Faktoren gesteuert. Seit dem Spätmittelalter wurde in der Region das Gewässernetz und der Wasserkreislauf im starken Maß durch anthropogene Interventionen beeinflusst (z.B. Aufstau von Flüssen und Seen, Bau von Kanälen und Deichen, Moorkultivierung). In den letzten etwa 50 Jahren haben dann sogar die kurzfristigen anthropogenen Eingriffe, z.B. in Form von Abflussregulierung, Hydromelioration und künstlicher Seebildung, die Wirksamkeit langfristiger klimatischer und geomorphologischer Prozesse übertroffen.
Active research on biomass hydrothermal carbonization (HTC) continues to demonstrate its advantages over other thermochemical processes, in particular the interesting benefits that are associated with carbonaceous solid products, called hydrochar (HC). The areas of applications of HC range from biofuel to doped porous material for adsorption, energy storage, and catalysis. At the same time, intensive research has been aimed at better elucidating the process mechanisms and kinetics, and how the experimental variables (temperature, time, biomass load, feedstock composition, as well as their interactions) affect the distribution between phases and their composition. This review provides an analysis of the state of the art on HTC, mainly with regard to the effect of variables on the process, the associated kinetics, and the characteristics of the solid phase (HC), as well as some of the more studied applications so far. The focus is on research made over the last five years on these topics.
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