Etapa 1 (2022) a proiectului de cercetare ”Deșeuri agricole – valorificare completă în biocombustibili și chimicale” s-a intitulat ”Colectare, stabilizare, caracterizare deșeuri agricole”. În această etapă au fost colectate probe de reziduuri vegetale dintr-un areal geografic foarte restrâns, pentru a minimiza, pe cât posibil, efectul factorilor geografici, climaterici și pedologici care influențează dezvoltarea biomasei vegetale și proprietățile materialelor provenite din acestea. Au fost considerate diferite tipuri de biomasă vegetală, preponderent reziduuri de la activități agricole sau de la prelucrarea legumelor și fructelor, din categoria celor cu grad de lignificare ridicat sau cu grad de valorificare scăzut. Sursele vegetale au fost alese dintre cele mai reprezentative, și, în unele situații aceeași sursă a furnizat materiale pentru diferite clase studiate. 

            Reziduurile vegetale considerate au fost următoarele:

-          tije (porumb, floarea soarelui, bame);

-          teci (nuci, migdale, castane, bame);

-          coji (nuci, migdale, alune, ginko);

-          sâmburi (caise, cireșe, piersici, prune, bame);

-          șrot (nucă, cânepă, dovleac, in, floarea soarelui).

Probele au fost uscate natural și apoi în mediu controlat, măcinate, sortate pe dimensiuni și caracterizate pentru a stabili conținutul de umiditate, materii volatile, carbon fix, cenușă, compoziția elementală (carbon, hidrogen, azot, sulf, oxigen), structura (prin spectroscopie IR), comportarea termică (prin analiză termogravimetrică) și capacitatea calorică.

În urma caracterizărilor efectuate s-a observat o diferențiere a reziduurilor vegetale după clasa de proveniență, aceasta fiind evidențiată atât prin diagrama Van Krevelen cât și prin analiza PCA (principal component analysis). 

Materialele vegetale oferă perspective promițătoare în vederea valorificării prin procedee termice, acestea urmând a fi studiate în etapele următoare ale proiectului.

Etapa 2 (2023) a proiectului de cercetare ”Deșeuri agricole – valorificare completă în biocombustibili și chimicale” s-a intitulat ” Torefacția deșeurilor agricole”. În această etapă reziduurile vegetale din activități agricole colectate și caracterizate în Etapa 1 (2022) au fost supuse torefacției. Materiile prime au făcut parte din cinci categorii vegetale diferite: tije (porumb, floarea soarelui, bame), teci (nuci, migdale, castane, bame), coji (nuci, migdale, alune, ginkgo), sâmburi (caise, cireșe, piersici, prune, bame), șrot (nuci, cânepă, dovleac, in, floarea soarelui). Acestea au fost supuse torefacției în condiții optimizate ce presupun încălzirea cu o viteză de 10 °C/minut până la 250 °C urmată de menținere izotermă pentru 60 minute a 10 grame probă măcinată. Bilanțul de materiale a fost determinat și discutat. Produsele lichide și solide rezultate după torefacție au fost colectate separat și caracterizate. 

Cromatografia de gaze cuplată cu spectrometria de masă a fost folosită pentru caracterizarea compozițională a produselor lichide. Aceasta a evidențiat o varietate de compuși chimici cu funcționalități diferite, ponderea lor depinzând de sursa vegetală și de categoria din care fac parte probele. Au fost identificați compuși chimici specifici degradării graduale a elementelor structurale din biomasă. Furfuralul și derivații furanici au evidențiat degradarea hemicelulozelor. Zaharurile (aloza) au indicat începutul degradării celulozei. Acidul acetic a fost compusul principal identificat în produsele lichide de piroliză, el provenind, împreună cu diverși derivați fenolici identificați de asemenea, din degradarea structurilor cu stabilitate termică mai redusă din lignină. 

Analiza elementală și puterea calorică au fost proprietățile de interes particular pentru materialele solide rămase în urma torefacției. Analiza elementală a permis evaluarea eficienței de conservare a carbonului și hidrogenului și cea a îndepărtării oxigenului din probele solide rezultate în urma tratamentului termic. De asemenea, a permis evaluarea creșterii calității materialelor solide, prin deplasarea acestora spre originea diagramei Van Krevelen. Puterea calorică a stat la baza evaluării bilanțului energetic al procesului de torefacție. Acesta este de peste 90 % pentru toate tipurile de reziduu agricol studiat, cu excepția sâmburilor.