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| Conference Presentation (After Call) | FZJ-2017-08312 |
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2017
Abstract: Biokohlen werden seit etwa 10 Jahren intensiv als Substrat für die Verbesserung landwirtschaftlich genutzter Böden untersucht. Sie werden aus verschiedenen Ausgangsmaterialien mit unterschiedlichen Verfahren und unter verschiedenen Reaktionsbedingungen aus überwiegend pflanzlichen Materialien durch thermische Behandlung unter Sauerstoffausschluss oder -unterschuss hergestellt und weisen eine große Bandbreite chemischer und physikalischer Eigenschaften auf. Ihre Wirkung in Böden ist immer noch unzureichend verstanden. Die Spektrale Induzierte Polarisation kann auf Grund der elektrischen und oberflächenchemischen Eigenschaften der Biokohlen zur Detektion der Kohlen im Boden genutzt werden und Informationen zu deren Veränderung sowie zum Wasser- und Nährstoffhaushalt liefern. In diesem Beitrag werden Ergebnisse zu Kohlen aus verschiedenen Ausgangsmaterialien und Herstellungsprozessen vorgestellt. Die Eigenschaften der Kohlen und ihre IP-Spektren werden anhand von Elementanalysen, Bestimmungen der oberflächenfunktionellen Gruppen durch Boehm-Titration und FTIR-Spektroskopie sowie durch morphologische Untersuchungen diskutiert. Ebenso wird der Einfluss von Partikelgröße, Elektrolytgehalt und Wassersättigung auf die IP-Spektren erläutert. Aus den vorliegenden Daten kann geschlossen werden, dass sich der Mechanismus der elektrischen Polarisation von schwach graphitisierten Kohlen aus der hydrothermalen Karbonisierung zu stark graphitisierten Kohlen aus der Vergasung oder Pyrolyse verändert. Spielen bei schwacher Graphitisierung, ausgedrückt durch ein hohes Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff (H/C), die Gegenionen in der elektrischen Doppelschicht die wesentliche Rolle, so ist bei starker Graphitisierung also kleinem H/C die Polarisation der Kohlepartikel auf Grund ihrer elektrischen Leitfähigkeit entscheidend.
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