Improving the Bio-Oil Quality via Effective Pyrolysis/Deoxygenation of Palm Kernel Cake over a Metal (Cu, Ni, or Fe)-Doped Carbon Catalyst



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Improving-the-Bio-Oil-Quality-via-Effective-Pyrolysis
Cao Hoàng Anh 19447561
α
α α
α

+


+
(3)
(1
)Me O
C
(1
)CO(1
)Me O C
(1
)CO
2
2
2
2
α
α
α
α


+




+

(4)
overall reaction: C
H OH
(1
)CO
(2
1)CO
2
2
2
α
α
α
+

+

+

(5)
As shown in
Table S5
, the main ash compositions of palm
kernel cake were K
2
O and CaO or AAEM species. As is known,
the presence of AAEM promoted the in situ production of H
2
during biomass pyrolysis, leading to strong enhancement of
deoxygenation, especially for the hydrodeoxygenation reaction.
That was why the hydrocarbon yield increased to some extent
when the spent catalyst was reused in the bio-oil upgrading
process.
3. CONCLUSIONS
Upgrading bio-oil derived from palm kernel cake pyrolysis was
achieved by using metal (Cu, Ni, and Fe)-loaded activated
carbon catalysts. A maximum bio-oil yield of 60.1% was obtained
under optimum conditions determined via statistical analysis. It
should be noted that the operation cost for ultrasonic
pretreatment was still quite high, but it is strongly required for
application on a larger scale such as in industrial plants because
the bio-oil yield increased up to 10
−20%, which could reduce
the running time for the production process. The introduction of
a transition metal on activated carbon resulted in the
regeneration of new acid sites, which was useful for
deoxygenation reactions. The 15%Ni-carbon catalyst exhibited
the highest catalytic activity for the conversion of oxygenated
Figure 7.
Reaction pathways for catalytic pyrolysis/deoxygenation of biomass into bio-oils with rich aromatic hydrocarbons.
Figure 8.
Reusability of 15%Ni
−carbon, zeolite, and alumina for
catalytic deoxygenation of bio-oil from WPKC pyrolysis.
ACS Omega
http://pubs.acs.org/journal/acsodf
Article
https://doi.org/10.1021/acsomega.1c02999
ACS Omega 2021, 6, 20006−20014
20011


compounds to hydrocarbons. The PAH selectivity increased
with the Ni loading amount. The catalyst could be reused for
five
cycles with a slight reduction in the hydrocarbon yield. Overall,
this research provided a clean strategy for sustainable production
of a stable catalyst and bio-oil with high quality from waste
biomass feedstock, which could be applied to replace fossil fuels,
leading to a signi
ficant reduction of CO
2
emission causing the
greenhouse e
ffect and thereby global warming. It is also expected
that such a green/cheap catalyst could be further developed for
achieving a cleaner process.
4. EXPERIMENTAL SECTION
4.1. Pretreatment of Biomass Feedstock. WPKC
collected from Thailand was utilized as a biomass milled to
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