journal article·2024-08Open access

Upcycling Waste Biomass–Production of Porous Carbonaceous Supports from Paper Mill Sludge and Application to CO2 Conversion

Mónica Stanton Ribeiro, Maria M. R. A. Lima, Márcia Vilarigues, Marcileia Zanatta, Marta C. Corvo

Advanced Sustainable Systems· Volume 8· Issue 8

Abstract

Abstract The urgent need for sustainable waste management strategies has led to the exploration of innovative approaches for the valorization of waste. In this study, a method is proposed for carbonizing waste biomass materials, particularly paper mill waste sludges (primary and biological) and knots, to produce porous carbonaceous supports. Through an initial hydrothermal carbonization followed by carbonization with nitrogen flow, porous carbon materials are successfully generated. The findings of this investigation validate the successful generation of effective carbonaceous supports utilizing waste biomass materials. These materials are then evaluated for their effectiveness as porous supports in the ionic liquid‐catalyzed cycloaddition reaction of CO2 to styrene oxide, achieving a remarkable conversion rate of up to 98% and an impressive selectivity exceeding 99%. Additionally, the results underscore the significant impact of the selected IL on the overall conversion process. Overall, this study presents a promising pathway for the valorization of paper mill waste sludge through the production of porous carbon materials with potential applications in catalysis and beyond.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Extraction and Separation Processes · Adsorption and biosorption for pollutant removal · Carbon dioxide utilization in catalysis

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

i3N|Cenimat Materials Science Department NOVA School of Science and Technology NOVA University Lisbon Caparica 2829‐516 Portugal

Vicarte Conservation and Restoration Department NOVA School of Science and Technology NOVA University Lisbon Caparica 2829‐516 Portugal

Institute of Advanced Materials (INAM) Universitat Jaume I Castellón 12071 Spain

Funding

Fundação para a Ciência e a Tecnologia · H2020 Marie Skłodowska-Curie Actions

References (87)

Show source-provided references
1. 10.1016/j.inoche.2019.03.01210.1016/j.inoche.2019.03.012 ↗
2. 10.1039/C6CY01068G10.1039/C6CY01068G ↗
3. 10.1021/acs.iecr.7b0280310.1021/acs.iecr.7b02803 ↗
4. 10.1039/c2gc16335g10.1039/c2gc16335g ↗
5. Wang R. · Carbon N Y · 2023 · 211
6. 10.1039/D0GC01870H10.1039/D0GC01870H ↗
7. 10.1016/j.rser.2012.04.01210.1016/j.rser.2012.04.012 ↗
8. 10.1016/j.jcou.2020.10142710.1016/j.jcou.2020.101427 ↗
9. 10.3390/catal1101000410.3390/catal11010004 ↗
10. 10.1016/j.jcou.2018.09.01710.1016/j.jcou.2018.09.017 ↗
11. 10.1021/ie50581a03010.1021/ie50581a030 ↗
12. 10.3389/fmats.2019.0004210.3389/fmats.2019.00042 ↗
13. 10.3390/catal904032510.3390/catal9040325 ↗
14. B.Cornils W. A.Herrmann J. H.Xu H. W.Zanthoff Calysis from A to Z: A Concise Encyclopedia 5th Edition 2019.10.1002/9783527809080 ↗
15. 10.1002/cctc.20150085610.1002/cctc.201500856 ↗
16. Lopes do Rosário Ventura A. · 2017
17. 10.1039/c1ee02156g10.1039/c1ee02156g ↗
18. 10.1039/D0GC03465G10.1039/D0GC03465G ↗
19. 10.1016/j.molcata.2014.05.00710.1016/j.molcata.2014.05.007 ↗
20. 10.1016/j.micromeso.2019.10975110.1016/j.micromeso.2019.109751 ↗
21. 10.1016/j.apcata.2012.12.01810.1016/j.apcata.2012.12.018 ↗
22. 10.1016/j.carbon.2015.11.07410.1016/j.carbon.2015.11.074 ↗
23. 10.1016/j.cattod.2012.10.00110.1016/j.cattod.2012.10.001 ↗
24. 10.1021/ie500345z10.1021/ie500345z ↗
25. 10.1016/j.ijhydene.2014.10.12910.1016/j.ijhydene.2014.10.129 ↗
26. 10.1016/B978-0-444-53876-5.00003-910.1016/B978-0-444-53876-5.00003-9 ↗
27. Chen T. · Coord. Chem. Rev. · 2023 · 489
28. 10.1039/C8RA10497B10.1039/C8RA10497B ↗
29. 10.1039/C4TA02734E10.1039/C4TA02734E ↗
30. 10.1039/D1SE01000J10.1039/D1SE01000J ↗
31. 10.1016/j.apcatb.2018.09.01910.1016/j.apcatb.2018.09.019 ↗
32. 10.1002/slct.20160034610.1002/slct.201600346 ↗
33. 10.1021/acsomega.0c0447010.1021/acsomega.0c04470 ↗
34. 10.1088/1361-6528/ab004210.1088/1361-6528/ab0042 ↗
35. 10.1016/j.cej.2017.11.18410.1016/j.cej.2017.11.184 ↗
36. 10.1016/j.energy.2015.08.03310.1016/j.energy.2015.08.033 ↗
37. 10.1016/j.fuel.2014.08.02710.1016/j.fuel.2014.08.027 ↗
38. 10.1016/j.apcatb.2013.01.04910.1016/j.apcatb.2013.01.049 ↗
39. 10.1016/j.molcata.2014.02.00810.1016/j.molcata.2014.02.008 ↗
40. 10.1016/j.matchemphys.2019.05.04510.1016/j.matchemphys.2019.05.045 ↗
41. 10.1021/acs.chemmater.5b0502010.1021/acs.chemmater.5b05020 ↗
42. 10.1039/D0GC01510E10.1039/D0GC01510E ↗
43. 10.1016/j.jaap.2015.01.02510.1016/j.jaap.2015.01.025 ↗
44. 10.1016/j.biortech.2015.05.08410.1016/j.biortech.2015.05.084 ↗
45. 10.1016/j.cherd.2012.03.01810.1016/j.cherd.2012.03.018 ↗
46. 10.1016/j.jaap.2004.08.00710.1016/j.jaap.2004.08.007 ↗
47. 10.1016/S0008-6223(01)00026-410.1016/S0008-6223(01)00026-4 ↗
48. 10.3390/molecules2516362710.3390/molecules25163627 ↗
49. Sadjadi S. · 2021
50. Walden P. · Bulletin de l'Académie Impériale des Sciences de St.‐Pétersbourg · 1914 · 8 · 405
51. 10.1002/cssc.20150010410.1002/cssc.201500104 ↗
52. 10.1002/cssc.20200057410.1002/cssc.202000574 ↗
53. 10.3390/ijms2120774510.3390/ijms21207745 ↗
54. 10.1016/j.jallcom.2019.02.05210.1016/j.jallcom.2019.02.052 ↗
55. 10.1039/c1jm00013f10.1039/c1jm00013f ↗
56. 10.1002/cssc.20140233810.1002/cssc.201402338 ↗
57. 10.1002/adma.20120342210.1002/adma.201203422 ↗
58. 10.1016/j.apmt.2018.04.00810.1016/j.apmt.2018.04.008 ↗
59. 10.1002/anie.20100316310.1002/anie.201003163 ↗
60. 10.1016/j.fuel.2022.12516410.1016/j.fuel.2022.125164 ↗
61. 10.1021/cm101272910.1021/cm1012729 ↗
62. 10.1186/s40643-021-00385-310.1186/s40643-021-00385-3 ↗
63. 10.1016/j.carbpol.2019.04.00310.1016/j.carbpol.2019.04.003 ↗
64. 10.1002/cjce.2470810.1002/cjce.24708 ↗
65. 10.1016/j.ijhydene.2020.02.16610.1016/j.ijhydene.2020.02.166 ↗
66. 10.1088/1361-6528/ab004210.1088/1361-6528/ab0042 ↗
67. 10.1002/pi.586410.1002/pi.5864 ↗
68. 10.1016/j.envc.2021.10020810.1016/j.envc.2021.100208 ↗
69. 10.1002/pi.586410.1002/pi.5864 ↗
70. 10.1016/j.apmt.2016.08.00110.1016/j.apmt.2016.08.001 ↗
71. 10.1016/j.fuel.2006.03.00810.1016/j.fuel.2006.03.008 ↗
72. 10.1002/chem.20160501910.1002/chem.201605019 ↗
73. Urmos J. · Am. Mineral. · 1991 · 76 · 641
74. 10.1016/j.jenvman.2016.12.00410.1016/j.jenvman.2016.12.004 ↗
75. 10.1515/pac-2014-111710.1515/pac-2014-1117 ↗
76. 10.1002/anie.20130106910.1002/anie.201301069 ↗
77. 10.3390/pr805054810.3390/pr8050548 ↗
78. 10.1039/c2cy20365k10.1039/c2cy20365k ↗
79. 10.1016/j.gce.2020.09.00810.1016/j.gce.2020.09.008 ↗
80. Han B. · 2019
81. 10.1016/j.cattod.2009.07.07010.1016/j.cattod.2009.07.070 ↗
82. 10.1071/CH2118210.1071/CH21182 ↗
83. 10.1016/j.jcou.2016.02.00310.1016/j.jcou.2016.02.003 ↗
84. 10.1021/ol026189w10.1021/ol026189w ↗
85. Viswanathan B. · 2009
86. 10.1016/j.jcou.2022.10235510.1016/j.jcou.2022.102355 ↗
87. 10.1002/chem.20170409410.1002/chem.201704094 ↗