Thermal De-Oxygenation to Form Condensable Aerosol From Reconstituted Tobacco without Auto-Ignition

In diesem Artikel wird ein neuartiges Konzept beschrieben, bei dem einem festen Strang aus rekonstituierter Tabakbiomasse von außen Hitze zugeführt und dabei in einer zunehmend sauerstoffarmen Atmosphäre/Umgebung ein Aerosolstrom erzeugt wurde. Die Grenze der Selbstentzündung wurde bei Sauerstoffkonzentrationen von 0%, 5%, 10% und 21% bestimmt. Anschließend wurden die Auswirkungen dieser unterschiedlichen Atmosphären auf verschiedene Parameter untersucht. Die Versuchsergebnisse zeigten, dass die Zündtemperatur mit zunehmender Sauerstoffkonzentration sank. Unterhalb aber in der Nähe der Zündtemperatur wurde in der sauerstoffhaltigen Atmosphäre zudem ein negativer Temperaturkoeffizient (NTK) beobachtet. Es wurden signifikante Unterschiede bei den Ausbeuten an CO und CO₂ zwischen der sauerstoffhaltigen und der sauerstofffreien Atmosphäre festgestellt. Die Masse des jeweils unter inerter und sauerstoffreduzierter Atmosphäre erzeugten Aerosols wurde anhand von ausgewählten flüchtigen und halbflüchtigen Bestandteilen, Phenolen, Aldehyden und anderen organischen Verbindungen von Interesse bestimmt. Eine höhere Sauerstoffkonzentration führte zudem zu einem höheren Gesamt- und Oberflächensauerstoffgehalt im Festphasenrückstand sowie zu einer Verringerung des Gehalts an Kohlenstoff- und Wasserstoffelementen und der entsprechenden funktionellen Gruppen. Auch der Gehalt an anorganischen Verbindungen nahm mit der Sauerstoffkonzentration zu. Durch die systematische Änderung der Sauerstoffkonzentration im Biomassebett bei zunehmender Temperatur konnte ein Aerosolstrom mit kontrollierter chemischer Zusammensetzung und Ausbeute erzeugt werden, ohne dass es zu einer Entzündung kam. Die wichtigsten chemischen Marker für Inhalationsschäden wurden gemessen und bei verschiedenen Graden nahe der Verbrennungstemperatur miteinander verglichen. Eine derartige Analyse von rekonstituiertem Tabak oder anderen Biomassematerialien könnte somit zusätzliche und nützliche Erkenntnisse für die Entwicklung von Aerosolerzeugern für erhitzte Biomasse liefern.