Wenn pulverförmige Produkte wie Zucker, Salz oder Instantkaffee Feuchtigkeit ausgesetzt werden, verklumpen sie und werden viel schwieriger zu verwenden. Dasselbe passiert mit kalihaltigen Düngemitteln und anderen Kaliprodukten, bei denen Verklumpen zu industriellen und landwirtschaftlichen Abfällen führen kann. Deshalb untersuchen Forscher aus Saskatchewan genauer, warum sich in pulverförmigen Produkten Klumpen bilden und was getan werden kann, um dies zu vermeiden.
Dr. Lifeng Zhang kam vor Kurzem mit anderen Mitgliedern des Particle Technology Research Lab der USask zur Canadian Light Source (CLS) an der University of Saskatchewan (USask) und nutzte die Strahllinie des BMIT-BM, um in Echtzeit zu untersuchen, wie sich in Kaliprodukten Klumpen bilden.
„Diese Forschung ist die erste, die das Phänomen des Verklumpens und Verklumpens mithilfe von Röntgenbildern untersucht“, sagt Zhang. „Zuvor wurden andere Methoden oder Instrumente verwendet, mit denen sich dieser dynamische Prozess jedoch nicht beobachten lässt.“
Das Team verwendete eine Technik namens Synchrotron-Röntgentomographie, um detaillierte 3D-Bilder von Kalipartikeln und den winzigen Brücken zu erstellen, die sich zwischen ihnen bilden und die Klumpen bilden.
„Mit anderen Methoden ist das nicht zu erkennen“, fährt Zhang fort. „Hier können wir es mithilfe von Synchrotron-Röntgenbildern sehen. Ich kann sehen, dass sich die kleinräumige Ausbreitung oder Verklumpung innerhalb von Minuten vollzieht – das ist wirklich aufregend.“
Diese in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner Mosaic durchgeführte Forschung zielte ursprünglich darauf ab, Möglichkeiten zur Verbesserung des Trocknungsprozesses für Kaliprodukte zu untersuchen. Die Forschung wurde jedoch weiterentwickelt, als festgestellt wurde, dass es nicht nur nach, sondern auch während des Trocknungsprozesses zu Verklumpungen kam. Die Ergebnisse des Teams waren veröffentlicht im Journal Partikularologie.
„Diese Forschung ist erst der Anfang unseres besseren Verständnisses, wie das Verklumpungsphänomen auftritt“, sagt Zhang. „Wir hoffen, dass das Wissen aus dieser Forschung der Industrie dabei helfen wird, Abfall zu reduzieren oder beispielsweise unseren Landwirten dabei helfen wird, Abfall zu reduzieren, wenn sie dieses Produkt auf dem Feld anwenden.“
Zhang und das Team hoffen, weiterhin mit Mosaic zusammenarbeiten zu können, um Möglichkeiten zur Verbesserung der Herstellungs- und Trocknungsprozesse zu finden. Das Team hofft außerdem, seine Forschung eines Tages ausweiten zu können, um das Verklumpungsphänomen bei anderen pulverförmigen Produkten zu untersuchen.
Mehr Informationen:
Mojtaba Nabipoor Hassankiadeh et al., Synchrotron-Röntgen-Mikrocomputertomographie-Bildgebung von festen Brücken zwischen Kalipartikeln in der Nähe von Kontaktpunkten, Partikularologie (2024). DOI: 10.1016/j.partic.2024.04.012