Abstract Livestock manure management constitutes a major challenge at this time. Traditionally, this waste has been used as fertilizer. Excessive application of this residual organic matter on agricultural soils can cause soil quality degradation due to heavy metals accumulation, migration of pathogens to water sources and food, and generation of greenhouse gases. As a promising alternative to land application, pyrolysis of livestock manure allows to obtain biochar, bio-oil and syngas. The goal of this work is to study slow pyrolysis of digested dairy cattle manure (DM) both through one-step and multi-step pyrolysis at increasing temperature in the range 250-600 °C. The non-condensable gases composition was continuously analyzed by gas chromatography. Char properties were characterized by ultimate analysis, heavy metals content, ash content, higher heating value (HHV), pH, electrical conductivity (EC), water holding capacity (WHC), cation exchange capacity (CEC), textural properties (specific surface area, pore volume and average pore width) and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy. The experimental results showed that both the product distribution and the properties of char depended on pyrolysis temperature. Char obtained after the last step of multi-step pyrolysis had similar properties to that obtained in one-step pyrolysis. Thus, the cooling and re-heating of the solid between steps did not have a significant effect on the pyrolysis pathway. Pyrolysis at between 400-550 °C allowed to reach a compromise between char pH and electrical conductivity for its potential use as soil amendment.

中文翻译：

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奶牛粪便的热解：炭特性的演变

摘要 当前，畜禽粪便管理是一项重大挑战。传统上，这种废物被用作肥料。由于重金属的积累、病原体向水源和食物的迁移以及温室气体的产生，在农业土壤上过度施用这种残留有机物质会导致土壤质量下降。作为土地应用的有前景的替代方案，牲畜粪便的热解可以获得生物炭、生物油和合成气。这项工作的目标是通过一步和多步热解在 250-600 °C 的温度范围内研究消化奶牛粪便 (DM) 的缓慢热解。通过气相色谱法连续分析不凝性气体组成。炭的特性通过极限分析、重金属含量、灰分含量、更高的热值 (HHV)、pH、电导率 (EC)、持水能力 (WHC)、阳离子交换能力 (CEC)、结构特性（比表面积、孔体积和平均孔宽）和傅里叶变换红外 (FTIR)光谱学。实验结果表明，焦炭的产物分布和性质均取决于热解温度。多步热解最后一步得到的炭与一步热解得到的炭具有相似的性质。因此，步骤之间固体的冷却和再加热对热解途径没有显着影响。在 400-550 °C 之间的热解允许在炭 pH 和电导率之间达到折衷，以使其潜在用作土壤改良剂。阳离子交换容量 (CEC)、结构特性（比表面积、孔体积和平均孔宽）和傅立叶变换红外 (FTIR) 光谱。实验结果表明，焦炭的产物分布和性质均取决于热解温度。多步热解最后一步得到的炭与一步热解得到的炭具有相似的性质。因此，步骤之间固体的冷却和再加热对热解途径没有显着影响。在 400-550 °C 之间的热解允许在炭 pH 和电导率之间达到折衷，以使其潜在用作土壤改良剂。阳离子交换容量 (CEC)、结构特性（比表面积、孔体积和平均孔宽）和傅立叶变换红外 (FTIR) 光谱。实验结果表明，焦炭的产物分布和性质均取决于热解温度。多步热解最后一步得到的炭与一步热解得到的炭具有相似的性质。因此，步骤之间固体的冷却和再加热对热解途径没有显着影响。在 400-550 °C 之间的热解允许在炭 pH 值和电导率之间达到折衷，以使其潜在用作土壤改良剂。实验结果表明，焦炭的产物分布和性质均取决于热解温度。多步热解最后一步得到的炭与一步热解得到的炭具有相似的性质。因此，步骤之间固体的冷却和再加热对热解途径没有显着影响。在 400-550 °C 之间的热解允许在炭 pH 值和电导率之间达到折衷，以使其潜在用作土壤改良剂。实验结果表明，焦炭的产物分布和性质均取决于热解温度。多步热解最后一步得到的炭与一步热解得到的炭具有相似的性质。因此，步骤之间固体的冷却和再加热对热解途径没有显着影响。在 400-550 °C 之间的热解允许在炭 pH 和电导率之间达到折衷，以使其潜在用作土壤改良剂。步骤之间固体的冷却和再加热对热解途径没有显着影响。在 400-550 °C 之间的热解允许在炭 pH 和电导率之间达到折衷，以使其潜在用作土壤改良剂。步骤之间固体的冷却和再加热对热解途径没有显着影响。在 400-550 °C 之间的热解允许在炭 pH 和电导率之间达到折衷，以使其潜在用作土壤改良剂。