Ее применение может помочь преодолеть проблемы, возникающие при использовании традиционных способов получения биотоплива. Для этой технологии можно создать недорогие мобильные установки. Причем можно получать не только твердое биотопливо, но и ценные побочные продукты — метанол, уксусную кислоту и ряд других компонентов.
О своих исследованиях ученые рассказали на страницах журнала Energy & Fuel. Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
«Наша технология торрефикации биомассы существенно проще и дешевле ранее предложенных. Ее важным достоинством является возможность создания мобильных установок с небольшими капитальными затратами. Таким образом можно получать не только твердое биотопливо, но и ценные побочные продукты — метанол, уксусную кислоту и ряд других компонентов», — рассказывает Алексей Коршунов, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва).
Биотопливо относится к альтернативным источникам энергии. Впрочем, к подобным источникам относят любые, которые не являются производными от классических ископаемых углеводородов — природного газа и нефти. Уже в прошлом году объемы мирового потребления топливных гранул (пеллет) превысили 52 миллиона тонн. Основной покупатель российского биотоплива — Дания, на втором месте находится Швеция. Кроме того, отечественные пеллеты экспортируют в Нидерланды, Финляндию, Германию, Южную Корею и ряд других стран.
Топливные гранулы, как и топливные брикеты, производят из опилок, других древесных отходов, шелухи подсолнечника, соломы. Растительная масса помещается в особые установки, где происходит измельчение: получается практически мука из отходов растительного производства. Эта масса поступает в сушилку, где выпаривается жидкость. Именно этот процесс подготавливает массу к качественной прессовке в гранулы или брикеты. Однако такая продукция имеет ряд недостатков, от которых можно избавиться, если обработать сырье. Это может быть торрефикация — процесс «мягкого» обжига биомассы, без доступа воздуха, который осуществляется при температуре 200–320 °С в течение 30–90 минут.
Роль минерального наполнителя в исследовании ученых выполнял тальк. Результаты показали, что при низких температурах обжиг идет в кинетическом режиме — скорость процесса в основном ограничивается температурой в реакторе. А при повышенных температурах — в диффузионном, когда выход массы в основном зависит от интенсивности проникновения кислорода и паров воды через минеральный слой.
Исследователи изучили свойства полученного биотоплива. Оказалось, что по характеристикам оно близко к углю. В связи с этим последний может быть заменен на биотопливо без модернизации оборудования на существующих теплоэнергетических установках, что существенно упрощает внедрение технологии в промышленность. Существенный недостаток древесины при ее непосредственном использовании в качестве топлива — способность поглощать влагу из окружающей среды. Авторы работы показали, что можно сделать не впитывающее влагу биотопливо, если обжигать древесину в слое минерального наполнителя. Особенно это характерно для мягких пород.
Использование ископаемого топлива сильно вредит экологии, а потому возобновляемая энергетика на основе биомассы привлекает все большее внимание. Пока ее применение в промышленности сильно ограничено как свойствами самого биотоплива, так и экономической целесообразностью его синтеза. Результаты новой работы позволят пересмотреть перспективы направления.
Исследование выполнено совместно с коллегами из МГТУ имени Н. Э. Баумана.
http://www.nanonewsnet.ru/news/2020/predlozhena-prostaya-deshevaya-tekhnologiya-polucheniya-biotopliva-iz-drevesnoi-shchepy
г.Казань, ул. Ершова, д. 29а