Цивилизация
Ученые исследовали новую технологию торрефикации (обжига) биомассы. 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 ведущего американского журнала химического общества Energy & Fuel. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).
«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.
