Выбросы CO2 можно сократить на 20%, используя сельскохозяйственные отходы – ученые ТПУ

Ученые лаборатории тепломассообмена Томского политехнического университета разработали топлива с добавлением сельскохозяйственных и промышленных отходов. Исследование показало, что такие пеллеты обладают лучшими физико-механическими свойствами и позволяют снизить выбросы углекислого газа в атмосферу до 20%. Топливные пеллеты. Источник фото: пресс-служба ТПУ Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (№ 23-79-10098). Последние результаты работы ученых были опубликованы в журнале Renewable Energy (Q1, IF: 9.0). Для приготовления топлива и брикетов ученые использовали различные виды сырья. Так, в качестве основного компонента топливных пеллет были использованы сосновые опилки – типичный отход лесной промышленности. В качестве дополнительных компонентов использовались промышленные отходы, некачественное топливо и смесь сельскохозяйственных отходов (угольный шлам, торф, солома и рисовая шелуха). В составе гранул также использовались твердые бытовые отходы (картон, пластик и их смеси). «Одним из основных направлений наших исследований было использование различных видов отходов — от промышленных угольных шламов до бытового картона и пластика — в качестве добавок к традиционным древесным гранулам. Мы экспериментально показали, что такие добавки могут существенно влиять на характеристики горения, в том числе задержку воспламенения, продолжительность горения, максимальные температуры, а также состав дымовых газов”, – отмечает один из авторов исследования, доцент ТПУ – Научно-исследовательской школы ТПУ. Физика процессов высоких энергий Галина Няшина. Исследования проводились на специальном стенде, оснащенном термогравиметрическим анализатором, высокоскоростной видеокамерой и газоанализатором. С помощью скоростной фотосъемки фиксировалось время задержки газовой фазы и гетерогенного воспламенения, а также продолжительность горения. Для определения количественного и качественного анализа состава дымовых газов, образующихся в процессе горения, использовался специальный газоанализатор. Результаты экспериментов показали, что использование соломы благодаря высокому содержанию летучих веществ и пористой структуре позволяет сократить время задержки газофазного воспламенения до 32 % и сократить время горения на 15 %. А добавление картона в пеллеты привело к сокращению времени горения на 20%. «Все эксперименты проводились при температуре 700-900 °С, этот диапазон охватывает все стадии воспламенения и горения топлив. В ходе исследования мы обнаружили интересные закономерности. Например, температура горения существенно зависит от состава топлива. В образцах с добавлением торфяной и угольной суспензии температура термического разложения увеличилась на 34%. Это связано с необходимостью более высоких температур для разложения минеральных компонентов. В целом мы обнаружили, что повышение температуры в выбранном нами диапазоне снижает воспламенение до четырех раз и сокращает продолжительность горения до 31%», — добавляет. Галина Няшина. Ученые утверждают, что использование сельскохозяйственных отходов и угольных пеллет может снизить выбросы CO2 на 20%, а добавление картона и других бумажных отходов может снизить концентрацию оксидов азота (NOx) на 22-78%. Это делает данный вид пеллет более экологически чистым. Помимо экологических свойств, политехники изучили также физико-механические свойства новых гранул (плотность, устойчивость к проникновению и влагостойкость). Результаты испытаний показали, что добавки в пеллетах повышают их влагостойкость до 46% и улучшают прочность. Источник информации и фото: пресс-служба Томского политехнического университета.