404
Твердопаливні продукти: біомаса, торф і композити
Представлено досягнення останніх 20 років щодо створення твердопаливних продуктів з відновлюваної сировини, відходів лісу, дерева, переробки торфу та агропромислового комплексу. Формулювання композитів з підвищеною калорійністю, гідрофобним і досить стійким до біодеградації відкриває можливість використання їх для екологічно чистих технологій згоряння в котельнях невеликої енергії, кільців промислового виробництва. Ці паливні продукти підходять для тривалого зберігання як резервного палива.
Проблема створення композитів на основі біомаси, торфу, відходів лісу та деревообробки, м'якоть та паперового виробництва, твердих побутових відходів та біометру актуально в науково-практичних умовах. В наукових умовах актуальність пов'язана з необхідність створення теоретичних засад для формування твердих паливних виробів на основі відновлюваної сировини, торфу та інших з заданими властивостями. У практичних умовах актуальність визначається проблемами вдосконалення поводження з відходами.
У досягненні мети зменшення викидів CO2, ключова роль відіграє загальна або часткова заміна вугілля з паливом на основі відновлюваної сировини. На даний момент використання на вугільних електростанціях замість вугілля, а в котельному обладнанні розподілених енергетичних сумішей деревних і біохарових твердопаливних виробів або композитних біохарівних брикети і гранул замість паливної олії є недорогим і реальним способом зменшення викидів парникових газів. Крім того, можна використовувати композитні палива замість умовних (натурних газів і вугілля) в складі ресурсно-енергетичних добавок в промисловості: в кільях цементу, а також скляних і металургійних підприємств. На межі стрімкого розвитку біопаливного ринку. За прогнозами консалтингової компанії Poyry у 2020 році виробництво біочарівного заводу складе 7,5 млн. тонн. Це збільшення виробництва біочарів асоціюється з двома розширеннями ніш на ринку за його застосування: як складова паливної продукції і для забезпечення підвищення родючості грунту.
Упродовж останніх десятиріччя було збільшено інтерес до ліній продуктів на основі відновлюваної сировини, як у зв’язку з поняттям політики сталого розвитку, так і у зв’язку з підвищеним значенням екологічних питань. В результаті ринковий потенціал цієї екологічно чистої продукції стрімко зростає на 10-20% на рік. Це пов'язано з підвищенням технологічного пріоритетного потенціалу агрополімерів і біомаси, що викликає те, що біорозкладні полімери стали предметом численних наукових напрямків не тільки в світовій науці, але і в маркетингу. Багато фахівців докладають зусиль для вивчення властивостей, особливо термофізичних, «зелених» полімерів і розширення їх практичних додатків.
Однак біорозкладна здатність є однією з особливостей відновлюваних паливних продуктів, які повинні бути подолані, і ми прагнемо зробити це, використовуючи різні техніки і композиції композитних біопаливо, включаючи, наприклад, біочар і твердий гідрофобний пластифікатор-бінінг. Таким чином, стаття присвячена спробам розширити практичне застосування лігноцелюлозних полімерів на основі відновлюваної сировини, в тому числі у вигляді біопалива, в основному на основі монографій, патентів та статей автора [1-5].
Розроблення хімії та технології виробництва екологічно чистих полімерів («зелених» полімерів) є також актуальним у науково-практичних умовах і є запорукою сталого розвитку, що може підтримувати наше комфортне життя. Росія, як відомо, багата не тільки в вуглеводневій сировині, але і в біоенергетичних ресурсах: її культурні родючі землі складають 9% всього світу запаси річних лігностичних матеріалів, а ліси зберігають 25% запасів деревини світу (багаторічні лігноцелюлозичні матеріали). При цьому викопне паливо переважають паливні баланси транспорту, теплового виробництва та електроенергії.
Використання вугільних електростанцій замість вугілля, а в котельному обладнанні розподіляється енергетична суміш деревних та біомасових твердопаливних продуктів або композитних біокоальних брикети та гранул замість паливної олії низька вартість та реальний спосіб зменшення викидів парникових газів.
Стратегія розвитку енергії в Росії до 2020 року (затверджено Указом Уряду РФ від 28.08.2003 No 1234-PP), що свідчить про необхідність більш активного використання торфу та різних видів відходів, включаючи тверді побутові відходи та залишки деревини хімічного виробництва / сільського господарства, у виробництві тепла та електроенергії, передбачає збільшення частки відновлюваних джерел енергії в загальному споживанні енергії до 7% після 2020 року. Технічний потенціал біомаси в Росії становить 53 млн тонн вугільного еквівалента. Схема циркуляції полісахаридів, сахаридів і в природі показано на рисі. 1,1 км
Тепер надмолекулярна структура «зелених» полімерів почала навчатися на наномасштабі, оскільки вона стала можливою для спостереження за індивідуальними молекулами та молекулярними кластерами під мікроскопічною силою (AFM). АФМ безпосередньо візуалізує гетерогенність як біополімерів у кристалічному або аморфному стані. Крім того, морфологічні спостереження можна корелювати з результатами, отриманими іншими фізичними вимірами. Для спостереження за надмолекулярною структурою целюлози та лейніну за допомогою їх водорозчинних похідних, таких як карбоксиметилцелюлоза натрію (NaCMC) та лігносульфонат натрію (YALS). Зразки, що застосовуються до міка, були розглянуті за допомогою AFM.
На фото образах AFM NoKMC чітко спостерігаються жорсткі нитки. Товщина ниток, розташованих в моно або подвійних шарах приблизно 0,7 нм. Вважається, що гідрофобічна частина молекули прикріплюється до поверхні міка, а карбоксиметил групи поширюються на зовнішній поверхні. Ширина ниток коливається від 15.2 до 18.2 нм. Результати, отримані за допомогою рентгенівської дифрактометрії, показали, що чотири до п'яти молекул зв'язані разом і спостерігали у вигляді ниток [6].
З відновлюваних джерел, таких як дерева, рослини та культури. Про 30% деревини – левини. Lignins є нетоксичними і дуже універсальними в фізико-хімічній і оперативній характеристикі. Більшість промислових левини отримують в процесах м'якоті приготування від ремесел і сульфату целюлози. Пиво Lignin зазвичай пропалюється як паливо в пульпинних млинах Щорічне виробництво левини в Японії оцінюється близько 8 млн. тонн. Крім того, в процесі гідролізу в виробництві спирту виходить лінін. Виробництво левини в світі становить приблизно 30 млн. тонн на рік. Однак слід зазначити, що це значення тільки оцінюється, оскільки не існує надійної статистики, тому що вона часто опікується відразу після виробництва. Про одного мільйона тонн водорозчинних лігносульфонатних похідних, які є побічними продуктами сульфатної целюлози, використовуються в Японії як хімічні речовини, такі як диспергатори.
Промисловий левінь - це побічний продукт м'якоті промисловості, як зазначений вище, і відокремлюється переважно з деревини хімічним процесом м'якоті приготування. Як описано вище, основні технології знебарвлення використовуються в процесах приготування м'якоті методом крафт-сульфату. Інші технології знецінення – це процеси розчинника, які використовують органічні розчинники або високотемпературні парові процедури для видалення львінів з рослин.
Зазвичай львіни є природними полімерами з довільною структурою сітки, їх фізико-хімічні властивості відрізняються залежно від процесів видобутку. Вища структура левини, яка складається з елементів фенілпропану, є аморфним. Три фенілпротанові мономери, такі як коніперіловий спирт, симпатичний спирт і каунарний спирт, з'єднуються і створюють об'ємну сітку в процесі радикально на основі левини біосинтезу. З вищезазначеної причини, Lignin не має регулярної структури (наприклад, целюлоза) – це фізико-хімічний гетерогенний матеріал, хімічна структура якого не точно відома.
З кожним молекулою Lignin має більше двох гідроксілових груп, похідних поліуретанів на основі Lignin, похідних поліапролактону та епоксидних смол можна отримати за допомогою гідроксілових груп.
Целюлоза, структурна формула якої описана в [1, 2], являє собою лінійний полісахарид, побудований з блоків C6H10O5. Мережа, що містить до 10 тис. одиниць глюкози, затягуються в пучки через водневі зв’язки. Закручені балки утворюють так звані фібри, які, через геміцелюлозні і левини компоненти, якби «клеїти» разом в одну жорсткій структурі. Hemicelluloses є розгалуженими полісахариди, побудованими в основному з C5H8O4 одиниць з більш короткими ланцюгами, ніж целюлоза.
Відновлювані джерела енергії на основі лігноцелюлозної сировини можуть забезпечувати широкий спектр енергетичних послуг протягом тривалого часу: надійне постачання тепла, електрики, енергії для транспорту без викидів парникових газів та впливу клімату (у відповідності до Кіотського протоколу). У зв’язку з зміною клімату (Kyoto Protocol) та Угодою про зміну клімату (Kyoto Protocol) та Угодою про те, що необхідні нові стратегії та технологічні рішення для зменшення викидів вуглекислих газів. Стратегія розвитку ООН 2030 була прийнята, яка передбачає розширення обсягів відновлюваних джерел енергії для збільшення їх частки в споживанні енергії до 7 °%. Згідно з деякими оцінками, частковий перехід від викопних палив до біомаси в Росії заощадить від 10 до 20 млн тонн викопних вуглеводнів і вугілля на рік. Також зменшиться викид вуглекислого газу в атмосферу. Використання біомаси може створювати додаткові інвестиційні стимули для регіонів, а також нових робочих місць.
В даний час Росія має дві основні напрямки виробництва енергії з біомаси: використання відходів деревини та обробки деревини для виробництва тепла та електроенергії, виробництво паливних гранул (більш з них експортуються) та брикетів для вітчизняного ринку; виробництво рідкого біопалива для транспорту - біодизеля та біоетанолу (рис. 2).
Біодеградація, тобто біодеградація біомаси, а також композити, гранули та брикети на основі неї в навколишньому середовищі можуть бути викликані різними факторами та процесами: окислення, гідроліз, механо-декомпозиція, фото та біодеструкції
При великих запасах сировини, відходи яких можуть бути використані як паливо, російські підприємства не могли раніше продавати їх на внутрішньому ринку і на європейському ринку через ряд труднощів, викликаних особливостями відходів біомаси - їх низька вагова вага (80-250 кг / м3), підвищена вологість і біорозкладність.
Біодеградація (біодеградація) біомаси, а також композити, гранули та брикети на основі неї в навколишньому середовищі можуть бути викликані різними факторами та процесами: окислення, гідроліз, механодекомпозиція, фото- та біодеструкції. Прогнозність або, навпаки, стійкість до процесів біодеградації визначається на основі набору польових і лабораторних випробувань, що включає в себе, відповідно до стандарту ASTM, вимірювання фізико-механічні параметри і хімічного складу декомпозиційних виробів в результаті аеробного і анаеробного деградації полімеру в різних медіа. Ці труднощі поширюються на збереження твердих паливних продуктів під час зберігання, транспортування, а також погіршення параметрів горіння тощо.
У зв'язку з збільшенням сипучих маси і щільності тепловий ефект горіння гранульацією, тобто виробництво паливних гранул. Незважаючи на те, що розвиток галузі паливних гранул та оптимістичних прогнозів, виробництво енергії з біомаси стикається з низкою перешкод, які запобігають її поширенню (як в Росії, так і в Європейському Союзі). Як зауважити в Плані розробки технологій Біомас За даними Комісії Європейських громад, біомаса в даний час виробляє 4% від загальної енергії, і до 2020 року ця цифра збільшиться до 20%. Енергетичний баланс РФ продовжує переважати викопними паливами. Також слід зазначити, що Росія знаходиться в третьому місці в списку країн з максимальними викидами CO2 після Сполучених Штатів Америки та Народної Республіки Китай.
Відновлювана сировина для твердих біопаливо - це це целюлозні суміші-ліганін в складі щорічних сільськогосподарських і багаторічних рослин - дерево (у вигляді чіпів, шматків, голів, тирси, порошку), відходів м'якоті та паперового промислового виробництва, а також тваринного походження в гранульованих або брикетованій формі - це різновид сировини для промислового виробництва. Біомаса виробляє не тільки тверде паливо для печей, камінів і котлів автономних будинків, ЧП малих і середніх електростанцій, але і рідкого або газоподібного палива для транспорту.
В останні роки виробництво гранульованого біопалива різко зросла в Західній Європі, Північній Америці та Японії. Біограни, на відміну від оригінальної біомаси, мають порівняно високу сипучу щільність (600-700 кг / м3), низьку вологість (менше 10%), порівняно високий рівень згоряння (середина 18 МДж / кг).
Автор має розвинені та запатентовані рецептури паливних гранул, брикетів та технологій для їх виробництва (як на основі відтворюваної сировини, наприклад, тирси та інших відходів деревообробної промисловості, відходів від м'якоті та агропромислового комплексу, а також будь-які вуглезберігаючі сполуки вугілля, торфу, нафтопереробних відходів), а також запатентовані у 2016 композиціях для виробництва твердих паливних продуктів, які мають переваги над традиційними за рахунок нових добавок [3, 4] і можуть використовуватися для створення резервного біопаливо, оскільки вони є гідростійкими.
В останні роки виробництво гранульованого біопалива різко зросла в Західній Європі, Північній Америці та Японії. Біограни, на відміну від оригінальної біомаси, мають порівняно високу сипучих щільність, низьку вологість, порівняно високий рівень згоряння (середина 20 МДж / кг).
Теплові властивості вищезазначених компонентів сировини та паливних композитів можуть бути характерні різні види фізико-хімічних досліджень, включаючи термогравіметрію (ТГ), диференціально-термічний аналіз (ДТА), диференціальну скануючу калібру (ДС), термомеханометрію (ТМА), динамічний механічний аналіз (ДМА), калібрування горіння. У той же час ми поєднали термофізичні методи вимірювання з різними, включаючи спектральні методи, такі як TG - Чотириє трансформація - ІЧ-спектрометрія (FTIR), а також TG-DTA. Молекулярна структура целюлози та левини була зосереджена на дослідниках протягом останніх 100 років, оскільки біополімери є основними компонентами сировини рослин. Більш конструктивно чутливі методи останнім часом виникають, а кристалічна структура целюлози досліджується за допомогою рентгенівської дифрактометрії та твердофазного ядерного магнітного резонансу (NMR) спектрометрії. З іншого боку, вищі структури левини в аморфному стані ще не вивчені.
Триває експериментальне тестування нових рецептур і методів виробництва паливних гранул. Разом з нашими партнерами, які мають обладнання для виробництва гранул і брикетів, планується продовжити роботу по поліпшенню складів і тестування нових рецептур і методів виробництва паливних гранул.
Переваги та новинка патенту на винахід (2016 [4]) та чистоту технології в порівнянні з традиційними паливними продуктами описані нижче:
1,1 км Відновлювана сировина, біопаливо та торф є основним матеріалом біопаливо (розчинна паливна продукція) та композитів. Це тип промислового палива. Твердий пластифікатор в складі композитного паливного продукту - сполучної речовини, на відміну від рідких зв'язувачів клейового типу, а також гарячої води і її пар (які традиційно використовуються для пластики шляхом запарювання), забезпечує поліпшення всіх експлуатаційних параметрів брикетів / гранул і зменшення біорозкладності:
3. У Підвищена ефективність брикетованого/пеллетного палива до 80-90% порівняно з вугільною та деревою. Можливість перетворення отриманої енергії, наприклад, від тепла до електрики. Нагрівальні житлові та виробничі потужності з брикетами / гранулами дешевше електроенергії.
4. Багатофункціональна паливна продукція з біохара і можливість використання для згоряння в котлах для комунальних і промислових цілей, в електростанціях теплових і електростанцій або, наприклад, в якості сорбента. Це можливість використання як паливного ринку, так і на ринку продукції для поліпшення ґрунтів.
5. Умань Попит на європейський ринок - експортований продукт.
6. Жнівень Паливопродукти, на відміну від оригінальної біомаси, мають порівняно високу сипучу щільність (600-700 кг / м3), низьку вологість (менше 10%), порівняно високий рівень згоряння (середина 16-18 МДж / кг, досягаючи 30 МДж / кг відповідно до Патенту для винаходу РФ, 2016).
7. Про нас Автономія - завдяки низькому пожежному ризику, зберіганню та перевезенню зручно (звідси брикети / гранули мають високу вартість сипучих мас). Можливість автоматичного подачі і завантаження в котел і автоматизувати процес отримання теплової енергії.
Пошук
Таким чином, одна з найважливіших досягнень науково-технологічного прогресу в галузі пошуку нових енергоінтенсивних систем (для часткової заміни викопного вугілля і газу) за останні 20 років була дослідження, створення і впровадження технологій для виробництва твердопаливних композитних виробів, а паливо характеризується підвищеною калорійністю і поєднанням властивостей, таких як, наприклад, гідрофобність і стійкість до біодеградації, що сприяють його тривалого зберігання і використанню як запасного палива, а також використання для багатоцільових цілей, в тому числі в складі будівельних композитів і для збільшення родючості грунту - в складі добрив. Видання
Джерело: www.c-o-k.ru/articles/rezervnye-tverdotoplivnye-izdeliya-kompozity-na-osnove-biomassy-torfa-i-biouglya
Проблема створення композитів на основі біомаси, торфу, відходів лісу та деревообробки, м'якоть та паперового виробництва, твердих побутових відходів та біометру актуально в науково-практичних умовах. В наукових умовах актуальність пов'язана з необхідність створення теоретичних засад для формування твердих паливних виробів на основі відновлюваної сировини, торфу та інших з заданими властивостями. У практичних умовах актуальність визначається проблемами вдосконалення поводження з відходами.
У досягненні мети зменшення викидів CO2, ключова роль відіграє загальна або часткова заміна вугілля з паливом на основі відновлюваної сировини. На даний момент використання на вугільних електростанціях замість вугілля, а в котельному обладнанні розподілених енергетичних сумішей деревних і біохарових твердопаливних виробів або композитних біохарівних брикети і гранул замість паливної олії є недорогим і реальним способом зменшення викидів парникових газів. Крім того, можна використовувати композитні палива замість умовних (натурних газів і вугілля) в складі ресурсно-енергетичних добавок в промисловості: в кільях цементу, а також скляних і металургійних підприємств. На межі стрімкого розвитку біопаливного ринку. За прогнозами консалтингової компанії Poyry у 2020 році виробництво біочарівного заводу складе 7,5 млн. тонн. Це збільшення виробництва біочарів асоціюється з двома розширеннями ніш на ринку за його застосування: як складова паливної продукції і для забезпечення підвищення родючості грунту.
Упродовж останніх десятиріччя було збільшено інтерес до ліній продуктів на основі відновлюваної сировини, як у зв’язку з поняттям політики сталого розвитку, так і у зв’язку з підвищеним значенням екологічних питань. В результаті ринковий потенціал цієї екологічно чистої продукції стрімко зростає на 10-20% на рік. Це пов'язано з підвищенням технологічного пріоритетного потенціалу агрополімерів і біомаси, що викликає те, що біорозкладні полімери стали предметом численних наукових напрямків не тільки в світовій науці, але і в маркетингу. Багато фахівців докладають зусиль для вивчення властивостей, особливо термофізичних, «зелених» полімерів і розширення їх практичних додатків.
Однак біорозкладна здатність є однією з особливостей відновлюваних паливних продуктів, які повинні бути подолані, і ми прагнемо зробити це, використовуючи різні техніки і композиції композитних біопаливо, включаючи, наприклад, біочар і твердий гідрофобний пластифікатор-бінінг. Таким чином, стаття присвячена спробам розширити практичне застосування лігноцелюлозних полімерів на основі відновлюваної сировини, в тому числі у вигляді біопалива, в основному на основі монографій, патентів та статей автора [1-5].
Розроблення хімії та технології виробництва екологічно чистих полімерів («зелених» полімерів) є також актуальним у науково-практичних умовах і є запорукою сталого розвитку, що може підтримувати наше комфортне життя. Росія, як відомо, багата не тільки в вуглеводневій сировині, але і в біоенергетичних ресурсах: її культурні родючі землі складають 9% всього світу запаси річних лігностичних матеріалів, а ліси зберігають 25% запасів деревини світу (багаторічні лігноцелюлозичні матеріали). При цьому викопне паливо переважають паливні баланси транспорту, теплового виробництва та електроенергії.
Використання вугільних електростанцій замість вугілля, а в котельному обладнанні розподіляється енергетична суміш деревних та біомасових твердопаливних продуктів або композитних біокоальних брикети та гранул замість паливної олії низька вартість та реальний спосіб зменшення викидів парникових газів.
Стратегія розвитку енергії в Росії до 2020 року (затверджено Указом Уряду РФ від 28.08.2003 No 1234-PP), що свідчить про необхідність більш активного використання торфу та різних видів відходів, включаючи тверді побутові відходи та залишки деревини хімічного виробництва / сільського господарства, у виробництві тепла та електроенергії, передбачає збільшення частки відновлюваних джерел енергії в загальному споживанні енергії до 7% після 2020 року. Технічний потенціал біомаси в Росії становить 53 млн тонн вугільного еквівалента. Схема циркуляції полісахаридів, сахаридів і в природі показано на рисі. 1,1 км
Тепер надмолекулярна структура «зелених» полімерів почала навчатися на наномасштабі, оскільки вона стала можливою для спостереження за індивідуальними молекулами та молекулярними кластерами під мікроскопічною силою (AFM). АФМ безпосередньо візуалізує гетерогенність як біополімерів у кристалічному або аморфному стані. Крім того, морфологічні спостереження можна корелювати з результатами, отриманими іншими фізичними вимірами. Для спостереження за надмолекулярною структурою целюлози та лейніну за допомогою їх водорозчинних похідних, таких як карбоксиметилцелюлоза натрію (NaCMC) та лігносульфонат натрію (YALS). Зразки, що застосовуються до міка, були розглянуті за допомогою AFM.
На фото образах AFM NoKMC чітко спостерігаються жорсткі нитки. Товщина ниток, розташованих в моно або подвійних шарах приблизно 0,7 нм. Вважається, що гідрофобічна частина молекули прикріплюється до поверхні міка, а карбоксиметил групи поширюються на зовнішній поверхні. Ширина ниток коливається від 15.2 до 18.2 нм. Результати, отримані за допомогою рентгенівської дифрактометрії, показали, що чотири до п'яти молекул зв'язані разом і спостерігали у вигляді ниток [6].
З відновлюваних джерел, таких як дерева, рослини та культури. Про 30% деревини – левини. Lignins є нетоксичними і дуже універсальними в фізико-хімічній і оперативній характеристикі. Більшість промислових левини отримують в процесах м'якоті приготування від ремесел і сульфату целюлози. Пиво Lignin зазвичай пропалюється як паливо в пульпинних млинах Щорічне виробництво левини в Японії оцінюється близько 8 млн. тонн. Крім того, в процесі гідролізу в виробництві спирту виходить лінін. Виробництво левини в світі становить приблизно 30 млн. тонн на рік. Однак слід зазначити, що це значення тільки оцінюється, оскільки не існує надійної статистики, тому що вона часто опікується відразу після виробництва. Про одного мільйона тонн водорозчинних лігносульфонатних похідних, які є побічними продуктами сульфатної целюлози, використовуються в Японії як хімічні речовини, такі як диспергатори.
Промисловий левінь - це побічний продукт м'якоті промисловості, як зазначений вище, і відокремлюється переважно з деревини хімічним процесом м'якоті приготування. Як описано вище, основні технології знебарвлення використовуються в процесах приготування м'якоті методом крафт-сульфату. Інші технології знецінення – це процеси розчинника, які використовують органічні розчинники або високотемпературні парові процедури для видалення львінів з рослин.
Зазвичай львіни є природними полімерами з довільною структурою сітки, їх фізико-хімічні властивості відрізняються залежно від процесів видобутку. Вища структура левини, яка складається з елементів фенілпропану, є аморфним. Три фенілпротанові мономери, такі як коніперіловий спирт, симпатичний спирт і каунарний спирт, з'єднуються і створюють об'ємну сітку в процесі радикально на основі левини біосинтезу. З вищезазначеної причини, Lignin не має регулярної структури (наприклад, целюлоза) – це фізико-хімічний гетерогенний матеріал, хімічна структура якого не точно відома.
З кожним молекулою Lignin має більше двох гідроксілових груп, похідних поліуретанів на основі Lignin, похідних поліапролактону та епоксидних смол можна отримати за допомогою гідроксілових груп.
Целюлоза, структурна формула якої описана в [1, 2], являє собою лінійний полісахарид, побудований з блоків C6H10O5. Мережа, що містить до 10 тис. одиниць глюкози, затягуються в пучки через водневі зв’язки. Закручені балки утворюють так звані фібри, які, через геміцелюлозні і левини компоненти, якби «клеїти» разом в одну жорсткій структурі. Hemicelluloses є розгалуженими полісахариди, побудованими в основному з C5H8O4 одиниць з більш короткими ланцюгами, ніж целюлоза.
Відновлювані джерела енергії на основі лігноцелюлозної сировини можуть забезпечувати широкий спектр енергетичних послуг протягом тривалого часу: надійне постачання тепла, електрики, енергії для транспорту без викидів парникових газів та впливу клімату (у відповідності до Кіотського протоколу). У зв’язку з зміною клімату (Kyoto Protocol) та Угодою про зміну клімату (Kyoto Protocol) та Угодою про те, що необхідні нові стратегії та технологічні рішення для зменшення викидів вуглекислих газів. Стратегія розвитку ООН 2030 була прийнята, яка передбачає розширення обсягів відновлюваних джерел енергії для збільшення їх частки в споживанні енергії до 7 °%. Згідно з деякими оцінками, частковий перехід від викопних палив до біомаси в Росії заощадить від 10 до 20 млн тонн викопних вуглеводнів і вугілля на рік. Також зменшиться викид вуглекислого газу в атмосферу. Використання біомаси може створювати додаткові інвестиційні стимули для регіонів, а також нових робочих місць.
В даний час Росія має дві основні напрямки виробництва енергії з біомаси: використання відходів деревини та обробки деревини для виробництва тепла та електроенергії, виробництво паливних гранул (більш з них експортуються) та брикетів для вітчизняного ринку; виробництво рідкого біопалива для транспорту - біодизеля та біоетанолу (рис. 2).
Біодеградація, тобто біодеградація біомаси, а також композити, гранули та брикети на основі неї в навколишньому середовищі можуть бути викликані різними факторами та процесами: окислення, гідроліз, механо-декомпозиція, фото та біодеструкції
При великих запасах сировини, відходи яких можуть бути використані як паливо, російські підприємства не могли раніше продавати їх на внутрішньому ринку і на європейському ринку через ряд труднощів, викликаних особливостями відходів біомаси - їх низька вагова вага (80-250 кг / м3), підвищена вологість і біорозкладність.
Біодеградація (біодеградація) біомаси, а також композити, гранули та брикети на основі неї в навколишньому середовищі можуть бути викликані різними факторами та процесами: окислення, гідроліз, механодекомпозиція, фото- та біодеструкції. Прогнозність або, навпаки, стійкість до процесів біодеградації визначається на основі набору польових і лабораторних випробувань, що включає в себе, відповідно до стандарту ASTM, вимірювання фізико-механічні параметри і хімічного складу декомпозиційних виробів в результаті аеробного і анаеробного деградації полімеру в різних медіа. Ці труднощі поширюються на збереження твердих паливних продуктів під час зберігання, транспортування, а також погіршення параметрів горіння тощо.
У зв'язку з збільшенням сипучих маси і щільності тепловий ефект горіння гранульацією, тобто виробництво паливних гранул. Незважаючи на те, що розвиток галузі паливних гранул та оптимістичних прогнозів, виробництво енергії з біомаси стикається з низкою перешкод, які запобігають її поширенню (як в Росії, так і в Європейському Союзі). Як зауважити в Плані розробки технологій Біомас За даними Комісії Європейських громад, біомаса в даний час виробляє 4% від загальної енергії, і до 2020 року ця цифра збільшиться до 20%. Енергетичний баланс РФ продовжує переважати викопними паливами. Також слід зазначити, що Росія знаходиться в третьому місці в списку країн з максимальними викидами CO2 після Сполучених Штатів Америки та Народної Республіки Китай.
Відновлювана сировина для твердих біопаливо - це це целюлозні суміші-ліганін в складі щорічних сільськогосподарських і багаторічних рослин - дерево (у вигляді чіпів, шматків, голів, тирси, порошку), відходів м'якоті та паперового промислового виробництва, а також тваринного походження в гранульованих або брикетованій формі - це різновид сировини для промислового виробництва. Біомаса виробляє не тільки тверде паливо для печей, камінів і котлів автономних будинків, ЧП малих і середніх електростанцій, але і рідкого або газоподібного палива для транспорту.
В останні роки виробництво гранульованого біопалива різко зросла в Західній Європі, Північній Америці та Японії. Біограни, на відміну від оригінальної біомаси, мають порівняно високу сипучу щільність (600-700 кг / м3), низьку вологість (менше 10%), порівняно високий рівень згоряння (середина 18 МДж / кг).
Автор має розвинені та запатентовані рецептури паливних гранул, брикетів та технологій для їх виробництва (як на основі відтворюваної сировини, наприклад, тирси та інших відходів деревообробної промисловості, відходів від м'якоті та агропромислового комплексу, а також будь-які вуглезберігаючі сполуки вугілля, торфу, нафтопереробних відходів), а також запатентовані у 2016 композиціях для виробництва твердих паливних продуктів, які мають переваги над традиційними за рахунок нових добавок [3, 4] і можуть використовуватися для створення резервного біопаливо, оскільки вони є гідростійкими.
В останні роки виробництво гранульованого біопалива різко зросла в Західній Європі, Північній Америці та Японії. Біограни, на відміну від оригінальної біомаси, мають порівняно високу сипучих щільність, низьку вологість, порівняно високий рівень згоряння (середина 20 МДж / кг).
Теплові властивості вищезазначених компонентів сировини та паливних композитів можуть бути характерні різні види фізико-хімічних досліджень, включаючи термогравіметрію (ТГ), диференціально-термічний аналіз (ДТА), диференціальну скануючу калібру (ДС), термомеханометрію (ТМА), динамічний механічний аналіз (ДМА), калібрування горіння. У той же час ми поєднали термофізичні методи вимірювання з різними, включаючи спектральні методи, такі як TG - Чотириє трансформація - ІЧ-спектрометрія (FTIR), а також TG-DTA. Молекулярна структура целюлози та левини була зосереджена на дослідниках протягом останніх 100 років, оскільки біополімери є основними компонентами сировини рослин. Більш конструктивно чутливі методи останнім часом виникають, а кристалічна структура целюлози досліджується за допомогою рентгенівської дифрактометрії та твердофазного ядерного магнітного резонансу (NMR) спектрометрії. З іншого боку, вищі структури левини в аморфному стані ще не вивчені.
Триває експериментальне тестування нових рецептур і методів виробництва паливних гранул. Разом з нашими партнерами, які мають обладнання для виробництва гранул і брикетів, планується продовжити роботу по поліпшенню складів і тестування нових рецептур і методів виробництва паливних гранул.
Переваги та новинка патенту на винахід (2016 [4]) та чистоту технології в порівнянні з традиційними паливними продуктами описані нижче:
1,1 км Відновлювана сировина, біопаливо та торф є основним матеріалом біопаливо (розчинна паливна продукція) та композитів. Це тип промислового палива. Твердий пластифікатор в складі композитного паливного продукту - сполучної речовини, на відміну від рідких зв'язувачів клейового типу, а також гарячої води і її пар (які традиційно використовуються для пластики шляхом запарювання), забезпечує поліпшення всіх експлуатаційних параметрів брикетів / гранул і зменшення біорозкладності:
- Підвищує міцність (і зменшує довговічність);
- покращує блиск поверхні і в ряді композицій підвищує білизну;
- сприяє збільшенню значень щільності до 1,2 г / см3 або більше;
- Розширює тривалість горіння (згоряння без випромінювання диму, рівномірно);
- збільшує калорійність (термальний ефект згоряння протягом 16-18-30 МДж / кг);
- знижує витрати енергії в зв'язку з зменшенням тиску при натисканні і «сухий ефект» щодо вологості сировини.
3. У Підвищена ефективність брикетованого/пеллетного палива до 80-90% порівняно з вугільною та деревою. Можливість перетворення отриманої енергії, наприклад, від тепла до електрики. Нагрівальні житлові та виробничі потужності з брикетами / гранулами дешевше електроенергії.
4. Багатофункціональна паливна продукція з біохара і можливість використання для згоряння в котлах для комунальних і промислових цілей, в електростанціях теплових і електростанцій або, наприклад, в якості сорбента. Це можливість використання як паливного ринку, так і на ринку продукції для поліпшення ґрунтів.
5. Умань Попит на європейський ринок - експортований продукт.
6. Жнівень Паливопродукти, на відміну від оригінальної біомаси, мають порівняно високу сипучу щільність (600-700 кг / м3), низьку вологість (менше 10%), порівняно високий рівень згоряння (середина 16-18 МДж / кг, досягаючи 30 МДж / кг відповідно до Патенту для винаходу РФ, 2016).
7. Про нас Автономія - завдяки низькому пожежному ризику, зберіганню та перевезенню зручно (звідси брикети / гранули мають високу вартість сипучих мас). Можливість автоматичного подачі і завантаження в котел і автоматизувати процес отримання теплової енергії.
Пошук
Таким чином, одна з найважливіших досягнень науково-технологічного прогресу в галузі пошуку нових енергоінтенсивних систем (для часткової заміни викопного вугілля і газу) за останні 20 років була дослідження, створення і впровадження технологій для виробництва твердопаливних композитних виробів, а паливо характеризується підвищеною калорійністю і поєднанням властивостей, таких як, наприклад, гідрофобність і стійкість до біодеградації, що сприяють його тривалого зберігання і використанню як запасного палива, а також використання для багатоцільових цілей, в тому числі в складі будівельних композитів і для збільшення родючості грунту - в складі добрив. Видання
Джерело: www.c-o-k.ru/articles/rezervnye-tverdotoplivnye-izdeliya-kompozity-na-osnove-biomassy-torfa-i-biouglya
