Команда ученых Томского политехнического университета совместно с Институтом катализа имени Г. К. Борескова СО РАН разработала инновационный вид экологически чистого топлива из торфа и отрубей, который способен стать эффективной альтернативой бурому углю.
Новое экологическое топливо с большим потенциалом
Разработка органических топлив на основе природных ресурсов и растительных отходов вызывает все больший интерес в мире альтернативной энергетики. Такие источники энергии позволяют сокращать выбросы вредных веществ в атмосферу и рационально использовать отходы аграрного производства, внося значительный вклад в заботу об окружающей среде.
Сотрудники Томского политеха в рамках совместных исследований с коллегами из ИК СО РАН сконцентрировались на усовершенствовании характеристик топливной биомассы. Для повышения эксплуатационной эффективности и экологической безопасности топлива ученые внедрили метод седиментационного разделения, позволяющий удалить из органического сырья нежелательные минеральные примеси.
Как работает технология очистки
В основе процесса лежит принцип центрифугирования: биомасса, состоящая из органических и минеральных компонентов, подвергается воздействию центробежных сил. В результате разделения образуются две фракции – тяжелая, обогащенная минералами, и легкая, в составе которой преимущественно чистый органический материал. После такой обработки топливо по характеристикам сгорания максимально приближается к бурому углю, который традиционно используется на ТЭЦ и в котельных.
Особое внимание ученые уделили исследованию топливными свойствами высокозольного торфа и отрубей. Эти доступные компоненты ранее ограниченно применялись в энергетике из-за высокой зольности и склонности к образованию шлаков, существенно осложняющих работу котельных установок.
Преодоление технологических трудностей
Как отмечают специалисты, минеральная составляющая торфа и отрубей создает серьезные технологические проблемы при сжигании. Например, доля золы в высушенном торфе превышает 20%, что снижает теплоту сгорания и эффективность работы котлов. Аналогично, зольный остаток от сжигания отрубей обладает способностью спекается и образовывать прочные шлаковые отложения на поверхностях нагрева, что приводит к ухудшению теплоотдачи и сокращению срока эксплуатации оборудования.
В ходе исследований выяснилось, что для предотвращения этого негативного эффекта необходимо контролировать соотношение калия и кальция в биомассе. Добавление карбоната кальция (CaCO3) к отрубям в количестве не менее 5% массы полностью предотвращает образование спекшегося остатка. Кроме того, аналогичного результата можно добиться путем смешивания отрубей с высокозольным торфом, богатым кальцитом. Такой подход позволяет добиться стабильного сгорания и высокого КПД установки.
Дополнительные ценные продукты
Отделенная при центрифугировании высокоминерализированная фракция также находит полезное применение. Она служит исходным сырьем для получения эффективных углеродных сорбентов, востребованных в системах водоочистки и для других экологических целей. Таким образом, новая технология способствует комплексной переработке сырья, позволяя создавать не только топливо, но и продукты для защиты окружающей среды.
Инновационный подход и перспективы
Руководитель исследовательской группы Роман Табакаев подчеркивает: предложенная технология создания композиционного топлива из торфа и отрубей открывает путь к полному отказу от шлакования поверхности при сжигании биомассы. Совместная работа ученых Томского политехнического университета и Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН уже принесла значимые результаты, а в будущем ожидается расширение исследований по разным видам биомассы и совершенствование методов очистки.
Планы научного коллектива включают не только дальнейшие разработки в области топливных технологий, но и создание новых средств для глубокой переработки минеральной фракции, что еще более повысит экономическую и экологическую эффективность производства. Вклад исследователей демонстрирует реальные инновационные возможности отечественной науки в сфере устойчивой энергетики и охраны природы.
Источник: scientificrussia.ru
