• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
8 августа
ТюмГУ
307

Физики из Тюмени и Томска разработали биоуголь из скорлупы кедрового ореха

4.6

Ученые из ТюмГУ и ТПУ разработали и пустили в производство биоуголь из скорлупы кедрового ореха. Пеллеты из такого угля можно будет производить в количестве одной тонны в час.

Физики из Тюмени и Томска разработали биоуголь из скорлупы кедрового ореха / ©Getty images

Альтернативой древесному сегодня является биоуголь — продукт термического разложения органических и многих неорганических соединений биомассы, характеризующийся высокими теплотворными значениями, а также низким содержанием зольного остатка и отсутствием серы. Основные потребители этого продукта — рестораны и городские домохозяйства.

Сырье, пригодное для производства биоугля, берется в зависимости от региональных условий, в частности, типа произрастаемой биомассы и способов ее обработки. При этом наиболее распространенным видом сырья является древесина, мировые лидеры по экспорту которой — Россия, Новая Зеландия, США, Чехия и Канада.

Помимо древесины в качестве альтернативного сырья для изготовления биоугля может выступать скорлупа различных орехов, преимущество которой — ежегодное восполнение сырьевой базы без нанесения вреда лесному фонду.

Один из вариантов этого типа сырьевой базы — скорлупа кедрового ореха, которая производится в крупнотоннажных объемах на территории Китая и в сибирских лесах Российской Федерации. Сегодня наша страна — один из крупнейших производителей кедрового ореха в мире.

В журнале Biomass Conversion and Biorefnery вышла статья «Скорлупа кедровых орехов как ресурс для производства топлива для приготовления пищи» (биотоплива) тюменских и томских ученых-физиков Романа Табакаева, Канипы Ибраевой, Александра Астафьева, Дариги Алтынбаевой, Никиты Кузьменко, Юрия Дубинина, Кирилла Ларионова, Станислава Янковского и Николая Яшкова.

В работе описано получение биоугольных древесных пеллет (брикетов цилиндрической формы) из скорлупы кедрового ореха с добавлением специально обработанного крахмала картофеля в качестве связующего вещества.

Утилизация скорлупы кедрового ореха — актуальная задача для Сибирского региона, на территории которого расположено около 80 процентов запасов сибирской кедровой сосны в мире. Благодаря этому производство кедрового ореха в Сибири составляет 10-12 миллионов тонн ежегодно, при этом на скорлупу, являющуюся отходом, приходится до 60 процентов от веса самого ореха.

Для сохранности биоугля прибегают к его брикетированию или гранулированию. Согласно российскому стандарту, механическая прочность формованного топлива после испытания сбрасыванием должна составлять не менее 85 процентов, а механическая прочность после испытания на истирание — не менее 80 процентов. В связи с этим производители формованного топлива стремятся достичь именно этих высоких показателей, прибегая к использованию различных видов связующих веществ.

Физики уточняют, что, как правило, добавление связующего вещества увеличивает себестоимость формуемого топлива или снижает теплотехнические свойства, поэтому изготовители биоугля стараются минимизировать количество его добавки. Снижая затраты на процесс формовки, производители стремятся использовать в качестве связующего вещества отходы различных отраслей, например, биомассу, сульфитные щелоки, нефтешламы, каменноугольный пек и флюсы, лигнин (отход целлюлозно-бумажной промышленности), одновременно решая две задачи — получения стандартизированного топлива и утилизации отходов соответствующей отрасли. Однако необходимо учитывать, что к связующему веществу для приготовления пищи предъявляются дополнительные требования: оно при горении не должно образовывать вредных веществ, а также увеличивать зольность.

С точки зрения обеспечения экологичности горения целесообразно рассматривать связующие вещества на основе натурального сырья — биомассы, являющихся основой получения биоугля. В работах ученых показана возможность совместного прессования биомассы и угля, в результате чего получается прочное топливо. Однако такое топливо малопригодно для приготовления пищи из-за относительного высокого содержания летучих веществ в сформованном топливе. В связи с этим для использования в качестве связующего особый интерес представляют такие продукты переработки биомассы, как крахмал или декстрин.

Необходимо отметить, что скорлупа кедровых орехов и картофельный декстрин не содержат в своем составе серы. При горении такого топлива не выделяются вредные выбросы окислов серы, отсутствует неприятный запах. В результате выполненных физиками исследований предложен способ получения биотоплива в виде пеллет из скорлупы кедровых орехов и раствора картофельного декстрина.

Показана возможность реализации предложенного способа на оборудовании промышленного типа производительностью одна тонна пеллет в час. Отмечено, что прочность полученных промышленным способом пеллет превысила механические характеристики брикетов с аналогичным содержанием декстрина на лабораторном оборудовании. Брикеты по прочности соответствуют требованиям, предъявляемым к формованному топливу, выход летучих веществ не превышает 12 процентов, при этом теплота сгорания составляет более 31,73 МДж/кг.

Исследование характеристики скорлупы кедровых орехов ученые осуществляли после достижения ею воздушно-сухого состояния в лабораторных условиях. Таким образом, в результате выполненных учеными ТюмГУ и Томского политеха исследований предложен способ получения биотоплива. Технологические параметры формования пеллет установлены на лабораторных экспериментальных стендах. Показана возможность реализации предложенного способа на оборудовании промышленного типа, при этом отмечено повышение прочностных характеристик получаемого продукта. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Тюменский государственный университет (ТюмГУ) — первый университет Тюменской области, был открыт в 1930 году. Готовит специалистов по 175 направлениям подготовки. Университет входит в число участников Проекта 5-100 — программы повышения международной конкурентоспособности российских вузов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 12:38
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

Вчера, 16:24
Михаил Орлов

Белки рыб, обитающих у дна океана под большим давлением, оказались защищены молекулами триметиламиноксида. Это соединение хорошо связывает воду и не позволяет биологическим молекулам терять правильную трехмерную форму и разрушаться.

Вчера, 12:51
Мария Азарова

В этом году премия досталась Алену Аспе, Джону Клаузеру и Антону Цайлингеру.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

Позавчера, 12:38
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

2 октября
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

6 сентября
Александр Березин

Нашей планете 4,5 миллиарда лет, и 539 миллионов лет на ней тянется эра «явной жизни» (фанерозой) — то есть такой, когда на планете есть крупные, высокоорганизованные животные. Сам собой возникает вопрос: быть может, среди них был разум?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: