В ТюмГУ сравнили традиционный и микроволновый пиролиз для разного органического сырья
Ученые X-BIO ТюмГУ и Томского политехнического университета сравнили два типа пиролиза: традиционный с нагревом всего объема реактора и микроволновый с локальным воздействием электромагнитных волн на разные образцы топлива.
Энергетика — одна из важнейших отраслей человеческой деятельности, которая помимо пользы наносит непоправимый ущерб окружающей среде за счет сопутствующих выбросов вредных веществ и парниковых газов. Основная причина выбросов — сжигание традиционных первичных углеводородных энергетических ресурсов, включая уголь, нефть и газ. Их доля в мировом топливно-энергетическом балансе колеблется от 75 до 90 процентов от общего объема производства энергии, и полностью отказаться от ископаемого топлива в ближайшем будущем не удастся.
В связи с этим актуален поиск технологий, снижающих нагрузку на окружающую среду и обеспечивающих стабильное покрытие энергетических потребностей. Возможным решением является внедрение альтернативных технологий на основе возобновляемых источников энергии, доля которых в общем энергобалансе увеличивается с каждым годом. Перспективное и динамично развивающееся направление возобновляемой энергетики — использование биомассы.
Эффективный способ переработки различных видов органического сырья (как биомассы, так и ископаемого топлива) — их термическая конверсия, позволяющая получать ценные продукты в различных агрегатных состояниях. Одним из наиболее перспективных методов термической обработки является пиролиз, имеющий множество разновидностей в зависимости от ряда параметров (скорость, давление, среда, вид нагрева и так далее). Кроме того, на такую термическую обработку также влияют вид и характеристики обрабатываемого сырья.
Статья «Сравнительный анализ традиционного и микроволнового пиролиза сырья с разной степенью метаморфизма» физиков ТюмГУ Канипы Ибраевой, Александра Астафьева, Игоря Димитрюка, Романа Табакаева, Ивана Калиныча, Ивана Шаненкова, вышла в журнале Energy Conversion and Management. Традиционный пиролиз — широко используемый и наиболее изученный подход среди всех методов термической обработки. По мнению экспертов МЭА, этот метод – наиболее универсальный и дешевый.
Микроволновой пиролиз — еще один вид пиролиза, который активно разрабатывается уже десятилетие. Несмотря на то, что микроволновый пиролиз имеет более высокую степень переработки сырья, разные виды топлива и биомассы по-разному способны воспринимать и проводить микроволновое излучение. Широкое распространение получил микроволновый пиролиз с добавлением СВЧ-поглотителей, например, микроволновый пиролиз сосновых опилок в смеси с катализатором из полукокса рисовой шелухи, пропитанного различными металлокомпозитами.
Тем не менее, в каждом конкретном случае для различных органических топлив необходимо проводить более детальные экспериментальные исследования как по взаимодействию с СВЧ-излучением, так и по оценке эффективности процесса при добавлении СВЧ-поглотителей. Полезно сравнивать не только методы, но и различные виды топлива по их геологическому возрасту: от молодого (биомасса) до зрелого (твердое ископаемое топливо).
Поэтому ученые ТюмГУ провели сравнительный анализ продуктов термодеструкции, полученных в условиях традиционного пиролиза и микроволнового пиролиза для нескольких видов топлива, различающихся степенью метаморфизма, для разработки рекомендаций по применимости каждого метода и обеспечения выход наиболее энергетически ценного продукта.
Ученые рассмотрели несколько видов биомассы, в том числе отходы сельского хозяйства (пшеничные отруби и солома) и агропромышленные (скорлупа кедровых орехов), отходы лесозаготовок (сосновые опилки), отходы КРС (навоз), торф, бурый и каменный уголь. Наиболее «молодые» с точки зрения метаморфического преобразования — ресурсы растительной биомассы (отруби, солома, скорлупа и опилки), за которыми следует продукт, прошедший стадию пищеварительного брожения (навоз крупного рогатого скота). Далее идет торф как продукт ранней степени карбонизации, который, однако, часто относят к ресурсу «медленно возобновляемой биомассы». И, наконец, следуют бурый уголь и каменный уголь соответственно в зависимости от стадии возрастающей карбонизации.
Проведя сравнительный анализ традиционного и микроволнового пиролиза для различных видов органического сырья, различающихся степенью метаморфизма и получив материальные балансы, ученые сделали вывод, что выход углеродистого остатка увеличивается с увеличением геологического возраста топлив для обоих видов пиролиза, при этом количество твердых продуктов при традиционном пиролизе в 1,2–2,6 раза выше, чем при микроволновом.
Углеродистый остаток может быть использован в качестве бездымного топлива или источника энергии для обеспечения собственных нужд производства. Преобладающий горючий компонент в газообразных продуктах традиционного пиролиза – метан, а при микроволновом нагреве –высокая концентрация компонентов синтез-газа (H2+ CO) помимо CH4 и низкое содержание балластного газа CO2. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Нуклеосомы — основные «катушки» упаковки ДНК — почти всегда находятся в искаженном состоянии, а не в аккуратной и стабильной форме, как считалось десятилетиями. Именно через такие микроскопические изменения, как выяснили ученые, клетка регулирует работу генов — а значит, управляет развитием, реакцией на внешние раздражители и даже возникновением болезней.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно