«Наша работа заключается в том, чтобы получить новое порошковое топливо из отходов сельского хозяйства для специальных горелок, разработанных Институтом теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН», — говорит старший научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, кандидат химических наук Алексей Леонидович Бычков. Например, солому можно сжечь просто так, но при этом она выделит немного энергии, однако, изменяя ее химический состав, ученые способны повысить теплотворность. Другой важный момент заключается в следующем: использовать обыкновенные печи неэффективно, гораздо результативнее измельчать продукт до мелкодисперсного состояния и сжигать его в факельных горелках, как газ.

Алексей Бычков

Алексей Бычков

«Этим проектом мы начали заниматься четыре года назад, два года спустя получили опытные партии топлива и испытали их совместно с ИТ СО РАН. В настоящее время работа ведется факультативно, в эксперименте задействованы три человека: я и две моих аспирантки», — рассказывает Алексей Леонидович. Одна из них, Екатерина Подгорбунских, производит модификацию растительного сырья: рассматривает варианты изменения структуры, чтобы в ней появилось больше горючего вещества — лигнина, обладающего повышенной теплотворной способностью, или меньше целлюлозы. Вторая — Татьяна Уразова — изучает химию угля и его практическое применение.

«До нас твердым биотопливом практически никто не занимался. Были большие исследования по угольной пыли, по водо-угольной суспензии, но все работы имели один ключевой недостаток — в них использовался уголь, а это невозобновляемый материал, в отличие от растительного сырья. Кроме того, некоторая часть лесного хозяйства и побочных продуктов земледелия не используется и идет в отходы. Вот их мы и способны сжигать», — говорит Алексей Бычков. Например, есть зерноперерабатывающие фабрики, элеваторы, где зерно очищается или перемалывается, и в процессе производства остается шелуха. Ее можно перевести в топливо и для этого же предприятия, частично покрыв затраты электро- или тепловой энергии.

Для создания твердого биотоплива в ИХТТМ СО РАН изготовлены специальные мельницы — механоактиваторы, которые предназначены именно для дробления растительного сырья. В них из соломы получается мелкий реакционноспособный порошок, потом его можно модифицировать, чтобы улучшить теплоту сгорания, например, увеличив количество лигнина или «вытащив» из последнего углеводы — целлюлозу, из нее и производится биоэтанол. Путей превращения много, но ключевое во всем процессе — это механическая активация, ведь частицы «пылевого» топлива должны иметь определенные характеристики, позволяющие специалистам по горению сформировать нужный факел. Кроме соломы в мельницах можно перемалывать лесосечные остатки, образующиеся при заготовке леса, или опилки на деревообработке, шелуху, некондиционную древесину.

Наработка опытных партий биотоплива

Наработка опытных партий биотоплива

Цель, которую преследуют ученые — сделать материал с теплотой сгорания, близкой к бурому углю, повысив содержание лигнина. Это вещество можно найти в отходах целлюлозно-бумажных комбинатов, оно там накапливается в огромных кучах. Разумеется, не весь он пригоден, некоторая часть может быть загрязнена серой, ее сжигать нельзя. Кроме этого, существует такая идея: смешать бурый уголь с растительным сырьем. «Сo-firing» — перспективное направление, развивающееся на Западе, с одной стороны позволяет экономить твердое горючее вещество, а с другой — утилизировать отходы.

«Альтернативная энергетика способна значительно потеснить традиционную, в Германии уже около 30% занимает не только биотопливо, но и энергия ветра, и солнечная, приливная и тд. Нашим «порошком», безусловно, полностью заменить привычное сырье сложно, но мы способны заместить некоторую часть, например, мазут: насколько хватит растительного сырья — столько и сжечь, а потом снова использовать нефтепродукты. Просто немного сэкономить и одновременно утилизировать отходы», — говорит ученый.