Ученые ТПУ разработали способ получения экологичного топлива из торфа и рапсового масла. При переработке смеси политехники впервые предложили использовать сфокусированный солнечный свет для дополнительного внешнего нагрева сырья, что позволяет сделать процесс его газификации более интенсивным. Полученное таким способом биотопливо более безопасно при хранении и дешевле в производстве по сравнению с аналогами. Исследование проводится при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Chemical Engineering and Processing - Process Intensification (Q1; IF: 4,264).

Торф является одним из наиболее распространенных и относительно дешевых при добыче горючих полезных ископаемых. При этом использование его в качестве промышленного топлива усложняет большое количество негорючих компонентов в составе и высокомолекулярные органические соединения, которые при медленном нагреве частично улетучиваются. Из-за этого у торфа относительно низкая температура горения, а в процессе образуется небольшое количество тепла и много золы.

Ученые Томского политеха разработали технологию изготовления частично возобновляемого смесевого топлива, которое состоит из ископаемого торфа и возобновляемого компонента — рапсового масла. 

«Ранее смесями торфа и масла практически никто не занимался. Это связано с тем, что процесс их переработки энергетически затратен из-за особенностей термического разложения рапсового масла, которое требует очень интенсивного нагрева. Мы предложили использовать для переработки смеси метод высокотемпературной термохимической конверсии в генераторный газ. Конверсия производится за счет тепла, полученного от сфокусированного солнечного света. Таким образом, энергия, затрачиваемая на газификацию топлива, берется из неисчерпаемого источника, что существенно снижает стоимость производства», — комментирует научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Роман Егоров.  

Исследование «поведения» биомассы в процессе высокотемпературной термохимической конверсии при нагреве образцов сфокусированным светом проводилось на лабораторном стенде, разработанном специалистами Томского политеха. В ходе лабораторных экспериментов свет от мощной лампы фокусировался с помощью параболического зеркала на слой топлива, который нагревали до заданных температур. Параметры процесса контролировались с помощью тепловизора и газоанализатора. Регулирование мощности светового потока позволило устанавливать различные интенсивности нагрева топлива, получать нужные температуры и таким образом проводить процесс конверсии в контролируемых условиях. 

«На данном этапе исследования мы определили оптимальное соотношение компонентов биотоплива, температурные режимы, обеспечивающие максимально эффективную газификацию смеси, оценили производительность процесса и затраты энергии на единицу массы генераторного газа. При соотношении торфа и рапсового масла в смеси на уровне 1:2 процесс конверсии становится максимально эффективным при температурах менее 1000 °C», — отмечает Роман Егоров.

Предложенный политехниками подход позволяет преобразовать исходную топливную смесь в газообразное топливо с простым и однородным химическим составом. Базовая топливная смесь зажигается только при интенсивном нагреве, что удобно для безопасного хранения. А получаемый горючий газ может быть использован для отопления или в качестве сырья для химического синтеза.

Ученые планируют изучить возможность применения других масел в составе смесевых топлив на основе торфа, поскольку рапсовое масло достаточно дорогое. В частности, политехники рассматривают в качестве возможного сырья отработанные синтетические моторные масла.  

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета