
Специалисты из лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета создали революционные топливные пеллеты, включающие компоненты из аграрных и промышленных отходов. Новая разработка демонстрирует улучшенные физические и механические характеристики, а главное — способствует значительному уменьшению выбросов углекислого газа в атмосферу на целых 20%.
Данный научный проект реализуется благодаря финансированию Российского научного фонда (грант №23-79-10098). Актуальные результаты исследования представлены в авторитетном научном издании Renewable Energy (Q1, IF: 9,0).
При создании инновационных топливных элементов исследователи применили комплексный подход к выбору материалов. Базовым компонентом послужили сосновые опилки — распространенный побочный продукт деревообрабатывающей промышленности. В качестве дополнительных ингредиентов успешно интегрированы промышленные отходы, топливо низкого качества и разнообразные сельскохозяйственные остатки (включая шлам угольного производства, торфяные материалы, солому и оболочку риса). Примечательно использование бытовых отходов — картона и пластиковых материалов.
Галина Няшина, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ и один из ключевых участников проекта, подчеркивает: «Мы сфокусировались на интеграции различных типов отходов в традиционные древесные пеллеты — от промышленного угольного шлама до бытового мусора. Наши эксперименты убедительно показали существенное влияние этих добавок на процесс горения, включая временные параметры воспламенения, длительность горения, температурные максимумы и состав выделяемых газов».
Исследования проводились с использованием передового оборудования, включающего термогравиметрический анализатор, камеру высокоскоростной съемки и специализированный газоанализатор. Современные технологии позволили точно фиксировать параметры воспламенения и горения, а также провести детальный анализ образующихся газов.
Экспериментальные данные выявили впечатляющие результаты: добавление соломы, богатой летучими веществами и обладающей пористой структурой, ускоряет процесс воспламенения на 32% и сокращает время горения на 15%. Включение картона в состав пеллет дополнительно уменьшает продолжительность горения на 20%.
Галина Няшина делится интересными наблюдениями: «Наши эксперименты, проведенные при температурах 700-900°C, охватили все этапы горения топлива. Мы обнаружили, что температурный режим существенно зависит от состава пеллет. Например, добавки торфа и угольного шлама повышают температуру термического разложения на 34% из-за специфики их минеральных компонентов. В целом, повышение температуры в исследуемом диапазоне значительно оптимизирует процесс горения».
Исследователи отмечают, что использование аграрных и угольных отходов в составе пеллет способствует снижению выбросов CO2 на 20%. При этом добавление картона и других бумажных компонентов уменьшает содержание оксидов азота на 22-78%, что существенно повышает экологичность топлива.
Томские ученые также провели всестороннее изучение физико-механических характеристик новых пеллет, включая их плотность, устойчивость к ударам и влагостойкость. Результаты превзошли ожидания: добавки повысили влагостойкость материала на 46% при одновременном улучшении прочностных показателей.
Информация и фотоматериалы предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета.
Источник: scientificrussia.ru