Энергетики Томского политехнического университета разработали способ переработки отходов угледобычи, который снижает энергозатраты на 47%. Метод основан на микроволновом пиролизе, ускорение процесса достигается за счет добавления органических компонентов — биомассы.
Микроволновой пиролиз считается одним из перспективных методов переработки органических отходов: нагрев осуществляется за счет СВЧ-излучения по принципу бытовой микроволновой печи. Однако для некоторых видов сырья технология требует значительных энергозатрат и времени. Обычно для ускорения процесса используют дорогие каталитические добавки и металлы-поглотители.
Исследователи ТПУ предложили альтернативу — вносить в сырье органические «добавки». В экспериментах применялись скорлупа кедрового ореха и коровий навоз, которые смешивались с отходами угледобычи. Такой подход позволил ускорить процесс переработки и сократить затраты энергии.
Мы нашли количественную связь между долей жидких продуктов пиролиза и длительностью самого процесса. На основе этих данных мы создали смеси органического сырья, в которых один из компонентов с высоким выходом жидких продуктов выступает в качестве катализатора процесса переработки. Такая «добавка» не только ускоряет нагрев и повышает КПД переработки, но и снижает общие энергозатраты на пиролиз.
- Роман Табакаев, ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ
Результаты экспериментов показали, что добавление 10% навоза сокращает продолжительность переработки более чем на 8%, а скорлупа кедровых орехов при той же пропорции снижает энергозатраты на 47,5% и продолжительность на 9,9%.
Авторы отмечают, что такой метод позволит вовлекать в переработку органические отходы промышленных производств, которые трудно утилизировать традиционными способами. Кроме того, он открывает возможности для создания технологий замкнутого цикла и получения ценных вторичных продуктов при меньших энергозатратах. В настоящее время в ТПУ создана экспериментальная установка производительностью до 20 кг в сутки для дальнейшего развития метода.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России и Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале Energy Conversion and Management.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: ТПУ
