Ученые ТПУ предложили новый эффективный способ получения дешевого топлива из смеси торфа и рапсового масла

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.