В России придумали топливо из продуктов переработки угля и старых шин

Ученые Томского политеха предложили совместно использовать продукты переработки угля и отработанных автомобильных шин для получения энергии. Эксперименты показали, что такая смесь быстрее воспламеняется и при определенных составах дает меньше угарного газа и оксида азота.

Два сложных побочных продукта промышленной переработки могут стать компонентами одного топлива

Источник: Market Power

Результаты исследования специалистов Томского политехнического университета опубликованы в научном журнале Fuel. Об этом редакции Наука Mail сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.

В основе технологии лежит пиролиз — термическое разложение материалов при высокой температуре. При переработке отходов таким способом образуются газ, твердый углеродный остаток и жидкие углеводороды. Последние не всегда удобно использовать в качестве топлива. Их химический состав и свойства зависят от исходного материала и условий пиролиза. Ученые решили проверить, можно ли улучшить характеристики одного такого продукта за счет смешивания с другим.

Из чего сделали топливную смесь

Исследователи использовали два компонента:

• жидкие углеводороды, полученные при переработке отработанных крупногабаритных шин карьерных самосвалов БелАЗ;
• обводненную смолу, образующуюся при коксовании угля Кузнецкого угольного бассейна.

Долю угольной смолы в экспериментальных составах меняли от 2,5 до 40% по объему. Для каждой смеси ученые определяли плотность, вязкость, элементный и фракционный состав, теплоту сгорания, зольность и другие характеристики. Затем отдельные капли полученных составов сжигали в печи при температуре от 600 до 800 °C.

Ученые ТПУ смешали обводненную угольную смолу с жидкими углеводородами, полученными из старых шин, и исследовали их совместное горение

Источник: Unsplash

Как работаю компоненты смеси

Эксперименты показали, что совместное использование двух продуктов меняет процесс воспламенения и горения.

По словам одного из авторов работы, доцента Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ТПУ Кирилла Ларионова, важную роль в этом играют содержащиеся в угольной смоле кислородсодержащие соединения, в том числе кислоты и спирты. Они взаимодействуют с углеводородами, полученными из шин, и ускоряют образование паров. В результате смесь быстрее воспламеняется.

«Жидкие углеводороды отработанных шин и обводненная угольная смола благодаря синергетическому эффекту и химическому взаимодействию при совместном сжигании меняют процесс воспламенения и горения, превращая два этих сложных побочных продукта в более эффективное топливо», — объяснил Ларионов.

Наиболее заметный эффект ученые получили в смеси, где доля обводненной угольной смолы составляла 40%. По данным исследования, время задержки воспламенения по сравнению с исходным составом сокращалось:

• до 40% при температуре 600 °C;
• до 75% при температуре 800 °C.

Анализ продуктов горения также показал, что увеличение доли угольной смолы способствовало более полному сгоранию смеси. При определенных составах выбросы угарного газа и оксида азота снижались до 50%, сообщили исследователи.

Где можно использовать такое топливо

Авторы рассматривают смесь прежде всего как потенциальное топливо для промышленных котлов. Особенно актуальным такой подход может оказаться для регионов, где одновременно образуются подобные отходы и существует высокий спрос на тепловую энергию. В качестве примера ученые приводят Кузбасс.

Смесь продуктов переработки угля и старых шин может стать топливом для промышленных котлов

Источник: Unsplash

По мнению Ларионова, предприятия по переработке отходов в перспективе могли бы объединить их утилизацию с генерацией тепла, которое затем можно использовать на промышленных объектах или поставлять потребителям.

Исследование провели специалисты Инженерной школы энергетики ТПУ. Работа поддержана Минобрнауки России по программе «Приоритет-2030».

Ранее мы рассказывали, как студенты разработали «солнечную скорую помощь» для Африки.