Исследователи из Томского политехнического университета предложили использовать метод микроволнового пиролиза для ускорения процесса переработки отходов и снижения затрат на него. Метод основан на использовании органических добавок в отходах при переработке. В будущем это поможет упростить переработку отходов в промышленности. Результаты исследования опубликованы в журнале Energy Conversion and Management.
В настоящее время микроволновой пиролиз рассматривается как многообещающий способ утилизации отходов. При его использовании отходы нагреваются изнутри с помощью микроволн. Но у этого метода есть проблема — для некоторых видов отходов он потребляет много энергии и занимает много времени. Чтобы ускорить процесс, обычно добавляют дорогие катализаторы и специальные металлы, которые поглощают микроволны.
Ученые из ТПУ исследовали, как различные органические материалы реагируют на микроволновое излучение. Они предложили новый, более дешевый способ ускорить переработку отходов. Он заключается в добавлении к отходам органических «ускорителей». В качестве таких «ускорителей» использовали скорлупу кедровых орехов и коровий навоз, смешивая их в разных пропорциях с отходами угольной промышленности, чтобы снизить стоимость всего процесса переработки.
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.
Перед переработкой исследователи анализировали полученные смеси с помощью рентгенофлуоресцентного анализа и измеряли их диэлектрические свойства, чтобы понять, насколько хорошо они поглощают микроволны. Затем проводились испытания в лабораторной установке для микроволнового пиролиза, отслеживая время, необходимое для переработки, и количество образующихся газообразных и жидких продуктов. На основе этих данных была разработана математическая модель.
Исследования показали, что добавление всего 10% коровьего навоза к отходам угледобычи (каменноугольному штыбу) позволяет почти вдвое ускорить процесс пиролиза и более чем на 8% сократить время, необходимое для утилизации. Ученые также обнаружили, что добавление скорлупы кедровых орехов также уменьшает время начала реакции и общую продолжительность процесса. Например, добавление 10% скорлупы позволяет снизить энергозатраты на 47,5% и сократить время переработки на 9,9%.
Ранее Наука Mail сообщала о новых возможностях применения отходов с атомных электростанций.
