Разработана технология получения трех видов энергии из сельскохозяйственных отходов

Томск, 6 мар - ИА Neftegaz.RU. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Кузбасского государственного технического университета создали систему, которая позволяет перерабатывать отходы сельского хозяйства в электричество, тепло и «зеленый» водород промышленного качества.
Об этом сообщили в пресс-службе Министерства науки и высшего образования РФ.

Разработка представляет собой систему полигенерации, основанную на газификации биомассы - например, буковых опилок - перегретым водяным паром. Технология является гибкой: в качестве сырья могут выступать уголь, различные шламы и другие виды биомассы. Ключевая особенность установки - уникальный метод генерации пара с температурой до 1000 °C и давлением до 30 бар.

Технологический процесс

Процесс реализуется в двухстадийных газогенераторах. В первой камере происходит частичная газификация сырья с образованием горючего газа (для последующей выработки тепла и электроэнергии) и твердого остатка. Во второй камере этот остаток газифицируется, давая синтез-газ с высоким содержанием водорода (более 30%) и оксида углерода.

В ходе моделирования, учитывающего изменчивость состава сырья, характерную для разных регионов, ученые зафиксировали существенное повышение ключевых показателей. Эксергетическая эффективность парового котла, отражающая способность системы совершать полезную работу, выросла более чем в 3 раза - с 17% при традиционной схеме до 53% при новом подходе. Эффективность выработки водорода достигла 46%, а эксергия конверсии биомассы в водород - 22%.

Для любознательных напомним, что эксергия - это способность энергии производить полезную работу в окружающей среде, то есть показатель качества используемой энергии. Конверсия топлива - это процесс преобразования исходного органического топлива в синтез-газ, при котором происходит значительное увеличение эксергетического потенциала.

Исследователи также определили оптимальные параметры для максимального получения водорода: перегретый пар должен быть нагрет до 960 °C при давлении 2 бар. Общая энергетическая эффективность схемы получения водорода может достигать 46%, а эксергетическая - 39%.

В ближайших планах научного коллектива - масштабирование предложенной схемы и ее адаптация для использования угля, а также создание модели его глубокой переработки в синтетические виды топлива.

Контекст

Сельскохозяйственные отходы - одна из наиболее острых экологических проблем аграрных регионов, так как их накопление и разложение наносят ущерб почвам и атмосфере. В России образуется более 700 млн тонн/год отходов агропромышленного комплекса, при этом перерабатывается только 30-40% от общего объема.

Сельскохозяйственные отходы делятся на три основные категории:
Органические отходы: растительные остатки, навоз, помет, отходы переработки сельхозпродукции.
Неорганические отходы: пластиковая упаковка, полимерные материалы, металлическая и стеклянная тара.
Опасные отходы: просроченные пестициды и агрохимикаты.

Разработка технологий утилизации органических отходов с получением полезных продуктов позволяет одновременно снизить нагрузку на окружающую среду и создать дополнительные источники энергии.

Работа выполнена при поддержке федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети». Результаты исследования опубликованы в научном журнале International Journal of Hydrogen Energy.




Автор: А. Шевченко