- 27,763
- 46
- 8 Ноя 2022
Перемолотый мусор выдает на 33% больше тепла, чем обычное сырье.
Выбрасываете кофейную гущу в мусорку после утреннего кофе? Зря: после заваривания остаётся сырьё, из которого можно получить биоуголь, углеродистый материал для топлива и фильтров. Главная помеха, вода. Влажную гущу перед обычной термической обработкой приходится сушить, а сушка требует энергии, времени и дополнительного оборудования.
Корейские исследователи предложили не удалять влагу, а использовать её во время переработки. Установка Flame Plasma Pyrolysis превращает влажную кофейную гущу в биоуголь за 90 секунд без предварительной сушки. Биоуголь представляет собой пористый углеродистый материал, который можно сжигать как твёрдое топливо или применять в фильтрах и промышленных системах очистки.
В основе метода лежит плазменное пламя. Его получают при сгорании сжиженного углеводородного газа в потоке сжатого воздуха. Температура в рабочей зоне достигает 800-900 градусов Цельсия. При подобных значениях влажную биомассу можно подавать в установку сразу после сбора, не тратя время на подготовку.
Вода внутри частиц при нагреве почти мгновенно превращается в пар. Пар расширяется, давление растёт и разрывает кофейную гущу изнутри на множество мелких фрагментов. Исследователи сравнили явление с попкорном, но буквально ничего не взрывается: речь идёт о микроскопических разрывах в каждой нагреваемой частице.
После разрыва в материале появляются каналы и поры. Тепло быстрее достигает внутренних слоёв, летучие соединения легче выходят наружу, а углеродистый остаток формируется заметно быстрее. В результате влажное сырьё не тормозит переработку, а помогает разрушить плотную структуру и ускорить карбонизацию, то есть превращение органики в материал с высокой долей углерода.
При оптимальном режиме весь объём кофейной гущи превращался в биоуголь за полторы минуты. Теплотворная способность продукта достигла 29,0 МДж на килограмм, примерно на 33% выше, чем у исходного сырья. Показатель сопоставим с антрацитом, одним из наиболее углеродистых видов каменного угля.
Обработка изменила и состав материала. Доля фиксированного углерода выросла с 15,6% до 46,2%. Под фиксированным углеродом понимают твёрдую часть, остающуюся после удаления влаги и летучих веществ. Сернистые соединения исчезли полностью, поэтому при сжигании биоугля не должен образовываться диоксид серы, загрязняющий воздух и вызывающий кислотные дожди.
Разрушенная структура дала ещё один полезный результат: у продукта резко увеличилась удельная поверхность. Большое число внутренних пор помогает удерживать молекулы на стенках материала. По этой причине биоуголь может стать сырьём для активированного угля, фильтров для воды и газов, а также промышленных адсорбентов. Во время обработки образовывалось заметно меньше дыма и смолистых веществ, чем при обычной термической переработке биомассы.
Скорость метода особенно выделяется на фоне других технологий. Гидротермальная карбонизация, где органические отходы нагревают в воде под давлением, занимает от одного до шести часов. Торрефикация, низкотемпературная обработка биомассы, требует не менее 30 минут. Flame Plasma Pyrolysis завершает работу менее чем за две минуты и не использует плазменные устройства с высоким расходом электроэнергии: нужную температуру создаёт пламя от сгорания газа.
Авторы разработки хотят проверить установку на пищевых отходах, осадке сточных вод и остатках сельскохозяйственного производства. Небольшие комплексы можно размещать рядом с местом, где образуется влажная органика, и превращать её в топливо или углеродные материалы вместо дорогого вывоза и захоронения. Следующий этап включает испытания на новых видах сырья и настройку оборудования для промышленной эксплуатации.
Выбрасываете кофейную гущу в мусорку после утреннего кофе? Зря: после заваривания остаётся сырьё, из которого можно получить биоуголь, углеродистый материал для топлива и фильтров. Главная помеха, вода. Влажную гущу перед обычной термической обработкой приходится сушить, а сушка требует энергии, времени и дополнительного оборудования.
Корейские исследователи предложили не удалять влагу, а использовать её во время переработки. Установка Flame Plasma Pyrolysis превращает влажную кофейную гущу в биоуголь за 90 секунд без предварительной сушки. Биоуголь представляет собой пористый углеродистый материал, который можно сжигать как твёрдое топливо или применять в фильтрах и промышленных системах очистки.
В основе метода лежит плазменное пламя. Его получают при сгорании сжиженного углеводородного газа в потоке сжатого воздуха. Температура в рабочей зоне достигает 800-900 градусов Цельсия. При подобных значениях влажную биомассу можно подавать в установку сразу после сбора, не тратя время на подготовку.
Вода внутри частиц при нагреве почти мгновенно превращается в пар. Пар расширяется, давление растёт и разрывает кофейную гущу изнутри на множество мелких фрагментов. Исследователи сравнили явление с попкорном, но буквально ничего не взрывается: речь идёт о микроскопических разрывах в каждой нагреваемой частице.
После разрыва в материале появляются каналы и поры. Тепло быстрее достигает внутренних слоёв, летучие соединения легче выходят наружу, а углеродистый остаток формируется заметно быстрее. В результате влажное сырьё не тормозит переработку, а помогает разрушить плотную структуру и ускорить карбонизацию, то есть превращение органики в материал с высокой долей углерода.
При оптимальном режиме весь объём кофейной гущи превращался в биоуголь за полторы минуты. Теплотворная способность продукта достигла 29,0 МДж на килограмм, примерно на 33% выше, чем у исходного сырья. Показатель сопоставим с антрацитом, одним из наиболее углеродистых видов каменного угля.
Обработка изменила и состав материала. Доля фиксированного углерода выросла с 15,6% до 46,2%. Под фиксированным углеродом понимают твёрдую часть, остающуюся после удаления влаги и летучих веществ. Сернистые соединения исчезли полностью, поэтому при сжигании биоугля не должен образовываться диоксид серы, загрязняющий воздух и вызывающий кислотные дожди.
Разрушенная структура дала ещё один полезный результат: у продукта резко увеличилась удельная поверхность. Большое число внутренних пор помогает удерживать молекулы на стенках материала. По этой причине биоуголь может стать сырьём для активированного угля, фильтров для воды и газов, а также промышленных адсорбентов. Во время обработки образовывалось заметно меньше дыма и смолистых веществ, чем при обычной термической переработке биомассы.
Скорость метода особенно выделяется на фоне других технологий. Гидротермальная карбонизация, где органические отходы нагревают в воде под давлением, занимает от одного до шести часов. Торрефикация, низкотемпературная обработка биомассы, требует не менее 30 минут. Flame Plasma Pyrolysis завершает работу менее чем за две минуты и не использует плазменные устройства с высоким расходом электроэнергии: нужную температуру создаёт пламя от сгорания газа.
Авторы разработки хотят проверить установку на пищевых отходах, осадке сточных вод и остатках сельскохозяйственного производства. Небольшие комплексы можно размещать рядом с местом, где образуется влажная органика, и превращать её в топливо или углеродные материалы вместо дорогого вывоза и захоронения. Следующий этап включает испытания на новых видах сырья и настройку оборудования для промышленной эксплуатации.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
