АЛЬТЕРНАТИВНА ЕНЕРГЕТИКА. ПОВІДОМЛЕННЯ V*. КОМПЛЕКСНЕ ВИКОРИСТАННЯ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ ПІД ЧАС РОЗРОБЛЕННЯ ПАЛИВНИХ БРИКЕТІВ
Ключові слова:
переробка відходів, альтернативні джерела енергії, паливні брикети, пірокарбон, агробіомаса, технології захисту довкілляАнотація
Наявний на сьогодні дефіцит викопних джерел енергії (нафти, природного газу) Україна може частково компенсувати ефективним використанням великих об’ємів біомаси (23 млн т умовного палива на рік) як альтернативного джерела під час виробництва твердих, рідких та газоподібних енергетичних ресурсів. Розглянуті основні фізичні, хімічні, термічні, термо-, та біохімічні методи перероблення біомаси та перспективне використання отриманих альтернативних енергоносіїв. Зазначено, що сьогодні розвиненні країни світу все більше забезпечують власний паливно-енергетичний сектор впровадженням «зелених» технологій, акумулюючи відновлювальну енергію сонця (PV-модулі), вітру (вітроенергетика) та водню (воднева енергетика, паливні елементи). Акцентовано увагу на перспективності виробництва паливних брикетів з наявної біомаси та можливого їх використання для опалення приватного житла та інших приміщень в селах, селищах та містах. Проаналізовано склад та основні технічні характеристики паливних брикетів, що використовуються сьогодні в Україні, теплота згоряння яких змінюються у досить широких межах. Так, брикети на основі бурого і деревного вугілля, пірокарбону мають теплоту згоряння 5500…7000 ккал/кг, відходів деревообробної та целюлозно-паперової галузей промисловості — 3820…4500 ккал/кг, відходів сільського господарства — 3860…4800 ккал/кг. Розглянуто перспективи, переваги використання паливних брикетів на основі технології їх виготовлення включно з підготовкою вихідної сировини та її пресування/брикетування.
Встановлено, що отримання паливних брикетів відповідає основним принципам циркулярної економіки: відходи низки виробництв (деревообробної та целюлозно-паперової промисловості) і технологій (перероблення пластмасових відходів піролізом), відходів сільського господарства стають вихідною сировиною для отримання затребуваної кінцевої продукції — паливних брикетів з подальшим їх ефективним використанням. Розглянута технологія отримання паливних брикетів пресуванням шихти, що складалась із пірокарбону, деревної тирси та гофрокартону, без її нагрівання та додаткового введення клейких додатків.
Посилання
О. О. Корогодова, Н. О. Черненко, Т. Є. Моісеєнко, та Я. І. Глущенко, «Аналіз привабливості відновлюваної енергетики в окремих країнах,» Time description of economic reforms, № 3, с. 74-82, 2022. https://doi.org/10.32620/cher.2022.3.10 .
«Виробництво електроенергії в Україні за рік зросло на 5%,» Економічна правда, 11 січня. 2022. [Електронний ресурс] . Режим доступу: https://epravda.com.ua/news/2022/01/11/681292/.
Д. В. Степанов, С. Й. Ткаченко, та А. П. Ранський, «Оцінка можливостей отримання енергоносіїв з органічних відходів з урахуванням техногенного навантаження на навколишнє середовище,» Наукові праці Вінницького національного технічного університету, № 1, с. 1-8, 2012.
С. Н. Гармаш, «Анаеробна біоконверсія органічних відходів в біогаз,» Питання хімії та хімічної технології, № 6, с. 32-40, 2013.
І. Г. Кириленко, та Д. М. Токарчук, «Ефективна організація використання відходів аграрних підприємств у формуванні енергетичної та екологічної безпеки,» Економіка, фінанси, менеджмент: актуальні питання науки і практики, № 2, с. 66-82, 2020. https://doi.org/10.37128/2411-4413-2020-2-9 .
Г. Г. Гелетуха, «Науково-технічні засади виробництва енергії з біологічних видів палива.» дис. д-ра техн. наук., Ін-т технік. теплофізики НАН України, Київ, 2021.
О. О. Тертишний, О. А. Півоваров та В. С. Кошулько, Механічні процеси та обладнання харчових виробництв. Дніпро, Україна: Дніпровський ДАЕУ, 2022.
В. О. Смирнов, П. В. Сергєєв, та В. С. Білецький, Технологія збагачення вугілля. Донецьк, Україна: Східний видавничий дім, 2011.
Д. П. Кіндзера, В. М. Атаманюк, Р. Р. Госовський, та І. М. Мотіль, «Дослідження процесу формування паливних брикетів із рослинної сировини та визначення їх характеристик,» Науковий вісник НЛТУ України. вип. 23 (17), с. 138-146. 2013.
В. І. Савуляк, О. В. Березюк, В. П. Пурдик, та С. П. Білошицький, «Експериментальне визначення необхідних умов і параметрів процесу та приводу пресування паливних брикетів з відходів деревини,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 5, с. 96-99, 2010.
М. В. Коломийченко, Дорожня карта з розвитку твердого біопалива України. Київ, Україна: ПРООН «Розвиток та комерціалізація біоенергетичних технологій у муніципальному секторі в Україні», 2016.
Г. Гелетуха, Ред., Виробництво енергії з біомаси в Україні: технології, розвиток, перспективи. Київ, Україна: Академперіодика, 2022.
В. А. Маляренко, О. Л. Шубенко, С. Ю. Андрєєв, М. Ю. Бабак, та О. В. Сенецький, Когенераційні технології в малій енергетиці. Харків, Україна: ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2018.
М. М. Косіюк, та А. М. Косіюк, «Автономна високоефективна когенераційна установка,» Вісник Хмельницького національного університету, № 2 (283), с. 84-87, 2020. https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-283-2-84-87 .
N. M. Holden, M. L. Wolfe, J. A. Ogejo, and E. J. Cummins, Introduction to biosystems engineering, Blacksburg (VA): ASABE and Virginia Tech. https://doi.org/10.21061/IntroBiosystemsEngineering .
В. Г. Мироненко, В. О. Дубровін, В. М. Поліщук, та С. В. Драгнєв, Технології виробництва біодизеля. Київ, Україна: ХОЛТЕХ, 2009.
З. Ю. Палюх, «Основи технології алкоголізу тригліцеридів у присутності іонів двовалентних металів.» дис. канд. техн. наук., Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2017.
К. І. Патриляк, Л. К. Патриляк, та М. В. Охріменко, «Біодизельне паливо на основі етанолу та соняшникової олії,» Каталіз та нафтохімія, № 21, с. 100-103, 2012.
G. N. Kononov, A. N. Zarubina, A. N. Verevkin, V. D. Zaytsev, and D. B. Chekunin, “Wood as a chemical raw material. History and modernity. III. Wood pyrolysis as processing method,” Forestry Bulletin, no. 25, pp. 126-141, 2021. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-3-126-141 .
В. Є. Ведь, та А. М. Миронов, «Сучасні проблеми вуглевипалювання і піролізу деревини,» Вісник Нац. техн. ун-ту «ХПІ» , зб. наук. пр. темат. вип. Інноваційні дослідження у наукових роботах студентів, № 49 (1091), с. 88-95, 2014.
N. Lakina, V. Doluda, G. Rabinovich, E. Doluda and M. Lakina, “Methods of biomass processing with the aim of obtaining bioethanol,” Bulletin of Science and Practice, vol. 4, no. 12, рр. 96-100, 2018. https://doi.org/10.5281/zenodo.2254760.
P. E. Matkovsiy, R. S. Yarullin. G. P. Startseva, and I. V. Sedova, “Bioethanol: technologies of production from renewable vegetable raw materials and areas of application,” International scientific journal for alternative energy and ecology, no. 6 (86), рp. 95-105, 2010.
M. Ballesteros, J. M. Oliva, M. J. Negro, P. Manzanares, and I. Ballesteros, “Ethanol from lignocellulosic materials by a simultaneous saccharification and fermentation process (SFS) with Kluyveromyces marxianus CECT 10875,” Process Biochemistry, vol. 39, iss. 12, p. 1843-1848, 2004. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2003.09.011 .
D. Kumar, and G. S. Murthy, “Chapter 7 – Enzymatic Hydrolysis of Cellulose for Ethanol Production: Fundamentals, Optimal Enzyme Ratio, and Hydrolysis Modeling,” in New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioengineering, Microbial Cellulase System Properties and Applications, Elsevier, рp. 65-78, 2016. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63507-5.00007-1 .
ДСТУ 4221:2003. Спирт етиловий ректифікаційний. Технічні умови.
Н. О. Бублієнко, та О. І. Семенова, «Біологічна утилізація бурякового жому з використанням метанової ферментації,» Food Industry, iss. 30, p. 51-57, 2021. https://doi.org/10.24263/2225-2916-2021-30-7 .
R. L. Grando, A. M. de Souza Antune, F. V. Da Fonseca, A. Sánchez, R. Barrena, and X. Font, “Technology overview of biogas production in anaerobic digestion plants: A European evaluation of research and development,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 80, p. 44-53, 2017. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.079 .
А. Г. Грицай, та З. В. Маслюкова, «Оцінка енергетичного потенціалу біогазу України,» Наукові горизонти, № 10 (83), с. 63-58. 2019. https://doi.org/10.33249/2663-2144-2019-83-10-58-63 .
Ю. В. Охота, та К. В. Козак «Основні тенденції ефективного використання біогазу в Україні,» Ефективна економіка, № 4, 2018. [Електронний ресурс] . Режим доступу: http://www.economy.nayka.com.ua/?op=1&z=6264 .
P. Fuksa, J. Hakl, P. Míchal, Z. Hrevušová, J. Šantrůček, and P. Tlustoš, “Effect of silage maize plant density and plant parts on biogas production and composition,” Biomass and Bioenergy, vol. 142, рp. 105770, 2020. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105770
L. Artsupho, P. Jutakridsada, A. Laungphairojana, J. F. Rodriguez, and Kh. Kamwilaisak, “Effect of Temperature on Increasing Biogas Production from Sugar Industrial Wastewater Treatment by UASB Process in Pilot Scale,” Energy Procedia, vol. 100, рp. 30-33, 2016. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.10.143 .
E. J. Hengeveld, J. Bekkering, W. J. T. van Gemert, and A. A. Broekhuis, “Biogas infrastructures from farm to regional scale, prospects of biogas transport grids,” Biomass and Bioenergy, vol. 86, рp. 43-52, 2016. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2016.01.005 .
Г. С. Ратушняк, В. В. Джеджула, та К. В. Анохіна, Енергозберігаючі відновлювальні джерела теплопостачання. Вінниця, Україна: ВНТУ, 2010.
О. Ю. Майстренко, Ю. В. Куріс, Ю. С. Калінцева, та В. М. Власенко, «Методи та технології анаеробної переробки тваринницької біомаси,» Енергозбереження. Енергетика. Енергоаудит, № 2, с. 29-36, 2010.
Г. В. Панцирева, «Технологічні аспекти виробництва біогазу з органічної сировини,» Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства, вип. 199 «Механізація сільськогосподарського виробництва», с. 276-290, 2019.
З. А. Бурова, Л. Й. Воробйов, та Р. В. Сергієнко, «Калориметричний аналіз якості паливних брикетів та пелет,» Науковий погляд у майбутнє, т. 2, вип. 4, с. 78-81, 2016.
І. К. Малік, Розробка технології отримання BIO-CHAR: моногр. Харків, Україна: НТУ «ХПІ», 2024.
А. С. Макаров, та ін., «Властивості композиційного палива на основі пірокарбону — продукту термолізу шин,» Voprosy himii i himičeskoj tehnologii, № 2, с. 61-69, 2024. http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2024-153-2-61-69 .
А. П. Ранський, Б. В. Коріненко, О. А. Гордієнко, та В. О. Євдокименко, «Альтернативна енергетика: отримання паливних брикетів із пірокарбону термодеструкції полімерних відходів», Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 1, с. 13-20, 2023. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-166-1-13-20 .
Garbage Review (MusOboz, Smith's Look), no. 266. https://waste.ua/index.php?page=ad&id=50162 .
В. Г. Крамар, Н. М. Жовмир, В. И. Зубенко, С. М. Чаплигін, «Паливні властивості пожнивних залишків кукурудзи,» Промислова теплотехніка, т. 31, № 5, с. 76-80, 2009.
Є. В. Скляренко, «Створення піролізної технології та установки для термохімічної консервації рослинної біомаси.» дис. канд. техн. наук., Київ, Україна: НАН України, Ін-т технічної теплофізики, 2017.
В. В. Клименко, В. І. Кравченко, В. М. Боков, та В. Г. Гуцул, Технологічні основи виготовлення біопалива з рослинних відходів та їх композитів, моногр. Кропивницький, Україна: ПП «Ексклюзив-Систем», 2017.
Б. А. Барабаш, «Потенціал недеревної рослинної сировини для виробництва паперу і картону. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість,» Міжвідомчий науково-технічний збірник, № 37 (1), 2009.
А. А. Ніколайчук, М. Т. Картель, Л. А. Купчик, та В. О. Денисович «Синтез та властивості біосорбентів на основі целюлози та лігніну з рослинної сировини,» Наукові записки НАУКМА. Хімічні науки та технології, т. 42, с. 28-31, 2005.
S. S. da Silva, and A. K. Chandel, Ed., D-Xylitol: Fermentative Pro-duction, Application and Commercialization. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012. https://doi.org/10.1007/978-3-642-31887-0 .
Г. Г. Гелетуха, Т. А. Желєзна, С. В. Драгнєв, та А. І. Баштовий, «Аналіз можливостей виробництва і споживання паливних брикетів з біомаси сільськогосподарського походження в Україні. Частина 1», Промислова теплотехніка, т. 40, № 4, с. 62-68, 2018.
Тетяна Желєзна, «Брикетування і використання агробіомаси в Україні. Перспективи для аграріїв,» на Міжнар. форумі біоенергетичних технологій та альтернативної енергетики в агробізнесі AgroEnergyDay 2018, Київ, 2018. [Електронний ресурс] . Режим доступу: https://uabio.org/wp-content/uploads/2018/10/7-Zheliezna-UABio-AgroEnergyDAY2018-30102018.pdf .
О. С. Полянський, В. І. Д’яконов, та О. В. Дьяконов, «Комплексна оцінка і аналіз енергетичних показників існуючих технологій переробки рослинних відходів у паливні брикети,» Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка, вип. 190, с. 192-202, 2018.
К. О. Самойчук, В. А. Самохвал, та О. О. Червоткіна, «Дослідження роботи багатосекційного пристрою формування паливних брикетів на гвинтових прес-екструдерах,» Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, вип. 24, № 2, с. 18-26, 2024. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-2-2 .
А. П. Ранський, О. М. Сандул, Р. В. Коріненко, та О. А. Гордієнко, «Альтернативна енергетика. Повідомлення IV. селективне очищення гідравлічної оливи AW-46», Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 6, с. 19-26, 2024. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-177-6-19-26 .
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
