Сумішеві палива на основі органічних відходів
Одержання енергії та палива за допомогою нетрадиційних та відновлювальних джерел є дуже актуальним. Біомаса, як альтернатива викопним джерелам набуває все більшого значення в паливному секторі. Застосування відходів сільського господарства, комунальних підприємств дозволяє збільшити ринок такого кла...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/55 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1872009012255391744 |
|---|---|
| author | Matviychuk, D.А. Yevdokymenko, V.A. Kamensky, D.S. Tkachenko, T.V. Aksylenko, M.D. Kashkovsky, V.I. |
| author_facet | Matviychuk, D.А. Yevdokymenko, V.A. Kamensky, D.S. Tkachenko, T.V. Aksylenko, M.D. Kashkovsky, V.I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "D.А. Matviychuk",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "V.A. Yevdokymenko",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "D.S. Kamensky",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "T.V. Tkachenko",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "M.D. Aksylenko",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
},
{
"author": "V.I. Kashkovsky",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1"
}
] |
| author_sort | Matviychuk, D.А. |
| baseUrl_str | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2021-11-28T08:47:44Z |
| description | Одержання енергії та палива за допомогою нетрадиційних та відновлювальних джерел є дуже актуальним. Біомаса, як альтернатива викопним джерелам набуває все більшого значення в паливному секторі. Застосування відходів сільського господарства, комунальних підприємств дозволяє збільшити ринок такого класу палив, як сумішеве. Враховуючи проблему з утилізацією і переробкою органічної частини промислових та побутових відходів, зокрема осадів комунальних очисних споруд, застосування їх у складі альтернативних твердих біопалив є надзвичайно доцільним та актуальним. Одержання сумішевих палив із різноманітних органовмісних відходів, в тому числі осадів комунальних очисних споруд. Розширення доступної відновлювальної сировинної бази для створення твердого біопалива. В дослідженні використано метод термогравіметричного аналізу, рентгенофлюорисцентний аналіз та метод колориметрії для визначення теплотворної здатності. Показано, можливість одержання екологічних, економічно вигідних комбінованих біопалив, до складу яких входять як відходи сільського господарства та целюлозного виробництва так і органічна частина комунально-побутових відходів (осади комунальних очисних споруд). Утилізація даних компонентів дозволить знизити антропогенне навантаження на довкілля, за рахунок перетворення їх із категорії відходів в категорію – палива. Зокрема осади з очисних споруд стають енергетичним джерелом, а наше технологічне рішення дозволяє їх задіяти як компонент сумішевого палива. Застосування лігніну є важливим, оскільки він виступає в’яжучим компонентом, та енергетичним. Органічна маса очерету, щавлю, кукурудзяних качанів є додатковим джерелом енергії, виступає сорбентом води з осадів та є армуючим матеріалом гранульованого палива. Додавання до такого комбінованого біопалива, вугільного пилу, який в значних кількостях накопичується на ТЕЦ або відпрацьованої оливи, дозволило значно підвищити теплотворну здатність одержуваного палива. Отримане таким чином сумішеве паливо характеризується теплотворною здатністю 1,5–2,2 мДж/кг, зольністю 2–10 %, вологістю 10–15 % та насипною густиною 1,1–1,12 г/см3. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
Катализ и нефтехимия, 2018, № 27
47
УДК 620.952 © 2018
Сумішеві палива на основі органічних відходів
Д.А. Матвійчук, В.О. Євдокименко, Д.С. Каменських,
Т.В. Ткаченко, М.Д. Аксиленко, В.І. Кашковський
Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України,
Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1,
тел.: +380 44-558-53-88, +380 44-573-25-52,
E-mail: kash54vik@gmail.com
Одержання енергії та палива за допомогою нетрадиційних та відновлювальних джерел є
дуже актуальним. Біомаса, як альтернатива викопним джерелам набуває все більшого зна-
чення в паливному секторі. Застосування відходів сільського господарства, комунальних
підприємств дозволяє збільшити ринок такого класу палив, як сумішеве. Враховуючи про-
блему з утилізацією і переробкою органічної частини промислових та побутових відходів,
зокрема осадів комунальних очисних споруд, застосування їх у складі альтернативних тве-
рдих біопалив є надзвичайно доцільним та актуальним. Одержання сумішевих палив із різ-
номанітних органовмісних відходів, в тому числі осадів комунальних очисних споруд.
Розширення доступної відновлювальної сировинної бази для створення твердого біопалива.
В дослідженні використано метод термогравіметричного аналізу, рентгенофлюорисцент-
ний аналіз та метод колориметрії для визначення теплотворної здатності. Показано, можли-
вість одержання екологічних, економічно вигідних комбінованих біопалив, до складу яких
входять як відходи сільського господарства та целюлозного виробництва так і органічна ча-
стина комунально-побутових відходів (осади комунальних очисних споруд). Утилізація да-
них компонентів дозволить знизити антропогенне навантаження на довкілля, за рахунок
перетворення їх із категорії відходів в категорію – палива. Зокрема осади з очисних споруд
стають енергетичним джерелом, а наше технологічне рішення дозволяє їх задіяти як ком-
понент сумішевого палива. Застосування лігніну є важливим, оскільки він виступає
в’яжучим компонентом, та енергетичним. Органічна маса очерету, щавлю, кукурудзяних
качанів є додатковим джерелом енергії, виступає сорбентом води з осадів та є армуючим
матеріалом гранульованого палива. Додавання до такого комбінованого біопалива, вугіль-
ного пилу, який в значних кількостях накопичується на ТЕЦ або відпрацьованої оливи, до-
зволило значно підвищити теплотворну здатність одержуваного палива. Отримане таким
чином сумішеве паливо характеризується теплотворною здатністю 1,5–2,2 мДж/кг, зольніс-
тю 2–10 %, вологістю 10–15 % та насипною густиною 1,1–1,12 г/см3.
Ключові слова: біопаливо, сумішеве паливо, відновлювальна сировина, осади, відходи біо-
маси, теплотворна здатність, зольність
У будь-який період життя залишається важливим
питання енергетичних ресурсів. Одержання енергії та
палива за допомогою нетрадиційних та відновлюваль-
них джерел є дуже актуальним як в світі в цілому, так і
для України зокрема. Біомаса, як альтернатива викоп-
ним джерелам, набуває все більшого значення в пали-
вному секторі. Сумісне застосування відходів сільсько-
го господарства, комунальних підприємств дозволяє
поповнити паливний ринок таким видом палив, як
сумішеве.
Переробка такої рослинної біомаси, зазвичай, здій-
снюється шляхом її гранулювання або брикетування з
одержанням паливних гранул, брикетів або пелетів [1].
Застосування відходів рослинництва в тепловій
енергетиці з кожним роком нарощує відсоток. Зокрема
розширюється ринок пелет та відповідно теплових
агрегатів під даний тип палива, що викликано пошу-
ком споживачами заміни таких палив як газ, вугілля.
Дедалі частіше господарства з тепловим навантажен-
ням до 500 кВт відмовляються від викопних видів
палива, надаючи перевагу альтернативним. Так, спо-
живання твердого біопалива в світі щорічно зростає на
30–50 %, що обумовлено як зростанням цін на вугле-
водневе паливо, його вичерпністю, так і значно ниж-
чою собівартістю альтернативного біопалива та його
екологічністю [2, 3].
В Україні, за оцінкою Біоенергетичної асоціації
України, на сьогоднішній день близько 10 % всіх віт-
чизняних котелень (більше 2,5 тисяч) працює на твер-
дому біопаливі [4]. У масовому виробництві найбільш
поширені пелети із відходів соломи (пшениця, гречка,
рис, кукурудза), лушпиння (соняшник), деревинна
маса від деревообробних комбінатів у вигляді тирси
[5–7]. Набирає обертів вирощування швидкоростучих
Катализ и нефтехимия, 2018, № 27
48
сортів верби – так званої енергетичної [8–10] та злаків,
таких як міскантус [11–14], які безпосередньо виро-
щують для даних цілей.
З метою розширення доступної відновлювальної
сировинної бази для створення твердого біопалива
можна розглянути інші рослинні ресурси, які вироста-
ють на території України. Одним із таких є очерет зви-
чайний – трав’яниста багаторічна рослина, поширена
по всій Україні (росте у вільшняках, на лісових та ни-
зинних болотах, у плавнях), який промислово заготов-
люється як матеріал для будівництва, виробництва
целюлози, корму тварин та для медичних цілей [15].
Іншою поширеною на території України рослиною є
щавель кінський. Протягом останніх років в Україні не
ведеться систематизованого обліку обсягів запасів
рослинної дикоростучої сировини. Було оцінено окре-
мі зарослі виду щавлів за методом модельних екземп-
лярів. Запаси цього виду сировини, що мають промисло-
ве значення, на території Львівської, Івано-Франківської
та Закарпатської областей загальною площею 200,8 га
складають 31,06 т/рік, хоча на сьогодні цей вид сиро-
вини практично не заготовляється [16].
Згідно із законом України “Про альтернативні види
палива” від 21.05.2009 р., до альтернативних видів
твердого палива належать не тільки відходи сільського
господарства (рослинництва і тваринництва), лісового
господарства та технологічно пов'язаних з ним галузей
промисловості, але й органічна частина промислових
та побутових відходів [17]. Враховуючи проблему з
утилізацією і переробкою таких відходів і, зокрема,
осадів комунальних очисних споруд, застосування їх у
складі альтернативних твердих біопалив є надзвичайно
доцільним та актуальним. Так, для прикладу, Бортни-
цька станція аерації (м. Київ) (БСА) щодоби очищує
близько 1 млн. м3 стічних вод, за таких умов роботи
генерується 10 тис. м3 надлишкової біомаси у вигляді
надлишкових мулів з вологістю більше, ніж 99 %.
У наших попередніх роботах було показано, що за-
стосування геотекстильних матеріалів, зокрема геокон-
тейнерів та фільтрувальних модулів, дозволяє на кому-
нальних очисних підприємствах значно покращати
процеси зневоднення осадів [18]. Одна із пропозицій,
яку ми бачимо перспективною, є використання як од-
нієї із складових сумішевих палив осадів, які пройшли
стадію зневоднення в геоконтейнері (вологість 82 %) з
наступним доповненням такими компонентами як
відходи кукурудзи, очерет, кінський щавель та відходи
целюлозного виробництва – лігнін (в результаті змішу-
вання утворюється вихідна суміш з вологістю 50 %).
Розроблення таких комбінованих біопалив вирішує
одразу декілька проблем – створення екологічного,
економічно вигідного альтернативного палива та ути-
лізацію як сільськогосподарських відходів, відходів
целюлозного виробництва, так і осадів комунальних
очисних споруд. Додавання до такого комбінованого
біопалива вугільного пилу, який в значних кількостях
накопичується на ТЕС, або відпрацьованої оливи, до-
зволяє значно підвищити теплотворну здатність одер-
жуваного палива.
Напрацювання зразків сумішевого палива передба-
чає розробку рецептури, підготовку компонентів для
формування зразків, формування зразків та досліджен-
ня їх характеристик. Першою стадією підготовки си-
ровини є забезпечення певного фракційного складу,
що досягається механічним подрібненням до необхід-
них за розміром для використання часток (рис. 1). Оса-
ди станції біологічного очищення піддавали наступній
обробці, а саме зневодненню в геоконтейнері за від-
а б в
г д е
Рис. 1. Органовмісні відходи, як компоненти сумішевих палив: а – очерет (0,5-10 мм); б – щавель кінський (0,5–10 мм); в
– кукурудзяні качани (0,2–10 мм); г – лігнін (0,02–1 мм); д – осад БСА, після зневоднення в геоконтейнері (0,02–1 мм); е – пил
вугілля антрацит (0,02–1 мм)
Катализ и нефтехимия, 2018, № 27
49
працьованою технологією [18].
Підготовка компонентів включала в себе визна-
чення таких показників як вихідна вологість, сухий
залишок , зольність, склад органічної та мінеральної
частини, встановлення теплотворної здатності кожної
сировини. Отримані дані наведено в табл. 1–3.
Вологість та сухий залишок визначали за допомо-
гою вагів-аналізаторів вологості AXIS ADGS50 термо-
гравіметричним методом. Зольність визначали шляхом
озолення (спалювання та прожарювання твердого за-
лишку до постійної маси) в лабораторній муфельній
печі WisdTherm. Визначення теплоти згорання прово-
дили калориметром ІКА С 200, згідно із стандартизо-
ваними методиками та методиками, рекомендованими
виробником. Мінеральний склад золи визначали шля-
хом рентгенофлюорисцентного аналізу приладом
Expert 3L. Елементний склад вихідної сировини визна-
чали методами елементного кількісного аналізу орга-
нічних сполук (метод Прегеля, метод Дюма, титромет-
ричний метод).
Рецептурний склад сумішей наведено в табл. 4.
Змішування компонентів за запропонованою схе-
мою здійснювали в шнековому гомогенізаторі 3–5
хвилин. Після чого перемішану до однорідного стану
суміш пресували за температур 150–200 °С та тиску
70–80 атм. Отримані зразки (рис. 2) досліджували на
вологість, зольність та теплотворну здатність. Резуль-
тати наведено в табл. 5 та 6.
Визначальною характеристикою будь-якого твер-
дого палива є теплотворна здатність, вологість та золь-
ність. Теплотворна здатність будь якої сировини зале-
жить від її вологості та кількості золи. Надмірно висока
вологість палива призводить до часткової втрати енер-
гетичного потенціалу сировини. Так, наприклад, тільки
збільшення вологості з 30 до 40 % призводить до змен-
шення теплоти згоряння на 17 %. А при вологості вище
Таблиця 1. Параметри вихідної сировини для сумішевого біопалива
Теплотворна здатність Найменування
сировини
Вологість,
%
Суха речовина,
%
Зольність,
% кДж/кг ккал/кг
Очерет 8,46 91,54 5,64 17714 4234
Щавель кінський 9,46 90,54 1,97 17597 4206
Кукурудзяні качани 7,56 92,44 2,39 17300 4135
Лігнін 9,31 90,69 15,2 22488 5362
Осад БСА 89,04 10,96 33,97 14061 3360
Пил вугілля антрацит 6,54 93,46 48,7 31594 7751
Відпрацьована мінераль-
на олива 6,98 93,02 5,28 34122 8155
Таблиця 2. Елементний склад органічної компоненти вихідної сировини, % мас.
№
п/п
Найменування сировини
H C S N O
1 Очерет 7,18 43,13 0,38 3,16 46,15
2 Щавель кінський 6,68 43,94 0,29 2,57 46,52
3 Кукурудзяні качани 7,03 45,28 0,43 2,87 44,39
4 Лігнін 5,24 61,80 3,37 1,83 27,76
5 Вугілля антрацит 2,42 94,96 0,21 0,27 2,14
6 Осад БСА 7,60 46,20 0,41 0,56 45,23
Таблиця 3. Хімічний склад золи вихідної сировини, % мас.
№
п/п
Найменування
сировини Al2O3 CaO Cl Fe2O3 K2O MnO2 P2O5 SO2 SiO2 SrO ZnO TiO2
1 Очерет – 2,928 – 0,179 5,232 0,282 1,834 1,253 88,12 – 0,134 –
2 Щавель
кінський
0,585 76,87 – 2,849 3,197 0,306 4,059 1,517 9,987 0,227 – 0,380
3 Кукурудзяні
качани
– 5,692 5,195 4,839 38,34 0,115 9,998 1,694 33,44 – 0,348 0,228
4 Лігнін 0,700 8,056 – 2,725 – – – 3,031 85,16 – – 0,299
5 Пил вугілля
антрацит
21,09 1,409 – 9,081 3,847 – – 5,725 57,88 0,066 – 0,887
6 Осад БСА 7, 626 9,869 – 6,429 – 0,156 18,32 4,278 52,55 – 0,748 –
Катализ и нефтехимия, 2018, № 27
50
60 % говорити про біомасу, як паливо, взагалі немож-
ливо, оскільки її потенційної теплоти недостатньо на-
віть для випаровування наявної вологи.
Як видно з табл. 1, вихідна вологість осаду БСА,
навіть після попереднього зневоднення, становить
майже 90 %, що здавалося б, не дозволяє розглядати
його як енергетичне джерело для біопалива. Але, як
видно із проведених досліджень, у сумішевих компози-
ціях з рослинною сировиною та/або лігніном, вологість
одержаних гранул не перевищує 25 % і має достатньо
високу теплотворну здатність, а в композиціях з пилом
вугілля теплотворну здатність вище 20000 кДж/кг, що
відкриває перспективи для використання осадів станції
аерації як компонентів паливних матеріалів.
Таким чином, нами показано можливість одержан-
ня сумішевих палив із різноманітних органовмісних
сільськогосподарських та техногенних відходів. Утилі-
зація даних компонентів дозволить знизити антропо-
генне навантаження на довкілля, за рахунок переве-
дення їх із категорії відходів у категорію – палива. Зок-
рема осади з очисних споруд стають енергетичним
джерелом, а наше технологічне рішення дозволяє їх
Таблиця 4. Склад одержаного палива
№ п/п Сумішеве
паливо
Склад
1 Суміш І очерет та лігнін
2 Суміш ІІ очерет, осад БСА та лігнін
3 Суміш ІІІ очерет, осад БСА, лігнін та пил вугілля антрацит
4 Суміш ІV кукурудзяні качани та лігнін
5 Суміш V кукурудзяні качани, осад БСА та лігнін
6 Суміш VI кукурудзяні качани, осад БСА, лігнін та пил вугілля антрацит
7 Суміш VII щавель кінський та лігнін
8 Суміш VIIІ щавель кінський, осад БСА та лігнін
9 Суміш ІХ щавель кінський, осад БСА, лігнін та пил вугілля антрацит
10 Суміш Х очерет, осад БСА та відпрацьована мінеральна олива
11 Суміш ХІ очерет, осад БСА, лігнін та відпрацьована мінеральна олива
12 Суміш ХІІ щавель кінський, осад БСА, лігнін та відпрацьована мінеральна олива
Рис. 2. Можлива форма сумішевих палив
Таблиця 5. Параметри зразків одержаного сумішевого палива
Вологість, % Суха речовина, % Сировина
до пресування після пресування до пресування після пресування
Зольність, %
Суміш І 9,81 9,98 90,19 90,02 7,46
Суміш ІІ 37,00 13,57 63,00 86,43 7,70
Суміш ІІІ 42,23 19,05 53,77 80,95 12,8
Суміш ІV 17,66 7,8 82,34 92,20 5,72
Суміш V 42,16 12,94 57,84 87,06 6,89
Суміш VI 34,19 3,39 65,81 96,61 5,62
Суміш VII 11,35 6,51 88,65 93,49 1,99
Суміш VIIІ 49,45 23,24 50,55 76,76 3,21
Суміш ІХ 31,82 12,11 68,18 87,89 6,53
Суміш Х 43,25 24,96 56,75 75,04 6,79
Суміш ХІ 26,01 15,07 73,99 84,93 6,45
Суміш ХІІ 35,18 17,96 64,82 82,04 5,68
Катализ и нефтехимия, 2018, № 27
51
задіяти як компонент сумішевого палива. Застосування
лігніну є важливим, оскільки він виступає одночасно і
в’яжучим і енергетичним компонентом. Органічна
маса очерету, щавлю, кукурудзяних качанів є додатко-
вим джерелом енергії та є армуючим матеріалом гра-
нульованого палива.
Отримане таким чином сумішеве паливо харак-
теризується теплотворною здатністю 15000–22000
кДж/кг, зольністю 2–10 %, вологістю 10–15 % та наси-
пною густиною 1,1–1,12 г/см3.
Роботу виконано за фінансової підтримки НАН
України в рамках науково-дослідної роботи “Безвідхо-
дна переробка органовмісних відходів – еволюційний
крок на шляху до вирішення проблеми поводження з
відходами” (за проектом Цільової комплексної міжди-
сциплінарної програми наукових досліджень НАН
України з розроблення наукових засад раціонального
використання природно-ресурсного потенціалу та
сталого розвитку на 2015–2019 рр.)
Література
1. Климчук О.В. Пріоритетні напрями ефективного
виробництва твердого біопалива в Україна: регіональні
аспекти. Економіка та суспільство. 2016. (7). 78–83.
2. Павлюк Н.П. Використання біопалива, як альте-
рнативного джерела енергії. Екологічний менеджмент
у загальній системі управління: Збірник тез доповідей
дев`ятої щорічної Всеукраїнської наукової конференції
(м. Суми, 21–22 квітня 2009). Суми : СумДУ. 2009. Ч.2.
44–47.
3. Альтернативное топливо переработка отхо-
дов сельского хозяйства. URL: http://bio.ukrbio.com
(дата звернення: 02.02.2014).
4. Тиравский В. Украинские котельные переходят
на биотопливо. URL: http://ubr.ua (дата звернення:
22.10.2017).
5. Свистунова І.В., Глотова В.О., Філатова А.В.
Тверде біопаливо в теплозабезпеченні села. Збірник
наукових праць. Вінниця: НУБІП. 2011. (7). 119–122.
6. Габрель М.С. Виробництво твердого біопалива
в Україні: стан та перспективи розвитку. Національний
вісник НЛТУ України. 2011. Вип. 21.9. 126–131.
7. Постачання твердих біопалив для котелень се-
редньої потужності. URL: www.bioenergy4business.eu
(дата звернення: 18.11.2018).
8. Роїк М.В., Гументик М.Я., Мамайсур В.В. Пер-
спективи вирощування енергетичної верби для вироб-
ництва твердого біопалива. Біоенергетика. 2013. (2).
18–19.
9. Фучило Я.Д., Сінченко В.М., Гументик М.Я.
Особливості вирощування енергетичної верби. Біоене-
ргетика. 2016. 7 (1). 11–13.
10. Кунцьо І.О., Гументик Я.М. Вирощування енер-
гетичної верби як сировини для виробництва твердих
видів біопалива в умовах лісостепу України. Наукові
праці Інституту біоенергетичних культур і цукрових
буряків. 2013. Вип. 19. 59–62.
11. Міскантус перспектива для виробництва твер-
дого біопалива. URL: http://propozitsiya.com (дата звер-
нення: 16.03.2017).
12. Зінченко В.О. Міскантус джерело енергетичної
біомаси. Новини агротехніки. 2008. (3). 4041.
13. Блюм Я.Б., Левчук О.М., Рахметов Д.Б., Рахме-
тов С.Д. Біологічні ресурси і технології для виробницт-
ва різних видів біопалив. Вісн. НАН України. 2014. (11).
64–72.
14. Барбаш В.А., Зінченко В.О., Трембус І.В. Ресур-
созберігаючі технології переробляння стебел міскан-
тус. Наукові вісті НТУУ “КПІ” .2012. № 5. 118–124.
15. Очерет звичайний. URL: http:// uk.wikipedia.org
(дата звернення: 12.01.2018).
16. Грицик А. Р. Вивчення запасів сировини роду
щавель. Фармацевтичний журнал. 2007. (4). 84–87.
17. Закон України “Про альтернативні види палива”
від 21.05.2009р. N 1391-VI з змінами N 1391-VI (1391-
17) від 21.05.2009, N 4970-VI (4970-17) від 19.06.2012.
18. Кашковський В.І., Євдокименко В.О., Каменсь-
ких Д.С., Євдокименко О.М. Спосіб зневоднення оса-
дів стічних вод з використанням елементів технології
GEOTUBE на Бортницькій станції аерації. Наука та
інновації. 2014. 10 (1). 32–42.
References
1. Klymchuk, O.V. Priorytetni napryamy efektyvnoho
vyrobnytstva tverdoho biopalyva v Ukrayina: rehional'ni
aspekty. Ekonomika ta suspil'stvo, 2016. (7). 78-83 [in
Ukrainian].
2. Pavlyuk N.P. Vykorystannya biopalyva, yak
al'ternatyvnoho dzherela enerhiyi. Ekolohichnyy
menedzhment u zahal'niy systemi upravlinnya: zbirnyk tez
dopovidey dev`yatoyi shchorichnoyi Vseukrayins'koyi
Таблиця 6. Теплотворна здатність зразків одержано-
го сумішевого палива
Теплотворна здатність №
пп
Сумішеве
паливо кДж/кг кКал/кг
1 Суміш І 18263 4365
2 Суміш ІІ 16891 4037
3 Суміш ІІІ 20071 4797
4 Суміш ІV 18065 4317
5 Суміш V 16473 3937
6 Суміш VI 21381 5110
7 Суміш VII 18042 4312
8 Суміш VIIІ 14954 3574
9 Суміш ІХ 19507 4662
10 Суміш Х 15470 3697
11 Суміш ХІ 17985 4298
12 Суміш ХІІ 18255 4363
Катализ и нефтехимия, 2018, № 27
52
naukovoyi konferentsiyi (Sumy, April 22) Sumy: SumDU,
2009. part 2. 44-47 [in Ukrainian].
3. Alternativnoe toplivo pererabotka othodov
selskogo hozyaystva. URL: http://bio.ukrbio.com (Last
accessed: 02.02.2014).
4. Tiravskiy, V. Ukrainskie kotelnyie perehodyat na
biotoplivo. URL: http://ubr.ua (Last accessed: 22.10.2017).
5. Svystunova, I.V., Hlotova, V.O., & Filatova, A.V.
Tverde biopalyvo v teplo zabezpechenni sela. Zbirnyk
naukovykh prats'. Vynnytsya: NUBIP, 7, 119-122 [in
Ukrainian].
6. Habrel', M.S. Vyrobnytstvo tverdoho biopalyva v
Ukrayini: stan ta perspektyvy rozvytku. Natsional'nyy
visnyk NLTU Ukrayiny. 2011. 21.9, 126-131 [in
Ukrainian].
7. Postachannya tverdykh biopalyv dlya kotelen'
seredn'oyi potuzhnosti. URL: www.bioenergy4business.eu
(Last accessed: 18.11.2018).
8. Royik, M.V., Humentyk, M.Ya., & Mamaysur,
V.V. Perspektyvy vyroshchuvannya enerhetychnoyi verby
dlya vyrobnytstva tverdoho biopalyva. Bioenerhetyka,
2013, 2, 18-19 [in Ukrainian].
9. Fuchylo, Ya.D., Sinchenko, V.M., & Humentyk,
M.Ya. Osoblyvosti vyroshchuvannya enerhetychnoyi
verby. Bioenerhetyka, 2016, 1 (7), 11-13 [in Ukrainian].
10. Kunts'o, I.O., & Humentyk, Ya.M.
Vyroshchuvannya enerhetychnoyi verdy yak syrovyny dlya
vyrobnytstva tverdykh vydiv biopalyva v umovakh
lisostepu Ukrayiny. Naukovi pratsi Instytutu
bioenerhetychnykh kul'tur i tsukrovykh buryakiv, 2013, 19,
59-62 [in Ukrainian].
11. Miskantus perspektyva dlya vyrobnytstva tverdoho
biopalyva. URL: http://propozitsiya.com (Last accessed:
16.03.2017).
12. Zinchenko, V.O. Miskantus dzherelo
enerhetychnoyi biomasy. Novyny ahrotekhniky, 2008, 3,
4041 [in Ukrainian].
13. Blyum, Ya.B., Levchuk, O.M., Rakhmetov, D.B.,
& Rakhmetov, S.D. Biolohichni resursy i tekhnolohiyi dlya
vyrobnytstva riznykh vydiv biopalyv. Visn. NAN Ukrayiny,
2014, 11, 64-72 [in Ukrainian].
14. Barbash, V.A., Zinchenko, V.O., & Trembus, I.V.
Resursozberihayuchi tekhnolohiyi pereroblyannya stebel
miskantus. Naukovi visti NTUU “KPI” 2012, 5, 118-124
[in Ukrainian].
15. Ocheret zvychaynyy. URL: http://
uk.wikipedia.org (Last accessed: 12.01.2018).
16. Hrytsyk, A.R. Vyvchennya zapasiv syrovyny rodu
shchavel'. Farmatsevtychnyy zhurnal, 2007, 4, 84-87 [in
Ukrainian].
17. Zakon Ukrayiny May 21, 2009 N 1391-VI “Pro
al'ternatyvni vydy palyva” with changes of May 21, 2009
N 1391-VI (1391-17), of 19 June, 2012 N 4970-VI (4970-
17 ).
18. Kashkovs'kyy, V.I., Yevdokymenko, V.O.,
Kamens'kykh, D.S., & Yevdokymenko, O.M. Method of
Dehydration of Sewage Sludge Using Elements of GEO-
TUBE Technology at Bortnichy’s Aeration Station. Nauka
innov., 2014, 10 (1) 32-42 [in English].
Надійшла до редакції 26.10.2018
Смесевое топливо на основе органических отходов
Д.А. Матвийчук, В.А. Евдокименко, Д.С. Каменских,
Т.В. Ткаченко, М.Д. Аксиленко, В.И. Кашковский
Институт биоорганической химии и нефтехимии им. В.П. Кухаря НАН Украины,
Украина, 02094 Киев, ул. Мурманская, 1, тел.: +380 44-558-53-88, +380 44-573-25-52,
E-mail: kash54vik@gmail.com
Получение энергии и топлива с помощью нетрадиционных возобновляемых источников
очень актуально. Биомасса, как альтернатива ископаемым источникам приобретает все
большего значения в топливном секторе. Использование отходов сельского хозяйства,
коммунальных предприятий позволяет увеличить рынок такого класса топлив, как смесе-
вое. Учитывая проблему с утилизацией и переработкой органической части промышлен-
ных и бытовых отходов, в частности осадков коммунальных очистительных сооружений,
использование их в составе альтернативных твердых биотопливах чрезвычайно целесооб-
разно и актуально. Получение смесевых топлив из разнообразных органосодержащих от-
ходов, в том числе осадков коммунальных очистительных сооружений. Расширение дос-
тупной возобновляемой сырьевой базы для создания твердого биотоплива. В исследовании
использовались метод термогравиметрического анализа, рентгенофлюорисцентный анализ
и метод колориметрии для определения теплотворной способности. Показана, возможность
получения экологически, экономически выгодных комбинированных биотоплив, в состав
Катализ и нефтехимия, 2018, № 27
53
которых входят как отходы сельского хозяйства и целлюлозного производства, так и орга-
ническая часть коммунально-бытовых отходов (осадки коммунальных очистных сооруже-
ний). Утилизация данных компонентов позволит снизить антропогенную нагрузку на ок-
ружающую среду за счет преобразования их из категории отходов в категорию топлива. В
частности, осадки с очистных сооружений становятся энергетическим источником, а наше
технологическое решение позволяет их задействовать как компонент смесевого топлива.
Применение лигнина является важным, поскольку он выступает связующим компонентом,
и энергетическим. Органическая масса камыша, щавеля, кукурузных кочерыжек является
дополнительным источником энергии, выступает сорбентом воды из осадков и является
армирующим материалом гранулированного топлива. Добавление в такое комбинирован-
ное биотопливо, угольной пыли, которая в значительных количествах накапливается на
ТЭС или отработанного масла, позволило значительно повысить теплотворную способ-
ность получаемого топлива. Полученное, таким образом смесевое топливо характеризуется
теплотворной способностью 1,5–2,2 мДж/кг, зольностью 2–10 %, влажностью 10–15 % и
насыпной плотностью 1,1–1,12 г/см3.
Ключевые слова: биотопливо, смесевое топливо, возобновляемое сырье, осадки, отходы
биомассы, теплообразующая способность, зольность
Mixed fuel based on organic waste
D.А. Matviychuk, V.A. Yevdokymenko, D.S. Kamensky,
T.V. Tkachenko, M.D. Aksylenko, V.I. Kashkovsky
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry, NAS of Ukraine,
1, Murmanska str, 02094 Kyiv, Ukraine, Tel.: +380 44-558-53-88, +380 44-573-25-52,
E-mail: kash54vik@gmail.com
Production of energy and fuel from non-traditional renewable sources is a very critical issue. Bio-
mass, as an alternative to fossil sources, is gaining increasing importance in the fuel sector. Utiliza-
tion of agricultural waste, wastes of communal enterprises enables to expand market of the mixed
fuel class. Taking into account the problem of utilization and processing of the organic part of in-
dustrial and domestic wastes, in particular sediments in communal sewage treatment plants, the use
of these products as part of alternative solid biofuels is extremely expedient and relevant. Prepara-
tion of mixed fuels from a variety of organic-containing wastes, including sediments in municipal
sewage treatment plants, as well as expansion of affordable renewable raw materials for solid bio-
fuels production have been considered. The study used a method of thermogravimetric analysis, X-
ray fluorescence analysis and method of colorimetry for determining the calorific value. Possibility
of obtaining ecologically, economically advantageous combined biofuels, which include both
waste of agriculture and cellulose production, as well as an organic part of municipal solid waste
(sediments of municipal sewage treatment plants) has been shown. Utilization of these components
will reduce anthropogenic pressure on the environment by converting them from the waste cate-
gory to the fuel category. In particular, sediments from sewage treatment plants become an energy
source, and our technological solution allows using them as a component of mixed fuels. The use
of lignin is important because it acts as a binder component, which is used for energy generation.
Organic mass of reeds, sorrel, cornflakes is an additional source of energy; it acts as a sorbent of
water from sediments and is a reinforcing material of granulated fuel. Addition of coal dust, which
is accumulated in significant amounts at thermal power stations, or waste oil to such a combined
biofuel has allowed to significantly increase the calorific value of the fuel produced. Thus, the
mixed fuel is characterized by a calorific value of 1.5–2.2 mJ/kg, ash content of 2–10 %, moisture
content of 10–15 % and bulk density of 1.1–1.12 g/cm3.
Keywords: biofuels, mixed fuels, renewable raw materials, sediments, biomass wastes, calorific
value, ash content
|
| id | oai:katalizorgua:article-55 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:05Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | katalizorgua/88/3fdb67173a899f91b7575a95d6f80588.pdf |
| spelling | oai:katalizorgua:article-552021-11-28T08:47:44Z Сумішеві палива на основі органічних відходів Mixed fuel based on organic waste Matviychuk, D.А. Yevdokymenko, V.A. Kamensky, D.S. Tkachenko, T.V. Aksylenko, M.D. Kashkovsky, V.I. biofuels, mixed fuels, renewable raw materials, sediments, biomass wastes, calorific value, ash content біопаливо, сумішеве паливо, відновлювальна сировина, осади, відходи біомаси, теплотворна здатність, зольність Одержання енергії та палива за допомогою нетрадиційних та відновлювальних джерел є дуже актуальним. Біомаса, як альтернатива викопним джерелам набуває все більшого значення в паливному секторі. Застосування відходів сільського господарства, комунальних підприємств дозволяє збільшити ринок такого класу палив, як сумішеве. Враховуючи проблему з утилізацією і переробкою органічної частини промислових та побутових відходів, зокрема осадів комунальних очисних споруд, застосування їх у складі альтернативних твердих біопалив є надзвичайно доцільним та актуальним. Одержання сумішевих палив із різноманітних органовмісних відходів, в тому числі осадів комунальних очисних споруд. Розширення доступної відновлювальної сировинної бази для створення твердого біопалива. В дослідженні використано метод термогравіметричного аналізу, рентгенофлюорисцентний аналіз та метод колориметрії для визначення теплотворної здатності. Показано, можливість одержання екологічних, економічно вигідних комбінованих біопалив, до складу яких входять як відходи сільського господарства та целюлозного виробництва так і органічна частина комунально-побутових відходів (осади комунальних очисних споруд). Утилізація даних компонентів дозволить знизити антропогенне навантаження на довкілля, за рахунок перетворення їх із категорії відходів в категорію – палива. Зокрема осади з очисних споруд стають енергетичним джерелом, а наше технологічне рішення дозволяє їх задіяти як компонент сумішевого палива. Застосування лігніну є важливим, оскільки він виступає в’яжучим компонентом, та енергетичним. Органічна маса очерету, щавлю, кукурудзяних качанів є додатковим джерелом енергії, виступає сорбентом води з осадів та є армуючим матеріалом гранульованого палива. Додавання до такого комбінованого біопалива, вугільного пилу, який в значних кількостях накопичується на ТЕЦ або відпрацьованої оливи, дозволило значно підвищити теплотворну здатність одержуваного палива. Отримане таким чином сумішеве паливо характеризується теплотворною здатністю 1,5–2,2 мДж/кг, зольністю 2–10 %, вологістю 10–15 % та насипною густиною 1,1–1,12 г/см3. Production of energy and fuel from non-traditional renewable sources is a very critical issue. Biomass, as an alternative to fossil sources, is gaining increasing importance in the fuel sector. Utilization of agricultural waste, wastes of communal enterprises enables to expand market of the mixed fuel class. Taking into account the problem of utilization and processing of the organic part of industrial and domestic wastes, in particular sediments in communal sewage treatment plants, the use of these products as part of alternative solid biofuels is extremely expedient and relevant. Preparation of mixed fuels from a variety of organic-containing wastes, including sediments in municipal sewage treatment plants, as well as expansion of affordable renewable raw materials for solid biofuels production have been considered. The study used a method of thermogravimetric analysis, Xray fluorescence analysis and method of colorimetry for determining the calorific value. Possibility of obtaining ecologically, economically advantageous combined biofuels, which include both waste of agriculture and cellulose production, as well as an organic part of municipal solid waste (sediments of municipal sewage treatment plants) has been shown. Utilization of these components will reduce anthropogenic pressure on the environment by converting them from the waste category to the fuel category. In particular, sediments from sewage treatment plants become an energy source, and our technological solution allows using them as a component of mixed fuels. The use of lignin is important because it acts as a binder component, which is used for energy generation. Organic mass of reeds, sorrel, cornflakes is an additional source of energy; it acts as a sorbent of water from sediments and is a reinforcing material of granulated fuel. Addition of coal dust, which is accumulated in significant amounts at thermal power stations, or waste oil to such a combined biofuel has allowed to significantly increase the calorific value of the fuel produced. Thus, the mixed fuel is characterized by a calorific value of 1.5–2.2 mJ/kg, ash content of 2–10 %, moisture content of 10–15 % and bulk density of 1.1–1.12 g/cm3. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2018-11-10 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/55 Catalysis and petrochemistry; No. 27 (2018): Catalysis and petrochemistry; 47-53 Каталіз та нафтохімія; № 27 (2018): Каталіз та нафтохімія; 47-53 2707-5796 2412-4176 uk https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/55/45 |
| spellingShingle | біопаливо сумішеве паливо відновлювальна сировина осади відходи біомаси теплотворна здатність зольність Matviychuk, D.А. Yevdokymenko, V.A. Kamensky, D.S. Tkachenko, T.V. Aksylenko, M.D. Kashkovsky, V.I. Сумішеві палива на основі органічних відходів |
| title | Сумішеві палива на основі органічних відходів |
| title_alt | Mixed fuel based on organic waste |
| title_full | Сумішеві палива на основі органічних відходів |
| title_fullStr | Сумішеві палива на основі органічних відходів |
| title_full_unstemmed | Сумішеві палива на основі органічних відходів |
| title_short | Сумішеві палива на основі органічних відходів |
| title_sort | сумішеві палива на основі органічних відходів |
| topic | біопаливо сумішеве паливо відновлювальна сировина осади відходи біомаси теплотворна здатність зольність |
| topic_facet | biofuels mixed fuels renewable raw materials sediments biomass wastes calorific value ash content біопаливо сумішеве паливо відновлювальна сировина осади відходи біомаси теплотворна здатність зольність |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/55 |
| work_keys_str_mv | AT matviychukda sumíševípalivanaosnovíorganíčnihvídhodív AT yevdokymenkova sumíševípalivanaosnovíorganíčnihvídhodív AT kamenskyds sumíševípalivanaosnovíorganíčnihvídhodív AT tkachenkotv sumíševípalivanaosnovíorganíčnihvídhodív AT aksylenkomd sumíševípalivanaosnovíorganíčnihvídhodív AT kashkovskyvi sumíševípalivanaosnovíorganíčnihvídhodív AT matviychukda mixedfuelbasedonorganicwaste AT yevdokymenkova mixedfuelbasedonorganicwaste AT kamenskyds mixedfuelbasedonorganicwaste AT tkachenkotv mixedfuelbasedonorganicwaste AT aksylenkomd mixedfuelbasedonorganicwaste AT kashkovskyvi mixedfuelbasedonorganicwaste |