ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION ON POLLUTANT EMISSIONS
The article investigates the environmental aspects of biofuel combustion with a focus on the influence of fuel composition on the formation of harmful emissions. The study’s relevance stems from the global need to reduce anthropogenic air pollution and greenhouse gas emissions in the context of the...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/647 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1870287622784417792 |
|---|---|
| author | Sheleshey, T. Bednarska, І. С. Syvachenko , V. |
| author_facet | Sheleshey, T. Bednarska, І. С. Syvachenko , V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": " T. Sheleshey",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інсти-тут імені Ігоря Сікорського»"
},
{
"author": "І. С. Bednarska",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інсти-тут імені Ігоря Сікорського»"
},
{
"author": "V. Syvachenko ",
"institution": "Національний технічний університет України «Київський політехнічний інсти-тут імені Ігоря Сікорського»"
}
] |
| author_sort | Sheleshey, T. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-09T12:14:07Z |
| description | The article investigates the environmental aspects of biofuel combustion with a focus on the influence of fuel composition on the formation of harmful emissions. The study’s relevance stems from the global need to reduce anthropogenic air pollution and greenhouse gas emissions in the context of the transition to renewable energy sources and carbon neutrality goals. The relationship between the elemental composition of biomass—namely carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, ash, and moisture content—and the emission levels of major pollutants such as sulfur oxides (SO₂), nitrogen oxides (NOₓ), carbon dioxide (CO₂), and particulate matter (PM) is analyzed. The methodological framework of the research combines literature data, experimental results, and stoichiometric calculations to assess specific emission indices. The obtained results reveal consistent correlations between the content of sulfur, nitrogen, and ash in biofuels and the intensity of pollutant formation during combustion. The lowest emission levels were recorded for miscanthus, wheat straw, corn residues, and sawdust pellets, whereas peat, rice husk, and sunflower husk demonstrated higher SO₂ and PM emissions. For liquid biofuels, alcohol-based fuels (bioethanol, biomethanol) exhibited the lowest carbon footprint, while pyrolysis bio-oil and animal-fat derivatives showed elevated emissions, requiring optimized combustion control. Among gaseous biofuels, biomethane demonstrated the best ecological performance, characterized by minimal formation of SOₓ, NOₓ, and CO. The scientific novelty of the work lies in the comprehensive comparison of solid, liquid, and gaseous biofuels based on their chemical and environmental characteristics. The practical significance of the study consists in the development of selection criteria for eco-efficient biofuels and recommendations for optimizing combustion parameters to minimize environmental impact and enhance air quality in energy systems operating on renewable fuels.  |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2026.2(85).462-479 |
| first_indexed | 2026-07-10T01:01:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
462
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
УДК 621.311.22:665.76 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.2(85).462-479
ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ СПАЛЮВАННЯ БІОПАЛИВА:
ВПЛИВ СКЛАДУ ПАЛИВА НА ЕМІСІЮ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН
Отримано 13 лист. 2025 р.; рекомендовано до публікації 26 чер. 2026 р.
Доступно онлайн 30 чер. 2026 р.
Шелешей Т. В.1, Беднарська І. С.2, Сиваченко В. А.3
Автор для кореспонденції: Шелешей Тетяна,
e-mail: sheleshey_tanya@ukr.net
Анотація. У статті досліджено екологічні аспекти спа-
лювання біопалива різного походження з урахуванням
впливу його хімічного складу на утворення шкідливих ре-
човин. Актуальність роботи зумовлена необхідністю ско-
рочення антропогенних викидів у процесі переходу енерге-
тичного сектору до відновлюваних джерел енергії та
досягнення вуглецевої нейтральності. Проаналізовано
взаємозв’язок між елементним складом біомаси – вмістом вуглецю, водню, кисню, азоту, сірки,
золи та вологи – та рівнем емісії основних забруднювачів: оксидів сірки (SO₂), азоту (NOₓ), вуглецю
(CO₂) і твердих частинок (PM). Методологічною основою дослідження є порівняльний аналіз даних
літератуи й експериментальних даних, застосування масового балансу та стехіометричних спів-
відношень для оцінки питомих показників емісії. Визначено закономірності впливу вмісту сірки,
азоту та зольності палива на інтенсивність утворення шкідливих речовин у процесах згоряння.
Встановлено, що найменші викиди спостерігаються під час спалювання міскантусу, соломи пше-
ниці, кукурудзяних решток і пелет з тирси, тоді як торф, лушпиння рису та соняшника характери-
зуються підвищеною емісією SO₂ і PM. Для рідких біопалив виявлено, що спирти (біоетанол, біоме-
танол) мають найменший вуглецевий слід, а біоолія та жирові похідні потребують вдосконалення
технології згоряння. Газоподібні біопалива, зокрема біометан, демонструють мінімальні рівні
утворення SOₓ, NOₓ і CO. Наукова новизна роботи полягає в систематизації та порівнянні основних
видів біопалив (твердих, рідких та газоподібних) за їх паливними та екологічними характеристи-
ками, що дало змогу встановити взаємозв’язок між хімічним складом біопалива та рівнем утво-
рення шкідливих викидів під час спалювання в енергетичних установках. Практичне значення отри-
маних результатів полягає у формуванні критеріїв вибору біопалива для енергетичних установок
різного типу, розробленні рекомендацій щодо оптимізації режимів горіння та зменшення екологіч-
ного навантаження на атмосферу.
Ключові слова: біопаливо, склад палива, емісія, оксиди сірки, оксиди азоту, твердi частинки, екологі-
чна безпека, декарбонізація.
Вступ. Сучасна енергетика перебуває в стані глибокої
трансформації, зумовленої глобальними тенденціями
декарбонізації, переходу до відновлюваних джерел
енергії та необхідністю скорочення антропогенних вики-
дів парникових газів. У цьому контексті біопаливо розг-
лядається як одна з найперспективніших альтернатив
традиційним викопним енергоносіям завдяки своїй від-
новлюваності, потенційній вуглецевій нейтральності та
можливості використання локальної сировини. За
оцінками Міжнародного енергетичного агентства,
частка біоенергетики в глобальному енергобалансі по-
ступово зростає, проте ефективність її застосування
значною мірою визначається якістю та складом кон-
кретних видів біомаси.
Хімічний склад біопалива є ключовим чинником, який
визначає як енергетичні, так і екологічні характеристики
процесу згоряння. Вміст вуглецю (C) та водню (H) безпо-
середньо впливає на теплоту згоряння та утворення
діоксиду вуглецю (CO₂) і водяної пари (H₂O), тоді як азот
(N) та сірка (S) є основними джерелами оксидів азоту
(NOₓ) і сірки (SOₓ), що належать до найнебезпечніших
атмосферних забруднювачів. Висока зольність (A) та
вологість (W) погіршують повноту згоряння,
спричиняють утворення дрібнодисперсного пилу,
шлакування та зниження ефективності теплогене-
раторів. Таким чином, детальний аналіз елементного
складу біопалива є необхідною умовою для оцінки його
енергетичного потенціалу, екологічної безпечності та
1 канд. техн. наук
https://orcid.org/0000-0002-7242-4107
2 д-р. філос.
https://orcid.org/0000-0002-5558-4467
3 магістрантка
https://orcid.org/0009-0006-2448-3301
1, 2, 3 Національний технічний університет
України «Київський політехнічний інсти-
тут імені Ігоря Сікорського»
463
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
придатності до використання в системах енергопоста-
чання.
Через різноманітність органічної сировини – від аграр-
них відходів до деревної біомаси та біогазу, – виникає
потреба в систематизації даних щодо їх складу та
порівнянні екологічних показників. Це дає змогу встано-
вити взаємозв’язок між хімічними параметрами біопа-
лива та рівнем утворення шкідливих речовин під час
згоряння, що є основою для вибору оптимального виду
палива з урахуванням енергетичної ефективності та ви-
мог охорони довкілля.
Огляд джерел літератури. Зростання використання біо-
маси як відновлюваного енергетичного ресурсу обумо-
влює необхідність глибокого розуміння процесів утво-
рення шкідливих речовин при її спалюванні та
газифікації. Незважаючи на вуглецеву нейтральність
біопалива, його склад – зокрема вміст азоту, сірки,
хлору, золи та лужних елементів – істотно впливає на
утворення оксидів азоту (NOₓ), сірки (SOₓ), твердих ча-
стинок (PM) і токсичних органічних сполук. Як зазначено
в [1] та [2], головним джерелом NOₓ під час згоряння
біомаси є паливний азот, тоді як внесок термічних ме-
ханізмів є другорядним. Вплив азоту й сірки на процеси
газифікації та утворення NOₓ/SOₓ визначається як їх
вмістом у вихідному паливі, так і режимом згоряння, що
підтверджено дослідженнями [3, 4] під час спалювання
біодизеля та його сумішей з дизельним пальним.
Важливу роль у формуванні викидів відіграє також міне-
ральний склад біопалива. Взаємодія лужних (Na, K) і
лужноземельних (Ca, Mg) елементів з хлором і сіркою
визначає механізми утворення субмікронного PM, хло-
ридів та сульфатів, що підсилюють корозію й токсичність
золи [5–7]. Для палив з високим вмістом кремнезему,
як-от рисове лушпиння, фазові перетворення SiO₂ у золі
істотно впливають на утворення дрібнодисперсного
пилу та токсичних сполук [8, 9].
Попередня обробка біомаси – сушіння, торефікація,
змішування різних видів палива або модифікація нано-
добавками – розглядається як ефективний шлях змен-
шення емісії NOₓ, SO₂ та PM. Як показано в [10] та [11],
зміна елементного складу після термічної підготовки
біомаси або спалювання різних фракцій з нижчим
вмістом S/N/Cl сприяє зниженню шкідливих викидів.
Нанодобавки в біодизель також впливають на ме-
ханізми утворення NOₓ і суспендованих твердих части-
нок [12], демонструючи потенціал оптимізації складу
палива.
Особливу увагу приділяють газоподібним видам біопа-
лива – біогазу, біометану та продуктам газифікації. За
даними [13], домішки NH₃, H₂S, силоксанів та вологи в
біогазі істотно збільшують утворення NOₓ і SOₓ. У звіті
[14] і огляді [15] підкреслено, що склад біогазу та вибір
технологій очищення й апгрейду визначають рівень ме-
танових втрат та загальну екологічну ефективність уста-
новок.
Залежність екологічних характеристик від типу біомаси
підтверджено численними роботами. Для рисового
лушпиння [16] виявлено низькі рівні NO, але високу
схильність до утворення SiO₂-збагачених частинок. В
огляді [17] узагальнено, що тип біомаси, концентрація
домішок і умови горіння визначають профіль токсичних
викидів – від важких металів до поліароматичних вугле-
воднів (PAH) і летких органічних сполук (VOC). Супутни-
ковий аналіз [18] підтверджує, що навіть природні по-
жежі біомаси демонструють залежність складу CO та
інших продуктів згоряння від біохімічного складу рос-
линності.
У наукових дослідженнях для оцінювання екологічних
характеристик біопалив широко застосовуються під-
ходи, що базуються на аналізі їх елементного складу та
фізико-хімічних властивостей. У низці робіт встановлено
наявність кореляційних залежностей між складом
біопалива та рівнем утворення шкідливих викидів під
час термохімічного перетворення, зокрема оксидів
азоту та твердих частинок [18, 19].
Водночас результати досліджень свідчать, що величина
емісії забруднювальних речовин визначається не лише
елементним складом палива, але й умовами перебігу
процесу – температурним режимом, коефіцієнтом
надлишку повітря та конструктивними особливостями
енергетичної установки [20]. У зв’язку з цим викори-
стання кореляційних залежностей між складом біопа-
лива та утворенням шкідливих речовин є доцільним пе-
реважно для попереднього прогнозування екологічних
показників, але потребує врахування технологічних па-
раметрів процесу енергетичного використання палива.
Узагальнюючи, склад біомаси – як органічний (вміст C,
H, O, N, S), так і неорганічний (мінеральні та зольні ком-
поненти) – є визначальним чинником у формуванні
структури та обсягів шкідливих викидів під час спалю-
вання та газифікації. Тому оцінка взаємозв’язку між еле-
ментним і мінеральним складом біопалива та еко-
логічними показниками процесу згоряння є ключовим
напрямом сучасних досліджень у контексті сталого ро-
звитку та енергетичного переходу [21–23].
Постановка завдання. Забруднення атмосферного по-
вітря внаслідок спалювання біопалива залишається од-
нією з ключових екологічних проблем сучасності. Ви-
киди оксидів азоту (NOₓ), оксидів сірки (SOₓ), а також
суспендованих твердих частинок (PM) значною мірою
визначаються хімічним складом палива та умовами
його згоряння. Біопаливо характеризується різним
вмістом вуглецю, водню, кисню, азоту та сірки, а також
присутністю мінеральних домішок і металів, що
взаємодіють з продуктами згоряння. Тому завданням
цього дослідження є:
1. Вивчення впливу складу біопалива на утворення ос-
новних шкідливих компонентів викидів – NOₓ, SO₂,
CO, PM.
464
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
2. Формування рекомендацій щодо підбору біопалива
та режимів його спалювання для мінімізації шкідли-
вого впливу на навколишнє середовище та забезпе-
чення екологічної безпеки енергетичних установок.
Реалізація цього завдання дає змогу не лише отримати
науково обґрунтовані дані про зв’язок складу палива й
викидів, а й сприяти розробці стратегій екологічно без-
печного використання біопалива на промисловому та
побутовому рівнях.
Виклад основного матеріалу. Для оцінки екологічних
характеристик різних видів біопалива важливим є їх
елементний склад, оскільки саме вміст основних еле-
ментів – вуглецю (C), водню (H), кисню (O), азоту (N),
сірки (S), золи (A) та вологи (W) – визначає теплоту зго-
ряння, рівень шкідливих викидів й екологічну без-
печність спалювання.
У таблиці наведені дані щодо складу твердих, рідких і
газоподібних біопалив, які широко застосовуються в
енергетичних і промислових установках.
Високий вміст вуглецю та водню свідчить про значний
енергетичний потенціал палива, тоді як підвищені кон-
центрації азоту та сірки можуть призводити до збіль-
шення викидів оксидів азоту (NOₓ) та сірки (SO₂).
Отже, аналіз наведених даних дає змогу визначити, які
види біопалива є найбільш екологічно безпечними і які,
навпаки, супроводжуються підвищеними викидами
шкідливих речовин, що є ключовим для вибору опти-
мального палива з погляду енергоефективності та охо-
рони довкілля.
За даними таблиці, що відображає хімічний склад біопа-
лива, було оцінено викиди основних забруднювачів –
NOₓ, SO₂, CO та суспендованих твердих частинок (PM). Ро-
зрахунки проводилися на основі масового балансу та
стехіометричних співвідношень під час згоряння з урахо-
ванням вмісту азоту, сірки та мінеральних домішок у па-
ливі, а також його теплотворної здатності. Отримані ре-
зультати представлені графічно для демонстрації впливу
складу біопалива та умов термохімічного перетворення
(температурний режим, коефіцієнт надлишку повітря, ре-
жим горіння) на концентрації шкідливих речовин, що дає
змогу оцінити відповідність емісії чинним екологічним
нормативам і технологічну ефективність процесу.
Тверді біопалива. Для оцінки екологічних характерис-
тик твердих біопалив було досліджено хімічний склад
20 зразків біомаси включно з вмістом основних елеме-
нтів (C, H, O, N, S), а також зольністю (A) і вологістю (W).
Результати елементного аналізу наведені у таблиці. Ви-
значення складу палива здійснювалося експеримента-
льним шляхом у лабораторних умовах.
На основі отриманих даних виконано розрахунок пито-
мих показників емісії шкідливих речовин (kSO₂, kNOₓ,
kCO₂, kтв). Розрахунки проведено методом масового ба-
лансу з використанням стехіометричних співвідношень
між елементним складом палива та продуктами його
термохімічного перетворення.
На рис. 1 представлено порівняльний аналіз показників
емісії kSO2 для різних видів біопалива, отриманих із сіль-
ськогосподарських та деревних відходів. Дані свідчать
про суттєву варіабельність рівня утворення діоксиду сі-
рки залежно від виду палива та його хімічного складу.
Найвищі показники емісії спостерігаються для торфу (су-
хого), де kSO2 перевищує 450 г/ГДж що пов’язано з під-
вищеним вмістом сірки у вихідній сировині.
Таблиця. Склад твердих, рідких і газоподібних біопалив
№ Паливо C, % H, % O, % N, % S, % A , % W, %
ТВЕРДІ БІОПАЛИВА
1 Лушпиння соняшника 48,25 5,84 41,03 0,81 0,24 3,83 11,85
2 Солома пшенична 47,2 5,8 39,56 0,7 0,17 6,4 10
3 Рештки кукурудзи (стебла, качани) 46,23 5,89 45,87 0,65 0,01 5,58 0
4 Лушпиння рису 38,92 5,55 37,94 0,35 0,02 17,13 10
5 Міскантус 48,6 6 42,72 0,3 0,08 2,3 8,6
6 Хвойна деревина (суміш) 53,15 6,68 36,79 0,19 0 3,19 37,3
7 Дуб білий 50,24 5,46 43,8 0,36 0,01 1,52 0
8 Ячмінь (ціла рослина) 45,86 5,92 42,97 0,43 0,2 4,26 6,2
9 Багаса цукрової тростини 49,99 5,86 43,92 0,15 0,08 0 0
10 Насіння манго (відходи харчової промисловості) 43,8 6,79 45,18 1,13 0,09 3,01 51,41
11 Солома ріпакова 46,5 6 43 0,8 0,2 6,5 10
12 Тирса (змішана) 51 6 42 0,2 0,02 1 10
13 Очерет звичайний 47,5 5,9 43,9 0,6 0,1 4 9
14 Лушпиння гречки 48 5,6 40 0,7 0,1 6 10
15 Кукурудзяні качани 46 6 44 0,6 0,1 5 8
16 Тріска деревна 50 6 43 0,2 0,02 1 15
17 Пелети з тирси 51 6 41 0,3 0,02 0,7 10
18 Відходи виноградної лози 49 5,9 43 1 0,1 4 8
19 Горіхова шкаралупа 52 6 40 0,3 0,05 2 9
465
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
20 Торф (сухий) 55 6 33 2 0,5 5 30
РІДКІ БІОПАЛИВА
1 Біоетанол 52,17 13,04 34,78 0 0 0 0
2 Біодизель (метиловий ефір рапсової олії) 77 12 11 0,1 0,01 0 0
3 Біометанол 37,5 12,5 50 0 0 0 0
4 Біоолія (піролізна рідина) 55 6,5 38 0,5 0,05 0 15
5 Біооліфа з тваринних жирів 76 12 11 0,5 0,1 0 0
ГАЗОПОДІБНІ БІОПАЛИВА
1 Біогаз (гній, кукурудзяний силос) 36 8 56 0 0 0 0
2 Біометан (очищений біогаз) 75 25 0 0 0 0 0
3 Газ деревного піролізу (синтез-газ) 20 10 69 0,9 0,01 0 0
4 Газ із соняшникової шкаралупи (газифікація) 25 14 60 0,9 0,09 0 0
5 Біогаз із харчових відходів 35 9 56 0 0 0 0
6 Газ із деревного вугілля (газифікація) 20 5 60 0 0 0 0
Високі значення також зафіксовані для лушпиння соня-
шника (~250 г/ГДж) та дубової деревини (~200 г/ГДж).
Натомість солома пшениці, рештки кукурудзи, луш-
пиння рису, міскантус, а також хвойна деревина харак-
теризуються мінімальними показниками емісії, які не
перевищують 50 г/ГДж. Це вказує на їх екологічну пере-
вагу як палива з низьким потенціалом утворення SO₂.
Серед комбінованих і промислових біовідходів помірні
значення показника емісії мають тирса (змішана), со-
лома ріпакова та відходи виноградної лози, де kSO2 ста-
новить 100–150 г/ГДж. Пелети з тирси та горіхова шка-
ралупа також демонструють відносно низький рівень
емісії, що підтверджує ефективність гранульованого бі-
опалива для екологічно безпечного спалювання. Узага-
льнюючи, можна зазначити, що тип біомаси істотно
впливає на показник утворення SO₂, і вибір палива з ни-
зьким вмістом сірки (солома, міскантус, деревні від-
ходи) є ключовим чинником для зниження екологічного
навантаження енергетичних установок.
Отримані результати підтверджують, що величина по-
казника емісії kSO2 значною мірою залежить від вмісту
сірки в біомасі та умов термічного перетворення па-
лива. Біомаса рослинного походження (солома, міскан-
тус, кукурудзяні рештки, рисове лушпиння) формує
мінімальні обсяги утворення діоксиду сірки завдяки
низькому вмісту мінеральної сірки в клітинній структурі.
Це робить такі види палива екологічно привабливими
для використання в малих і середніх котельнях, орієнто-
ваних на зменшення антропогенних викидів. Підвищені
значення емісії для торфу, деревини твердих порід та
соняшникового лушпиння пояснюються наявністю спо-
лук органічної та сульфатної сірки, що під час згоряння
частково переходять у газову фазу. Висока інтенсивність
утворення SO₂ під час спалювання таких матеріалів ви-
магає застосування систем очищення димових газів або
оптимізації температурного режиму топки з метою міні-
мізації процесів окиснення сірки.
Зіставлення отриманих результатів з даними поперед-
ніх досліджень [19, 20] показує подібні тенденції: най-
нижчі викиди спостерігаються для енергетичних культур
з низьким вмістом золи та сірки, тоді як органічні
відходи промислового походження характеризуються
більшою варіабельністю показників емісії.
Рис. 1. Порівняльний аналіз показників емісії (kSO2) для
різних видів твердого біопалива
На рис. 2 наведено результати порівняння питомих по-
казників емісії діоксиду вуглецю kCO2 під час спалювання
різних видів біомаси.
Рис. 2. Результати порівняння питомих показників
емісії діоксиду вуглецю (kCO2) під час спалювання різ-
них видів твердої біомаси
90000
95000
100000
105000
110000
115000
Л
уш
п
и
н
н
я
со
н
яш
н
и
ка
С
о
л
о
м
а
п
ш
ен
и
чн
а
Р
е
ш
тк
и
к
ук
ур
уд
зи
(
ст
еб
л
а,
…
Л
уш
п
и
н
н
я
р
и
су
М
іс
ка
н
ту
с
Х
во
й
н
а
д
е
р
ев
и
н
а
(с
ум
іш
)
Д
уб
б
іл
и
й
Я
чм
ін
ь
(ц
іл
а
р
о
сл
и
н
а)
Б
аг
ас
а
ц
ук
р
о
во
ї т
р
о
ст
и
н
и
Н
ас
ін
н
я
м
ан
го
(
ві
д
хо
д
и
…
С
о
л
о
м
а
р
іп
ак
о
ва
Ти
р
са
(
зм
іш
ан
а)
О
че
р
ет
з
ви
ча
й
н
и
й
Л
уш
п
и
н
н
я
гр
еч
ки
К
ук
ур
уд
зя
н
і к
ач
ан
и
Тр
іс
ка
д
е
р
ев
н
а
П
ел
ет
и
з
т
и
р
си
В
ід
хо
д
и
в
и
н
о
гр
ад
н
о
ї л
о
зи
Го
р
іх
о
ва
ш
ка
р
ал
уп
а
То
р
ф
(
су
хи
й
)
П
о
ка
зн
и
к
е
м
іс
ії
k C
O
2,
г
/Г
Д
ж
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Л
уш
п
и
н
н
я
со
н
яш
н
и
ка
С
о
л
о
м
а
п
ш
ен
и
чн
а
Р
еш
тк
и
к
ук
ур
уд
зи
…
Л
уш
п
и
н
н
я
р
и
су
М
іс
ка
н
ту
с
Х
во
й
н
а
д
ер
ев
и
н
а
(с
ум
іш
)
Д
уб
б
іл
и
й
Я
чм
ін
ь
(ц
іл
а
р
о
сл
и
н
а)
Б
аг
ас
а
ц
ук
р
о
во
ї т
р
о
ст
и
н
и
Н
ас
ін
н
я
м
ан
го
(
ві
д
хо
д
и
…
С
о
л
о
м
а
р
іп
ак
о
ва
Ти
р
са
(
зм
іш
ан
а)
О
че
р
ет
з
ви
ча
й
н
и
й
Л
уш
п
и
н
н
я
гр
еч
ки
К
ук
ур
уд
зя
н
і к
ач
ан
и
Тр
іс
ка
д
ер
ев
н
а
П
ел
ет
и
з
т
и
р
си
В
ід
хо
д
и
в
и
н
о
гр
ад
н
о
ї л
о
зи
Го
р
іх
о
ва
ш
ка
р
ал
уп
а
То
р
ф
(
су
хи
й
)
П
о
ка
зн
и
к
е
м
іс
ії
k S
O
2,
г/
ГД
ж
466
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
Як видно на рис. 2, значення kCO2 для більшості зразків
перебувають у межах (95 000–105 000 г/ГДж), що узго-
джується з типовими показниками для біопалива, яке
характеризується майже нейтральним вуглецевим ба-
лансом, оскільки вуглець, який вивільняється під час
спалювання, попередньо був засвоєний рослиною під
час фотосинтезу. Найвищий рівень емісії виявлено для
насіння манго (відходи) – понад 111 000 г/ГДж, що
може бути зумовлено високим вмістом летких сполук
вуглецю та неповним вигорянням при спалюванні. Дуб
білий, лушпиння рису та солома ріпакова також демон-
струють дещо підвищені показники, що свідчить про на-
явність у структурі органічних речовин з більшою част-
кою вуглецю.
Найнижчі значення емісії CO₂ спостерігаються для торфу
(сухого) та горіхової шкаралупи, де kCO2 становить бли-
зько 93 000–9 000 г/ГДж. Це може бути пов’язано з ви-
сокою теплотою згоряння та ефективнішим використан-
ням вуглецю при термічному перетворенні цих
матеріалів.
Найбільш екологічно доцільним з погляду співвідно-
шення «викиди – енерговіддача» можна вважати міска-
нтус, кукурудзяні рештки та солому пшениці, які харак-
теризуються стабільними значеннями емісії за високого
енергетичного потенціалу. Використання таких видів бі-
омаси в промислових котлах дає змогу знизити сумар-
ний вуглецевий слід енергетичних систем без втрати
ефективності процесу згоряння.
На рис. 3 подано порівняльний аналіз показників емісії
оксидів азоту (KNOx) для різних видів біопалива.
Рис. 3. Порівняльний аналіз показників емісії оксидів
азоту (kNOx) для різних видів біопалива
Як видно на графіку, рівень утворення NOₓ значно ва-
ріює залежно від походження та фізико-хімічних власти-
востей палива. Найвищі значення показника емісії зафі-
ксовано для торфу (сухого), що свідчить про інтенсивне
утворення оксидів азоту під час його згоряння. Це пояс-
нюється високим вмістом азотовмісних сполук у складі
торфу. Високі показники також спостерігаються для де-
яких агровідходів, зокрема соломи ріпакової, відходів
виноградної лози та кукурудзяних качанів. Натомість
найнижчий рівень емісії характерний для деревних ви-
дів біопалива, зокрема дуба білого, хвойної деревини
(суміші) та пелет з тирси. Це свідчить про те, що деревна
біомаса має кращі екологічні характеристики щодо
утворення оксидів азоту під час спалювання. Помірні
значення емісії спостерігаються для лушпиння соняш-
ника, соломи пшениці та решток кукурудзи, що вказує
на потенційну доцільність їх використання за належного
контролю процесу горіння.
Отримані результати підтверджують, що тип біопалива
істотно впливає на рівень утворення NOₓ, а викорис-
тання деревних видів або пелет з тирси може бути ефе-
ктивним шляхом мінімізації негативного впливу на ат-
мосферне повітря.
На рис. 4 подано порівняльну діаграму показників емісії
твердих частинок (kтв, г/ГДж) для різних видів біопа-
лива.
Аналіз отриманих результатів свідчить про суттєві від-
мінності у рівнях утворення твердих забруднювальних
речовин залежно від хімічного складу та зольності па-
лива. Найвищі значення емісії спостерігаються для луш-
пиння рису (понад 90 г/ГДж), що вказує на інтенсивне
утворення твердих частинок у процесі його спалювання.
Підвищені показники характерні також для лушпиння
соняшнику, соломи пшениці, соломи ріпакової та луч-
них трав, що зумовлено високим вмістом золи та сполук
кремнезему в їх складі. Натомість хвойна і листяна де-
ревина, пелети, тирса й торф демонструють найнижчі
рівні емісії (до 20 г/ГДж), що свідчить про їхню відносну
екологічну безпечність і доцільність використання як па-
лива з мінімальним впливом на атмосферне середо-
вище. Проміжні значення показників характерні для ку-
курудзи, міскантусу, відходів переробки виноградної
лози та горіхової шкаралупи, які можна віднести до
групи біопалив з помірним рівнем твердих викидів.
Рис. 4. Порівняльна діаграма показників емісії твердих
частинок (kтв, г/ГДж) для різних видів твердого біо-
палива
Проведений порівняльний аналіз емісійних характерис-
тик різних видів біопалива (рис. 1–4) засвідчив суттєвий
вплив хімічного складу та зольності палива на рівень
утворення основних забруднювальних компонентів
(SO₂, NOₓ, CO₂ та твердих частинок). Найкращі екологічні
показники продемонстрували міскантус, солома пше-
ниці, кукурудзяні рештки, пелети з тирси та хвойна
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Л
уш
п
и
н
н
я
…
С
о
л
о
м
а
п
ш
ен
и
чн
а
Р
еш
тк
и
к
ук
ур
уд
зи
…
Л
уш
п
и
н
н
я
р
и
су
М
іс
ка
н
ту
с
Х
во
й
н
а
д
ер
ев
и
н
а
…
Д
уб
б
іл
и
й
Я
чм
ін
ь
(ц
іл
а
…
Б
аг
ас
а
ц
ук
р
о
во
ї …
Н
ас
ін
н
я
м
ан
го
…
С
о
л
о
м
а
р
іп
ак
о
ва
Ти
р
са
(
зм
іш
ан
а)
О
че
р
ет
з
ви
ча
й
н
и
й
Л
уш
п
и
н
н
я
гр
еч
ки
К
ук
ур
уд
зя
н
і к
ач
ан
и
Тр
іс
ка
д
ер
ев
н
а
П
ел
ет
и
з
т
и
р
си
В
ід
хо
д
и
…
Го
р
іх
о
ва
ш
ка
р
ал
уп
а
То
р
ф
(
су
хи
й
)
П
о
ка
зн
и
к
е
м
іс
ії
k N
O
x,
г/
ГД
ж
0
20
40
60
80
100
120
Л
уш
п
и
н
н
я
…
С
о
л
о
м
а
п
ш
ен
и
чн
а
Р
еш
тк
и
к
ук
ур
уд
зи
…
Л
уш
п
и
н
н
я
р
и
су
М
іс
ка
н
ту
с
Х
во
й
н
а
д
ер
ев
и
н
а
…
Д
уб
б
іл
и
й
Я
чм
ін
ь
(ц
іл
а …
Б
аг
ас
а
ц
ук
р
о
во
ї …
Н
ас
ін
н
я
м
ан
го
…
С
о
л
о
м
а
р
іп
ак
о
ва
Ти
р
са
(
зм
іш
ан
а)
О
че
р
ет
з
ви
ча
й
н
и
й
Л
уш
п
и
н
н
я
гр
еч
ки
К
ук
ур
уд
зя
н
і к
ач
ан
и
Тр
іс
ка
д
ер
ев
н
а
П
ел
ет
и
з
т
и
р
си
В
ід
хо
д
и
…
Го
р
іх
о
ва
ш
ка
р
ал
уп
а
То
р
ф
(
су
хи
й
)
П
о
ка
зн
и
к
е
м
іс
ії
k т
в,
г
/Г
Д
ж
467
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
деревина, для яких характерні низькі значення питомої
емісії оксидів сірки й азоту (до 50 г/ГДж) та мінімальний
вміст твердих частинок (до 20 г/ГДж). Такі види біомаси
вирізняються стабільним вуглецевим балансом (kCO₂ ≈
95 000–105 000 г/ГДж), що свідчить про відносну перед-
бачуваність утворення CO₂ під час спалювання. Стабіль-
ність вуглецевого балансу забезпечує більш контрольо-
вані умови горіння, знижує ризик перевищення
гранично допустимих концентрацій шкідливих викидів і
полегшує дотримання нормативних вимог до емісії як
на промисловому, так і на побутовому рівні.
У малих та середніх котельнях, де технологічні параме-
три спалювання можуть бути менш регульованими, ви-
користання біомаси з передбачуваним вуглецевим ба-
лансом дає змогу забезпечити екологічно безпечну
роботу обладнання, мінімізувати утворення CO, NOₓ та
SO₂ й оптимізувати тепловіддачу.
До групи біопалив з помірними показниками емісії на-
лежать солома ріпакова, лушпиння соняшника, відходи
виноградної лози та горіхова шкаралупа, які потребу-
ють регулювання режиму горіння для мінімізації вики-
дів SO₂ та NOₓ.
Найвищі рівні забруднення зафіксовано для торфу та лу-
шпиння рису. У першому випадку це зумовлено підви-
щеним умістом сполук сірки та азоту, що призводить до
інтенсивного утворення SO₂ і NOₓ (понад 450 г/ГДж),
тоді як у другому – високою зольністю та наявністю кре-
мнезему, що спричиняє утворення значної кількості тве-
рдих частинок (> 90 г/ГДж). Такі види палива потребу-
ють застосування систем очищення димових газів або
оптимізації температурного режиму згоряння для зни-
ження екологічного навантаження.
Узагальнюючи, встановлено, що вибір біомаси з низь-
ким вмістом сірки, азоту та золи є ключовим чинником
для зменшення емісії шкідливих речовин і забезпе-
чення екологічної ефективності енергетичних устано-
вок, що використовують тверде біопаливо.
Рідкі біопалива. Комплексне дослідження впливу
складу біопалива на показники емісії є важливим як для
твердих, так і для рідких його форм. Отримані резуль-
тати для твердих матеріалів з біомаси дають змогу ви-
явити закономірності між елементним складом, зольні-
стю та утворенням забруднювальних речовин під час
спалювання. Водночас аналогічні підходи можуть бути
застосовані для оцінювання рідких біопалив, у яких про-
цеси окиснення мають іншу кінетику, але визначаються
тим самим фактором – хімічним складом вихідної сиро-
вини. Порівняння емісійних характеристик твердих і рі-
дких біопалив забезпечує цілісне розуміння впливу при-
роди палива на екологічні показники енергетичних
систем та створює підґрунтя для оптимізації вибору па-
лива залежно від типу установки й умов експлуатації.
Одним з ключових критеріїв екологічної ефективності
біопалив є рівень емісії діоксиду вуглецю (CO₂) під час їх
спалювання. На рис. 5 представлено порівняльні
показники емісії kCO2 (г/ГДж) для основних видів рід-
кого біопалива.
Рис. 5. Порівняльні показники емісії (kCO2, г/ГДж) для
основних видів рідкого біопалива
Отримані результати свідчать, що показники емісії CO₂
значно різняться залежно від хімічного складу палива й
технології його одержання. Найвищий рівень емісії за-
фіксовано для біоолії (піролізної рідини) – близько
100 000 г/ГДж, що пояснюється високим вмістом ву-
глецю в її структурі. Дещо нижчі значення спостеріга-
ються для біодизеля (метилового ефіру ріпакової олії) та
біооліфи з тваринних жирів, де емісія становить при-
близно 75 000–85 000 г/ГДж.
Біоетанол та біометанол характеризуються порівняно
нижчими показниками емісії – на рівні 60 000–
70 000 г/ГДж, що зумовлено меншим вмістом вуглецю в
молекулярній структурі спиртів і повнішим згорянням
цих речовин. Такі значення свідчать про менший внесок
цих біопалив у викиди парникових газів за однакової
енергетичної віддачі.
Таким чином, серед досліджених видів біопалива най-
менш вуглецеємними є біоетанол і біометанол, які мо-
жуть розглядатися як пріоритетні альтернативи для зни-
ження вуглецевого сліду в енергетичних системах.
Натомість використання біоолії потребує додаткових за-
ходів з контролю емісій або оптимізації процесів зго-
ряння для підвищення екологічної доцільності.
Дослідження екологічних характеристик біопалива є ва-
жливим етапом оцінювання його впливу на стан атмос-
ферного повітря. На рис. 6 наведено порівняльні показ-
ники емісії оксидів сірки (SOₓ) та оксидів азоту (NOₓ) для
основних видів біопалива: біоетанолу, біодизеля (мети-
лового ефіру ріпакової олії), біометанолу, біоолії (піро-
лізної рідини) та біооліфи з тваринних жирів.
Отримані результати свідчать, що біоетанол і біомета-
нол практично не утворюють оксидів сірки, що зумовле-
но відсутністю сполук сірки в їх хімічному складі. Біоди-
зель характеризується незначними викидами SOₓ
(приблизно 5 г/ГДж) та низьким рівнем NOₓ, що свідчить
про його відносну екологічну безпечність порівняно з ін-
шими рідкими біопаливами.
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
Біоетанол Біодизель
(метиловий
ефір
рапсової
олії)
Біометанол Біомаслова
олія
(піролізна
рідина)
Біооліфа з
тваринних
жирів
П
о
ка
зн
и
к
е
м
іс
ії
k C
O
2,
г
/Г
Д
Ж
468
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
Рис. 6. Порівняльні показники емісії оксидів сірки (SOₓ)
та оксидів азоту (NOₓ) для основних видів рідкого біо-
палива
Найвищі показники емісії спостерігаються для біоолії
(піролізної рідини) та біооліфи з тваринних жирів, де
концентрація оксидів сірки сягає 40–50 г/ГДж, а оксидів
азоту – 8–10 г/ГДж. Така тенденція пояснюється підви-
щеним вмістом сірковмісних і азотовмісних сполук у ви-
хідній сировині, а також складністю процесу згоряння
цих видів палива.
Узагальнюючи результати, можна зробити висновок, що
спиртові біопалива (біоетанол, біометанол) мають най-
кращі екологічні характеристики з-поміж досліджених
зразків, тоді як біоолійні та жирові похідні потребують
додаткової очистки або вдосконалення технологій спа-
лювання для зменшення викидів SOₓ і NOₓ. Це підкрес-
лює важливість урахування хімічного складу біопалива
під час розроблення стратегій декарбонізації та пере-
ходу до низьковуглецевих енергетичних систем.
Газоподібні палива. Подальший етап дослідження стосу-
ється газоподібних біопалив, які посідають особливе мі-
сце серед відновлюваних енергоресурсів завдяки висо-
кій теплоті згоряння, низькому рівню емісії шкідливих
речовин та універсальності застосування. До цієї групи
належать біогаз, синтез-газ і водень, що можуть викори-
стовуватись як самостійні енергоносії або в суміші з при-
родним газом. Газоподібні біопалива забезпечують най-
чистіший процес горіння, мінімізуючи утворення SO₂, NOₓ
і твердих частинок, а також відкривають перспективи для
децентралізованого енергопостачання та низьковуглеце-
вих технологій. Аналіз їх емісійних характеристик є важ-
ливим для оцінки потенціалу повного переходу на відно-
влювані джерела енергії та розроблення інтегрованих
рішень у контексті сталого розвитку енергетики.
На рис. 7 зображено порівняння емісій оксидів сірки та
оксидів азоту для різних типів біогазів і газових палив.
За показником емісії оксидів сірки найвищі значення
спостерігаються для біогазу з харчових відходів (понад
100 г/ГДж), тоді як біогаз з інших джерел, зокрема куку-
рудзяний, очищений біогаз (біометан) і газ з деревного
вугілля, практично не продукують цих сполук. Газ дере-
вного піролізу та біогаз із соняшникової сировини хара-
ктеризуються помірним рівнем емісії оксидів сірки
(приблизно 20 г/ГДж). Щодо оксидів азоту, їхній рівень
значно нижчий у всіх розглянутих варіантах, проте спо-
стерігається тенденція до підвищення емісії в тих самих
зразках, де зростає кількість оксидів сірки. Це свідчить
про взаємозв’язок між вмістом домішок у вихідній си-
ровині та інтенсивністю утворення оксидів під час зго-
ряння. Таким чином, найекологічнішими за показни-
ками емісії шкідливих сполук є біометан та біогаз із
кукурудзяної сировини, тоді як біогаз із харчових відхо-
дів потребує додаткового очищення або вдосконалення
технологій згоряння для зниження викидів.
Рис. 7. Порівняльні показники емісії оксидів сірки (SOₓ)
та оксидів азоту (NOₓ) для різних типів біогазів і газо-
вих палив
На рис. 8 відображено порівняння показників емісії ок-
сидів вуглецю для різних видів біогазів і газових палив.
Рис. 8. Порівняння показників емісії оксидів вуглецю
для різних видів біогазів і газових палив
Найвищі викиди оксидів вуглецю спостерігаються під
час використання газу з деревного вугілля, де показник
емісії перевищує 140 000 г/ГДж. Значні викиди також фі-
ксуються для біогазу з гною та кукурудзяної сировини
(понад 90 000 г/ГДж) і для біогазу з харчових відходів
(близько 85 000 г/ГДж). Натомість біометан (очищений
біогаз) демонструє найнижчий рівень утворення окси-
дів вуглецю – близько 55 000 г/ГДж. Подібні значення
спостерігаються для газу із соняшникової сировини та
газу деревного піролізу, що свідчить про порівняно чис-
тіші процеси згоряння в цих видах палива.
Отримані результати вказують на значний вплив якості
очищення біогазу та складу вихідної сировини на
0
10
20
30
40
50
60
Біоетанол Біодизель
(метиловий
ефір рапсової
олії)
Біометанол Біомаслова
олія
(піролізна
рідина)
Біооліфа з
тваринних
жирів
П
о
ка
зн
и
к
е
м
іс
ії,
г
/Г
Д
ж
Оксиди
сірки
0
20
40
60
80
100
120
П
о
ка
зн
и
к
е
м
іс
ії,
г
/Г
Д
ж
Оксиди
сірки
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
П
о
ка
зн
и
к
е
м
іс
ії
k С
О
2,
г
/Г
Д
ж
469
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
інтенсивність утворення сполук азоту. Біометан, за-
вдяки високому ступеню очищення, виявляється найе-
кологічнішим з-поміж розглянутих варіантів. Натомість
використання газу з деревного вугілля потребує додат-
кових технологічних заходів для зниження рівня емісії
оксидів вуглецю, що є важливою умовою дотримання
екологічних стандартів у процесах енергетичного вико-
ристання біопалива.
Додатковий аналіз джерел літератури[5–7, 19–20] свід-
чить, що температура згоряння та режимні параметри
котельних установок істотно впливають на інтенсивність
утворення оксидів сірки й азоту. Підвищення темпера-
тури сприяє окисненню сірковмісних сполук до SO₂, тоді
як надлишок повітря збільшує частку термічного NOₓ.
Для біомаси з низьким вмістом азоту (солома, міскан-
тус) цей ефект є незначним, однак для палив з підвище-
ним вмістом N і S (торф, лушпиння соняшника) висока
температура згоряння посилює утворення полютантів.
Таким чином, поєднання низькотемпературного го-
ріння з контролем коефіцієнта надлишку повітря є ефе-
ктивним шляхом зменшення емісії SO₂ і NOₓ, що підтве-
рджує взаємозв’язок складу палива з термічними
параметрами процесу.
На основі проведеного аналізу можна сформулювати
практичні рекомендації щодо вибору біопалива та ре-
жимів його спалювання. Для забезпечення мінімальної
емісії оксидів сірки та азоту доцільно використовувати
біомасу з низьким умістом S і N (солома пшениці, міска-
нтус, кукурудзяні рештки, пелети з тирси). Оптимальні
режими горіння, що передбачають підтримання те-
мператури в межах 850–950 °C та коефіцієнта надлишку
повітря 1,1–1,3, наведені на основі аналізу даних літера-
тури щодо ефективного спалювання твердих біопалив
та мінімізації утворення шкідливих викидів [24, 25]. Ці
параметри відповідають умовам, за яких забезпечу-
ється повніше згоряння палива з мінімальним утворен-
ням CO, NOₓ та SO₂, що узгоджується з нормами еколо-
гічної безпеки для малих та середніх котельних
установок. Застосування цих підходів сприятиме зни-
женню екологічного навантаження та підвищенню ефе-
ктивності енергетичних установок, що працюють на біо-
паливі.
Висновки
Проведене дослідження доводить, що елементний та
мінеральний склад біопалива є визначальним чинни-
ком у формуванні його екологічних характеристик. Вста-
новлено, що концентрації сірки, азоту та зольних ком-
понентів безпосередньо корелюють з рівнями емісії
SO₂, NOₓ, CO₂ та твердих частинок, тоді як вміст вуглецю
та водню визначає енергетичну ефективність процесу
згоряння. Комплексний аналіз твердих, рідких і газопо-
дібних біопалив засвідчив, що біомаса з низьким вміс-
том S, N і A (зокрема міскантус, солома пшениці, кукуру-
дзяні рештки, пелети з тирси) характеризується
мінімальними питомими показниками емісії та стабіль-
ним вуглецевим балансом, що робить її придатною для
застосування в котельнях малої й середньої потужності
без потреби в складних системах очистки газів.
Рідкі біопалива спиртового типу (біоетанол, біометанол)
виявилися найменш вуглецеємними з-поміж дослідже-
них зразків, тоді як біоолії та жирові похідні потребують
технологічної оптимізації для зниження рівнів SOₓ і NOₓ.
Газоподібні біопалива, зокрема біометан, продемон-
стрували найвищу екологічну ефективність за рахунок
відсутності сірковмісних домішок і повнішого згоряння.
Отримані результати дають змогу сформувати рекомен-
дації щодо вибору біопалива з оптимальним елемент-
ним складом і режимів його спалювання для забезпе-
чення мінімального рівня емісії SO₂ та NOₓ.
Наукова новизна роботи полягає у створенні узагальне-
ної методології оцінювання екологічних показників біо-
палива на основі його елементного складу з подальшою
можливістю прогнозування емісії забруднювачів без
проведення повномасштабних експериментів. Отри-
мані результати розширюють наукове уявлення про ме-
ханізми впливу складу біомаси на процеси термічного
окиснення та утворення полютантів, що є важливим для
розвитку концепції «чистого згоряння» (Clean
Combustion).
Практична значущість дослідження полягає у форму-
ванні бази даних для вибору оптимальних видів біопа-
лива залежно від умов експлуатації енергетичних уста-
новок, а також у можливості використання результатів
для вдосконалення моделей оцінки викидів у системах
енергетичного моніторингу та екологічної сертифікації
палива.
Перспективи подальших досліджень передбачають ро-
зроблення чисельних моделей взаємодії хімічного
складу біопалива з режимними параметрами горіння,
вивчення впливу нанодобавок на процеси окиснення та
експериментальну перевірку прогнозованих емісійних
залежностей у реальних енергетичних системах.
470
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
ПОСИЛАННЯ
1. Hameed, R., Khan, M., & Abdullah, S. (2025). Influence
of fuel bound nitrogen on NOₓ formation in multi scale
biomass combustion systems. Renewable En-
ergy, 242, 118–130. DOI: 10.1016/j.renene.2024.12.
2. IEA Bioenergy Task 32. (2025). NOx formation and con-
trol in biomass combustion: Thematic report. IEA
Bioenergy.
3. Nguyen, H. T., & Pham, T. M. (2021). Emission charac-
teristics of biodiesel combustion: Influence of ester
composition and flame temperature. Fuel Processing
Technology, 215, 106–119.
DOI: 10.1016/j.fuproc.2021.106119
4. Al Farsi, R., Al Haj, A., & Al Abri, A. (2025). Diesel/bio-
diesel blends: Emission trends and sensitivity to fuel
composition. Energy Conversion and Manage-
ment, 305, 118568.
DOI: 10.1016/j.enconman.2025.118568
5. Wang, Y., Li, X., & Zhang, C. (2024). Migration of Cl and
S and their interactions with alkali/alkaline earth ele-
ments during biomass combustion. Fuel, 356, 129502.
DOI: 10.1016/j.fuel.2024.129502
6. Xu, L., Chen, J., & Yang, F. (2024). Combined effects of
chlorine, sulfur, and alkali metals on submicron parti-
cle formation during biomass firing. En-
ergy & Fuels, 38(3), 1221–1235.
DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c03860
7. Liu, Q., Zhao, Z., & Fang, M. (2023). Migration and con-
trol of alkali metals in biomass combustion: A re-
view. Renewable and Sustainable Energy Re-
views, 183, 113490. DOI: 10.1016/j.rser.2023.113490
8. Li, S., Wang, H., & Zhao, Y. (2024). Phase transfor-
mation of silica in rice husk ash and its effect on partic-
ulate matter emissions. Journal of Environmental
Chemical Engineering, 12(1), 110121.
DOI: 10.1016/j.jece.2023.110121
9. Miah, M. A., Rahman, S., & Chowdhury, T. (2023).
Combustion behavior and emission characteristics of
rice husk under varying thermal regimes. Energy Re-
ports, 9, 2112–2124. DOI: 10.1016/j.egyr.2023.08.068
10. Dutta, A., Banerjee, S., & Ghosh, P. (2020). Effect of bi-
omass pretreatment on emission characteristics during
combustion. Bioresource Technology, 301, 122784.
DOI: 10.1016/j.biortech.2019.122784
11. El Sayed, M., Ali, H., & Hassan, M. (2023). Co combus-
tion of multi biomass blends: Effect on NOₓ and SO₂
emissions. Fuel, 345, 128911.
DOI: 10.1016/j.fuel.2022.128911
12. Singh, R., Verma, P., & Gupta, A. (2024). Nanofuel addi-
tives in biodiesel: Mechanistic insights and emission re-
duction potential. Journal of Cleaner Produc-
tion, 431, 138745. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.138745
13. Grochowicz, M., Kowalski, J., & Nowak, D. (2022). Im-
purities in biogas and their influence on combustion
emissions. Energy Sources, Part A: Recovery, Utiliza-
tion, and Environmental Effects, 44(10), 2523–2536.
DOI: 10.1080/15567036.2020.1840557
14. JRC. (2024). Methane emissions in EU biogas and bio-
methane supply chains: Methodological review. Joint
Research Centre, European Commission.
15. Fagerström, J., Pettersson, A., & Backman, R. (2025).
Methane slip and gas composition effects in European
biogas upgrading systems: A review. Renewable En-
ergy, 252, 117922. DOI: 10.1016/j.renene.2024.117922
16. Zhang, T., Liu, Z., & Chen, Y. (2024). Rice husk combus-
tion in circulating fluidized bed: Emission and ash be-
havior. Fuel, 352, 129302.
DOI: 10.1016/j.fuel.2024.129302
17. Zhou, P., & Luo, D. (2022). Toxic emissions from bio-
mass combustion: Heavy metals, PAH, and VOC for-
mation pathways. Science of the Total Environ-
ment, 834, 155247.
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.155247
18. Huang, X., Zhao, M., & Wang, L. (2024). Satellite based
analysis of CO emissions from global biomass burn-
ing. Atmospheric Chemistry and Physics, 24, 10211–
10225. DOI: 10.5194/acp 24 10211 2024
19. Cobb, J., Adams, R., & Taylor, K. (2020). Comparative
combustion of pyrolysis gas, bio oil, and coal: Emission
characteristics. Fuel, 276, 118065.
DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118065
20. Rickard, C., Smith, L., & Johnson, M. (2025). Influence
of domestic biomass combustion conditions on organic
aerosol composition. Atmospheric Environ-
ment, 320, 120175.
DOI: 10.1016/j.atmosenv.2024.120175
21. IEA Bioenergy. (2023). Review of emission reduction
strategies for biomass combustion. IEA Bioenergy.
22. Zhang, Y., Gao, X., & Li, P. (2022). Fuel nitrogen conver-
sion during biomass pyrolysis: A comprehensive re-
view. Fuel Processing Technology, 228, 107178.
DOI: 10.1016/j.fuproc.2022.107178
23. Rahman, M., Alam, F., & Hossain, S. (2024). Sustaina-
bility and emission profile of biodiesel fuels: A re-
view. Renewable and Sustainable Energy Re-
views, 188, 113749. DOI: 10.1016/j.rser.2024.113749
24. Jenkins B.M., Baxter L.L., Miles T.R., Miles T.R. Jr. Com-
bustion properties of biomass. Fuel Processing Tech-
nology, 1998, 54(1), 17–46.
https://doi.org/10.1016/S0378-3820(97)00059-7
25. Van Loo S., Koppejan J. The Handbook of Biomass
Combustion and Co-firing. London: Earthscan, 2008,
400 p. ISBN 978-1-84407-555-2
UDC 621.311.22:665.76
https://doi.org/10.1016/S0378-3820(97)00059-7
471
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.2(85).462-479
ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION
ON POLLUTANT EMISSIONS
Received Nov. 13, 2026; accepted Jun. 26, 2026
Available online June. 30, 2026
Sheleshey T.1, Bednarska І.2, Syvachenko V.3
Author for correspondence: Sheleshey Tetiana,
e-mail: sheleshey_tanya@ukr.net
Abstract. The article investigates the environmental aspects of
biofuel combustion with a focus on the influence of fuel
composition on the formation of harmful emissions. The study’s
relevance stems from the global need to reduce anthropogenic
air pollution and greenhouse gas emissions in the context of the
transition to renewable energy sources and carbon neutrality
goals. The relationship between the elemental composition of biomass—namely carbon, hydrogen, oxygen,
nitrogen, sulfur, ash, and moisture content—and the emission levels of major pollutants such as sulfur oxides
(SO₂), nitrogen oxides (NOₓ), carbon dioxide (CO₂), and particulate matter (PM) is analyzed. The
methodological framework of the research combines literature data, experimental results, and stoichiometric
calculations to assess specific emission indices. The obtained results reveal consistent correlations between
the content of sulfur, nitrogen, and ash in biofuels and the intensity of pollutant formation during
combustion. The lowest emission levels were recorded for miscanthus, wheat straw, corn residues, and
sawdust pellets, whereas peat, rice husk, and sunflower husk demonstrated higher SO₂ and PM emissions.
For liquid biofuels, alcohol-based fuels (bioethanol, biomethanol) exhibited the lowest carbon footprint, while
pyrolysis bio-oil and animal-fat derivatives showed elevated emissions, requiring optimized combustion
control. Among gaseous biofuels, biomethane demonstrated the best ecological performance, characterized
by minimal formation of SOₓ, NOₓ, and CO. The scientific novelty of the work lies in the comprehensive
comparison of solid, liquid, and gaseous biofuels based on their chemical and environmental characteristics.
The practical significance of the study consists in the development of selection criteria for eco-efficient
biofuels and recommendations for optimizing combustion parameters to minimize environmental impact and
enhance air quality in energy systems operating on renewable fuels.
Keywords: biofuel, fuel composition, emissions, sulfur oxides, nitrogen oxides, particulate matter, environ-
mental safety, decarbonization.
Introduction. Modern energy systems are undergoing a
profound transformation driven by global trends of decar-
bonization, the transition to renewable energy sources, and
the need to reduce anthropogenic greenhouse gas emis-
sions. In this context, biofuels are considered one of the
most promising alternatives to conventional fossil energy
carriers due to their renewability, potential carbon neutral-
ity, and the possibility of utilizing locally available feed-
stock. According to estimates by the International Energy
Agency, the share of bioenergy in the global energy balance
is gradually increasing; however, the efficiency of its appli-
cation is largely determined by the quality and composition
of specific types of biomass.
The chemical composition of biofuels is a key factor that
determines both the energy and environmental character-
istics of the combustion process. The content of carbon (C)
and hydrogen (H) directly affects the calorific value and the
formation of carbon dioxide (CO₂) and water vapor (H₂O),
whereas nitrogen (N) and sulfur (S) are the primary sources
of nitrogen oxides (NOₓ) and sulfur oxides (SOₓ), which are
among the most hazardous atmospheric pollutants. High
ash content (A) and moisture content (W) deteriorate com-
bustion completeness, lead to the formation of fine partic-
ulate matter, slagging, and reduced efficiency of heat-gen-
erating units. Thus, a detailed analysis of the elemental
composition of biofuels is a necessary prerequisite for as-
sessing their energy potential, environmental safety, and
suitability for use in energy supply systems.
Given the diversity of organic feedstock—from agricul-
tural residues to woody biomass and biogas—there is a
need to systematize data on their composition and to
compare their environmental performance indicators.
This makes it possible to establish the relationship be-
tween the chemical parameters of biofuels and the level
of harmful substance formation during combustion, which
forms the basis for selecting the optimal type of fuel with
regard to energy efficiency and environmental protection
requirements.
1 Cand. of Techn. Sciences
https://orcid.org/0000-0002-7242-4107
2 PhD
https://orcid.org/0000-0002-5558-4467
3 Master's Student
https://orcid.org/0009-0006-2448-3301
1, 2, 3 National Technical University of
Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic In-
stitute", Kyiv, Ukraine
472
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
Literature Review. The increasing use of biomass as a re-
newable energy resource necessitates a comprehensive
understanding of the processes of harmful substance for-
mation during its combustion and gasification. Despite the
carbon neutrality of biofuels, their composition—particu-
larly the content of nitrogen, sulfur, chlorine, ash, and alkali
elements—significantly influences the formation of nitro-
gen oxides (NOₓ), sulfur oxides (SOₓ), particulate matter
(PM), and toxic organic compounds. As noted in [1] and [2],
the primary source of NOₓ during biomass combustion is
fuel-bound nitrogen, whereas the contribution of thermal
mechanisms is secondary. The influence of nitrogen and
sulfur on gasification processes and NOₓ/SOₓ formation is
determined both by their content in the original fuel and by
combustion conditions, as confirmed by studies [3,4] on the
combustion of biodiesel and its blends with diesel fuel.
The mineral composition of biofuels also plays an im-
portant role in emission formation. The interaction of alkali
(Na, K) and alkaline earth (Ca, Mg) elements with chlorine
and sulfur determines the mechanisms of formation of sub-
micron particulate matter, chlorides, and sulfates, which
enhance ash corrosivity and toxicity [5–7]. For fuels with
high silica content, such as rice husk, phase transformations
of SiO₂ in ash significantly affect the formation of fine par-
ticulate matter and toxic compounds [8,9].
Pre-treatment of biomass—such as drying, torrefaction,
blending of different fuel types, or modification with nano-
additives—is considered an effective approach to reducing
emissions of NOₓ, SO₂, and PM. As demonstrated in [10]
and [11], changes in elemental composition following ther-
mal pre-treatment of biomass or the combustion of frac-
tions with lower S/N/Cl content contribute to the reduction
of harmful emissions. Nano-additives in biodiesel also influ-
ence the mechanisms of NOₓ and suspended particulate
formation [12], demonstrating the potential for optimizing
fuel composition.
Particular attention is paid to gaseous biofuels—biogas, bi-
omethane, and gasification products. According to [13], im-
purities such as NH₃, H₂S, siloxanes, and moisture in biogas
significantly increase the formation of NOₓ and SOₓ. Report
[14] and review [15] emphasize that the composition of bi-
ogas and the selection of purification and upgrading tech-
nologies determine the level of methane losses and the
overall environmental performance of the systems.
The dependence of environmental characteristics on the
type of biomass has been confirmed by numerous studies.
For rice husk [16], low NO levels but a high tendency for the
formation of SiO₂-enriched particles have been identified.
Review [17] generalizes that the type of biomass, impurity
concentrations, and combustion conditions determine the
profile of toxic emissions—from heavy metals to polycyclic
aromatic hydrocarbons (PAHs) and volatile organic com-
pounds (VOCs). Satellite-based analysis [18] confirms that
even natural biomass fires exhibit a dependence of CO
composition and other combustion products on the bio-
chemical composition of vegetation.
In scientific studies, approaches based on the analysis of el-
emental composition and physicochemical properties are
widely used to assess the environmental characteristics of
biofuels. A number of works have established the presence
of correlation relationships between biofuel composition
and the level of harmful emissions generated during ther-
mochemical conversion, particularly nitrogen oxides and
particulate matter [18–19].
At the same time, research findings indicate that the mag-
nitude of pollutant emissions is determined not only by the
elemental composition of the fuel but also by process con-
ditions—namely the temperature regime, excess air coeffi-
cient, and design features of the energy installation [20]. In
this regard, the use of correlation relationships between
biofuel composition and the formation of harmful sub-
stances is appropriate primarily for preliminary prediction
of environmental indicators, but it requires consideration
of the technological parameters of the fuel’s energy con-
version process.
In summary, the composition of biomass—both organic
(content of C, H, O, N, S) and inorganic (mineral and ash
components)—is a determining factor in the formation of
the structure and volume of harmful emissions during com-
bustion and gasification. Therefore, assessing the relation-
ship between the elemental and mineral composition of
biofuels and the environmental performance of the com-
bustion process is a key direction of contemporary research
in the context of sustainable development and the energy
transition [21–23].
Problem Statement. Atmospheric air pollution resulting
from biofuel combustion remains one of the key environ-
mental challenges of our time. Emissions of nitrogen oxides
(NOₓ), sulfur oxides (SOₓ), and suspended particulate mat-
ter (PM) are largely determined by the chemical composi-
tion of the fuel and the conditions of its combustion. Biofu-
els are characterized by varying contents of carbon,
hydrogen, oxygen, nitrogen, and sulfur, as well as the pres-
ence of mineral impurities and metals that interact with
combustion products. Therefore, the objectives of this
study are:
1. To investigate the influence of biofuel composition on
the formation of major harmful emission compo-
nents—NOₓ, SO₂, CO, and PM.
2. To develop recommendations for the selection of biofu-
els and their combustion regimes in order to minimize
environmental impact and ensure the environmental
safety of energy systems.
The implementation of these objectives makes it possible
not only to obtain scientifically substantiated data on the
relationship between fuel composition and emissions, but
also to contribute to the development of strategies for the
environmentally safe use of biofuels at both industrial and
domestic levels.
Main Body. For assessing the environmental characteristics
of various types of biofuels, their elemental composition is
of primary importance, since the content of the main ele-
ments—carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O), nitrogen (N),
sulfur (S), ash (A), and moisture (W)—determines the calo-
rific value, the level of harmful emissions, and the environ-
mental safety of combustion.
473
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
Table presents data on the composition of solid, liquid, and
gaseous biofuels that are widely used in energy and indus-
trial installations.
A high content of carbon and hydrogen indicates a signifi-
cant energy potential of the fuel, whereas elevated concen-
trations of nitrogen and sulfur may lead to increased emis-
sions of nitrogen oxides (NOₓ) and sulfur dioxide (SO₂).
Thus, the analysis of the presented data makes it possible
to determine which types of biofuels are the most environ-
mentally safe and which, on the contrary, are associated
with increased emissions of harmful substances, which is
crucial for selecting the optimal fuel from the standpoint of
energy efficiency and environmental protection.
Based on the data presented in the Table reflecting the
chemical composition of biofuels, emissions of the main
pollutants—NOₓ, SO₂, CO, and suspended particulate mat-
ter (PM)—were evaluated. The calculations were per-
formed using mass balance and stoichiometric relation-
ships during combustion, taking into account the content of
nitrogen, sulfur, and mineral impurities in the fuel, as well
as its calorific value. The obtained results are presented
graphically to demonstrate the influence of biofuel compo-
sition and thermochemical conversion conditions (temper-
ature regime, excess air coefficient, combustion regime) on
the concentrations of harmful substances, which makes it
possible to assess compliance with current environmental
standards and the technological efficiency of the process.
Solid Biofuels. To assess the environmental characteristics of
solid biofuels, the chemical composition of 20 biomass sam-
ples was investigated, including the content of the main ele-
ments (C, H, O, N, S), as well as ash content (A) and moisture
content (W). The results of the elemental analysis are pre-
sented in Table. The determination of fuel composition was
carried out experimentally under laboratory conditions.
Based on the obtained data, the specific emission indica-
tors of harmful substances (kSO₂, kNOₓ, kCO₂, kтв) were cal-
culated. The calculations were performed using the mass
balance method with the application of stoichiometric re-
lationships between the elemental composition of the fuel
and the products of its thermochemical conversion.
Figure 1 presents a comparative analysis of the emission in-
dicator kSO₂ for various types of biofuels derived from ag-
ricultural and wood residues. The data indicate significant
variability in the level of sulfur dioxide formation depend-
ing on the type of fuel and its chemical composition. The
highest emission values are observed for peat (dry) , where
kSO₂ exceeds 450 g/GJ, which is associated with an in-
creased sulfur content in the original feedstock.
Table. Composition of solid, liquid and gaseous biofuels
№ Fuel C, % H, % O, % N, % S, % A , % W, %
SOLID BIOFUELS
1 Sunflower husk 48,25 5,84 41,03 0,81 0,24 3,83 11,85
2 Wheat straw 47,2 5,8 39,56 0,7 0,17 6,4 10
3 Corn residues (stalks, cobs) 46,23 5,89 45,87 0,65 0,01 5,58 0
4 Rice husk 38,92 5,55 37,94 0,35 0,02 17,13 10
5 Miscanthus 48,6 6 42,72 0,3 0,08 2,3 8,6
6 Softwood (mixed) 53,15 6,68 36,79 0,19 0 3,19 37,3
7 White oak 50,24 5,46 43,8 0,36 0,01 1,52 0
8 Barley (whole plant) 45,86 5,92 42,97 0,43 0,2 4,26 6,2
9 Sugarcane bagasse 49,99 5,86 43,92 0,15 0,08 0 0
10 Mango seeds (food industry waste) 43,8 6,79 45,18 1,13 0,09 3,01 51,41
11 Rapeseed straw 46,5 6 43 0,8 0,2 6,5 10
12 Sawdust (mixed) 51 6 42 0,2 0,02 1 10
13 Common reed 47,5 5,9 43,9 0,6 0,1 4 9
14 Buckwheat husk 48 5,6 40 0,7 0,1 6 10
15 Corn cobs 46 6 44 0,6 0,1 5 8
16 Wood chips 50 6 43 0,2 0,02 1 15
17 Sawdust pellets 51 6 41 0,3 0,02 0,7 10
18 Grapevine residues 49 5,9 43 1 0,1 4 8
19 Nut shells 52 6 40 0,3 0,05 2 9
20 Peat (dry) 55 6 33 2 0,5 5 30
LIQUID BIOFUELS
1 Bioethanol 52,17 13,04 34,78 0 0 0 0
2 Biodiesel (rapeseed oil methyl ester) 77 12 11 0,1 0,01 0 0
474
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
№ Fuel C, % H, % O, % N, % S, % A , % W, %
3 Biomethanol 37,5 12,5 50 0 0 0 0
4 Bio-oil (pyrolysis liquid) 55 6,5 38 0,5 0,05 0 15
5 Bio-based oil from animal fats 76 12 11 0,5 0,1 0 0
GASEOUS BIOFUELS
1 Biogas (manure, corn silage) 36 8 56 0 0 0 0
2 Biomethane (purified biogas) 75 25 0 0 0 0 0
3 Wood pyrolysis gas (syngas) 20 10 69 0,9 0,01 0 0
4 Gas from sunflower husk (gasification) 25 14 60 0,9 0,09 0 0
5 Biogas from food waste 35 9 56 0 0 0 0
6 Charcoal-derived gas (gasification) 20 5 60 0 0 0 0
High values are also observed for sunflower husk (~250
g/GJ) and oak wood (~200 g/GJ). In contrast, wheat straw ,
corn residues, rice husk, miscanthus, as well as softwood
are characterized by minimal emission levels not exceeding
50 g/GJ. This indicates their environmental advantage as
fuels with a low SO₂ formation potential.
Among combined and industrial bio-wastes, moderate
emission values are observed for mixed sawdust, rapeseed
straw, and grapevine residues, where kSO₂ amounts to
100–150 g/GJ. Sawdust pellets and nut shells also demon-
strate relatively low emission levels, confirming the effec-
tiveness of pelletized biofuels for environmentally safe
combustion. In general, it can be noted that the type of bi-
omass significantly affects the SO₂ formation indicator, and
the selection of fuels with low sulfur content (straw, mis-
canthus, wood residues) is a key factor in reducing the en-
vironmental impact of energy installations.
The obtained results confirm that the value of the kSO₂
emission indicator largely depends on the sulfur content in
biomass and the conditions of its thermal conversion. Bio-
mass of plant origin (straw, miscanthus, corn residues, rice
husk) generates minimal amounts of sulfur dioxide due to
the low content of mineral sulfur in the cellular structure.
This makes such fuels environmentally attractive for use in
small and medium-sized boiler units aimed at reducing an-
thropogenic emissions. Increased emission values for peat,
hardwood, and sunflower husk are explained by the pres-
ence of organic and sulfate sulfur compounds, which par-
tially transition into the gas phase during combustion. The
high intensity of SO₂ formation during the combustion of
such materials requires the implementation of flue gas
cleaning systems or optimization of the furnace tempera-
ture regime in order to minimize sulfur oxidation processes.
A comparison of the obtained results with data from previ-
ous studies [19–20] shows similar trends: the lowest emis-
sions are observed for energy crops with low ash and sulfur
content, whereas organic wastes of industrial origin are
characterized by greater variability in emission indicators.
Figure 2 presents the results of a comparison of the specific
emission indicators of carbon dioxide (kCO₂) during the
combustion of various types of biomass.
Fig. 1. Comparative analysis of (kSO2) emission indicators
for different types of solid biofuels
Fig. 2. Results of comparison of specific carbon dioxide
emission indicators (kCO2) when burning different types of
solid biomass: sunflower husk, wheat straw, corn residues
(stalks, cobs), rice husk, miscanthus, mixed softwood,
white oak, barley (whole plant), sugarcane bagasse,
mango seeds (food industry waste), rapeseed straw, mixed
sawdust, common reed, buckwheat husk, corn cobs, wood
chips, sawdust pellets, grapevine residues, nut shells, and
dry peat.
475
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
As shown in Figure 2, the kCO₂ values for most samples fall
within the range of 95,000–105,000 g/GJ, which is con-
sistent with typical indicators for biofuels characterized by
a nearly neutral carbon balance, since the carbon released
during combustion was previously absorbed by the plant
during photosynthesis. The highest emission level is ob-
served for mango seeds (waste) —exceeding 111,000 g/GJ,
which may be attributed to a high content of volatile car-
bon compounds and incomplete combustion. White oak,
rice husk, and rapeseed straw also demonstrate slightly el-
evated values, indicating the presence of organic com-
pounds with a higher carbon fraction in their structure.
The lowest CO₂ emission values are observed for peat (dry)
and nut shells, where kCO₂ is approximately 93,000–95,000
g/GJ. This may be associated with a higher calorific value
and more efficient carbon utilization during the thermo-
chemical conversion of these materials.
From the standpoint of the “emissions–energy output” ra-
tio, miscanthus, corn residues, and wheat straw can be con-
sidered the most environmentally optimal, as they exhibit
stable emission values combined with high energy poten-
tial. The use of such types of biomass in industrial boilers
allows for a reduction in the overall carbon footprint of en-
ergy systems without compromising combustion efficiency.
Figure 3 presents a comparative analysis of nitrogen oxides
emission indicators (kNOₓ) for various types of biofuels.
Fig. 3. Comparative analysis of nitrogen oxide emission in-
dicators (kNOx) for different types of biofuels: sunflower
husk, wheat straw, corn residues (stalks, cobs), rice husk,
miscanthus, mixed softwood, white oak, barley (whole
plant), sugarcane bagasse, mango seeds (food industry
waste), rapeseed straw, mixed sawdust, common reed,
buckwheat husk, corn cobs, wood chips, sawdust pellets,
grapevine residues, nut shells, and dry peat.
As shown in the graph, the level of NOₓ formation varies sig-
nificantly depending on the origin and physicochemical prop-
erties of the fuel. The highest emission values are recorded
for peat (dry), indicating intensive formation of nitrogen ox-
ides during its combustion. This is explained by the high con-
tent of nitrogen-containing compounds in peat. Elevated val-
ues are also observed for certain agricultural residues, in
particular rapeseed straw, grapevine residues, and corn
cobs. In contrast, the lowest emission levels are characteris-
tic of woody biofuels, including white oak, softwood
(mixture), and sawdust pellets . This indicates that woody bi-
omass has more favorable environmental characteristics in
terms of nitrogen oxide formation during combustion. Mod-
erate emission values are observed for sunflower husk ,
wheat straw, and corn residues, suggesting the feasibility of
their use under proper control of the combustion process.
The obtained results confirm that the type of biofuel signif-
icantly affects the level of NOₓ formation, and the use of
woody biomass or sawdust pellets can be an effective way
to minimize the negative impact on atmospheric air.
Figure 4 presents a comparative diagram of particulate
matter emission indicators (kтв , g/GJ) for various types of
biofuels.
The analysis of the obtained results indicates significant dif-
ferences in the levels of particulate pollutant formation de-
pending on the chemical composition and ash content of
the fuel. The highest emission values are observed for rice
husk (over 90 g/GJ), indicating intensive formation of par-
ticulate matter during its combustion. Elevated levels are
also characteristic of sunflower husk, wheat straw, rape-
seed straw, and meadow grasses, which is due to high ash
content and the presence of silica compounds in their com-
position.
In contrast, coniferous and deciduous wood, pellets, saw-
dust, and peat demonstrate the lowest emission levels (up
to 20 g/GJ), indicating their relative environmental safety
and suitability as fuels with minimal impact on the atmos-
phere. Intermediate values are characteristic of corn, mis-
canthus, grapevine processing residues, and nut shells,
which can be classified as biofuels with a moderate level of
particulate emissions.
Fig. 4. Comparative diagram of particulate matter emis-
sion rates (kтв, g/GJ) for different types of solid biofuels:
sunflower husk, wheat straw, corn residues (stalks, cobs),
rice husk, miscanthus, mixed softwood, white oak, barley
(whole plant), sugarcane bagasse, mango seeds (food in-
dustry waste), rapeseed straw, mixed sawdust, common
reed, buckwheat husk, corn cobs, wood chips, sawdust pel-
lets, grapevine residues, nut shells, and dry peat.
The conducted comparative analysis of emission character-
istics of various types of biofuels (Figs. 1–4) has demon-
strated a significant influence of the chemical composition
476
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
and ash content of the fuel on the level of formation of the
main pollutant components (SO₂, NOₓ, CO₂, and particulate
matter). The best environmental performance was demon-
strated by miscanthus, wheat straw, corn residues, sawdust
pellets, and softwood, which are characterized by low spe-
cific emissions of sulfur and nitrogen oxides (up to 50 g/GJ)
and minimal particulate matter content (up to 20 g/GJ).
These types of biomass are distinguished by a stable carbon
balance (kCO₂ ≈ 95,000–105,000 g/GJ), indicating relatively
predictable CO₂ formation during combustion. The stability
of the carbon balance ensures more controlled combustion
conditions, reduces the risk of exceeding permissible emis-
sion limits, and facilitates compliance with regulatory re-
quirements at both industrial and domestic levels.
In small and medium-sized boiler units, where combustion
process parameters may be less regulated, the use of bio-
mass with a predictable carbon balance allows for environ-
mentally safe equipment operation, minimizes the for-
mation of CO, NOₓ, and SO₂, and optimizes heat output.
The group of biofuels with moderate emission indicators in-
cludes rapeseed straw, sunflower husk, grapevine residues,
and nut shells, which require combustion regime control to
minimize SO₂ and NOₓ emissions.
The highest pollution levels are recorded for peat and rice
husk. In the first case, this is due to an increased content of
sulfur and nitrogen compounds, leading to intensive for-
mation of SO₂ and NOₓ (over 450 g/GJ), whereas in the sec-
ond case, it is associated with high ash content and the
presence of silica, resulting in the formation of a significant
amount of particulate matter (>90 g/GJ). Such fuels require
the implementation of flue gas cleaning systems or optimi-
zation of the combustion temperature regime to reduce
environmental impact.
In summary, it has been established that the selection of bi-
omass with low sulfur, nitrogen, and ash content is a key fac-
tor in reducing harmful emissions and ensuring the environ-
mental efficiency of energy systems using solid biofuels.
Liquid Biofuels. A comprehensive study of the influence of
biofuel composition on emission indicators is important for
both solid and liquid forms. The results obtained for solid
biomass materials make it possible to identify relationships
between elemental composition, ash content, and the for-
mation of pollutants during combustion. At the same time,
similar approaches can be applied to the assessment of liq-
uid biofuels, in which oxidation processes exhibit different
kinetics but are governed by the same determining factor—
the chemical composition of the initial feedstock.
A comparison of the emission characteristics of solid and
liquid biofuels provides a comprehensive understanding of
the influence of fuel nature on the environmental perfor-
mance of energy systems and creates a basis for optimizing
fuel selection depending on the type of installation and op-
erating conditions.
One of the key criteria for the environmental efficiency of
biofuels is the level of carbon dioxide (CO₂) emissions
during their combustion. Figure 5 presents comparative in-
dicators of kCO₂ emissions (g/GJ) for the main types of liq-
uid biofuels.
Fig. 5. Comparative emission indicators (kCO2, g/GJ) for
the main types of liquid biofuels: bioethanol, biodiesel
(rapeseed oil methyl ester), biomethanol, bio-oil (pyrolysis
liquid), bio-based oil from animal fats
The obtained results indicate that CO₂ emission indicators
vary significantly depending on the chemical composition
of the fuel and the technology of its production. The highest
emission level is recorded for bio-oil (pyrolysis liquid) —
about 100,000 g/GJ, which is explained by the high carbon
content in its structure. Slightly lower values are observed
for biodiesel (rapeseed oil methyl ester) and bio-oil from
animal fats , where emissions are approximately 75,000–
85,000 g/GJ.
Bioethanol and biomethanol are characterized by relatively
lower emission values—at the level of 60,000–70,000 g/GJ,
which is due to a lower carbon content in the molecular
structure of alcohols and more complete combustion of
these substances. These values indicate a smaller contribu-
tion of these biofuels to greenhouse gas emissions at equal
energy output.
Thus, among the studied types of biofuels, bioethanol and
biomethanol are the least carbon-intensive and can be con-
sidered priority alternatives for reducing the carbon foot-
print in energy systems. In contrast, the use of bio-oil re-
quires additional emission control measures or
optimization of combustion processes to improve environ-
mental performance.
The study of environmental characteristics of biofuels is an
important stage in assessing their impact on atmospheric
air quality. Figure 6 presents comparative indicators of sul-
fur oxides (SOₓ) and nitrogen oxides (NOₓ) emissions for the
main types of biofuels: bioethanol , biodiesel (rapeseed oil
methyl ester) , biomethanol, bio-oil (pyrolysis liquid) , and
bio-oil from animal fats .
The results obtained show that bioethanol and biometha-
nol practically do not produce sulfur oxides, which is ex-
plained by the absence of sulfur compounds in their chem-
ical composition. Biodiesel is characterized by low SOₓ
emissions (approximately 5 g/GJ) and a low level of NOₓ,
477
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
indicating its relative environmental safety compared to
other liquid biofuels.
Fig. 6. Comparative emission indicators of sulfur oxides
(SOₓ) and nitrogen oxides (NOₓ) for the main types of liquid
biofuels: bioethanol, biodiesel (rapeseed oil methyl ester),
biomethanol, bio-oil (pyrolysis liquid), bio-based oil from
animal fats
The highest emission levels are observed for bio-oil (pyrol-
ysis liquid) and bio-oil from animal fats , where the concen-
tration of sulfur oxides reaches 40–50 g/GJ and nitrogen ox-
ides 8–10 g/GJ. This trend is explained by the elevated
content of sulfur- and nitrogen-containing compounds in
the initial feedstock, as well as the complexity of the com-
bustion process for these types of fuel.
In summary, it can be concluded that alcohol-based biofu-
els (bioethanol, biomethanol exhibit the best environmen-
tal performance among the studied samples, whereas bio-
oil and fat-derived fuels require additional purification or
improvements in combustion technologies to reduce SOₓ
and NOₓ emissions. This emphasizes the importance of con-
sidering the chemical composition of biofuels when devel-
oping decarbonization strategies and transitioning to low-
carbon energy systems.
Gaseous Fuels. The next stage of the study concerns gase-
ous biofuels, which occupy a special place among renewa-
ble energy resources due to their high calorific value, low
levels of harmful emissions, and versatility of application.
This group includes biogas , syngas , and hydrogen, which
can be used as standalone energy carriers or in mixtures
with natural gas. Gaseous biofuels ensure the cleanest
combustion process, minimizing the formation of SO₂, NOₓ,
and particulate matter, and also open prospects for decen-
tralized energy supply and low-carbon technologies. The
analysis of their emission characteristics is important for as-
sessing the potential for a complete transition to renewa-
ble energy sources and for developing integrated solutions
in the context of sustainable energy development.
Figure 7 shows a comparison of sulfur oxide and nitrogen
oxide emissions for different types of biogases and gaseous
fuels.
In terms of sulfur oxide emissions, the highest values are
observed for biogas derived from food waste (exceeding
100 g/GJ), whereas biogas from other sources—particularly
corn-based biogas, purified biogas (biomethane), and gas
from charcoal—practically does not produce these compo-
unds. Gas from wood pyrolysis and biogas derived from
sunflower feedstock are characterized by moderate levels
of sulfur oxide emissions (approximately 20 g/GJ).
Fig. 7. Comparative emission indicators of sulfur oxides
(SOₓ) and nitrogen oxides (NOₓ) for different types of bio-
gas and gaseous fuels: biogas (manure, corn silage), bio-
methane (purified biogas), wood pyrolysis gas (syngas),
gas from sunflower husk (gasification), biogas from food
waste, charcoal-derived gas (gasification)
Regarding nitrogen oxides, their levels are significantly
lower across all considered options; however, there is a no-
ticeable trend of increasing emissions in the same samples
where sulfur oxide levels rise. This indicates a correlation
between the impurity content in the original feedstock and
the intensity of oxide formation during combustion.
Thus, biomethane and corn-based biogas are the most en-
vironmentally favorable in terms of harmful emission indi-
cators, whereas biogas from food waste requires additional
purification or improvements in combustion technologies
to reduce emissions.
Figure 8 presents a comparison of carbon oxide emission
indicators for various types of biogas and gaseous fuels.
Fig. 8. Comparison of carbon oxide emission rates for dif-
ferent types of biogas and gaseous fuel: biogas (manure,
corn silage), biomethane (purified biogas), wood pyrolysis
gas (syngas), gas from sunflower husk (gasification), bio-
gas from food waste, charcoal-derived gas (gasification)
478
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
The highest carbon oxide emissions are observed during
the use of gas derived from charcoal, where the emission
factor exceeds 140,000 g/GJ. Significant emissions are also
recorded for biogas from manure and corn feedstock (over
90,000 g/GJ), as well as for biogas from food waste (approx-
imately 85,000 g/GJ). In contrast, biomethane (purified bi-
ogas) demonstrates the lowest level of carbon oxide for-
mation—about 55,000 g/GJ. Similar values are observed for
gas derived from sunflower feedstock and wood pyrolysis
gas, indicating relatively cleaner combustion processes for
these fuel types.
The obtained results indicate a significant influence of bio-
gas purification quality and feedstock composition on the
intensity of nitrogen compound formation. Biomethane,
due to its high degree of purification, proves to be the most
environmentally friendly among the considered options. In
contrast, the use of charcoal-derived gas requires addi-
tional technological measures to reduce carbon oxide emis-
sions, which is an important condition for compliance with
environmental standards in the energy utilization of biofu-
els.
Additional analysis of literature sources [5–7, 19–20] indi-
cates that combustion temperature and operating param-
eters of boiler units significantly affect the intensity of sul-
fur and nitrogen oxide formation. An increase in
temperature promotes the oxidation of sulfur-containing
compounds to SO₂, while excess air increases the fraction
of thermal NOₓ. For biomass with low nitrogen content
(straw, miscanthus), this effect is negligible; however, for
fuels with elevated N and S content (peat, sunflower husk),
high combustion temperatures intensify pollutant for-
mation. Thus, the combination of low-temperature com-
bustion with control of the excess air coefficient is an effec-
tive approach to reducing SO₂ and NOₓ emissions,
confirming the relationship between fuel composition and
thermal process parameters.
Based on the conducted analysis, practical recommenda-
tions for the selection of biofuels and their combustion re-
gimes can be formulated. To ensure minimal emissions of
sulfur and nitrogen oxides, it is advisable to use biomass
with low S and N content (wheat straw, miscanthus, corn
residues, sawdust pellets). Optimal combustion condi-
tions—maintaining temperatures within the range of 850–
950 °C and an excess air coefficient of 1.1–1.3—are derived
from an analysis of literature data on efficient solid biofuel
combustion and the minimization of harmful emissions
[24–25]. These parameters correspond to conditions under
which more complete fuel combustion is achieved with
minimal formation of CO, NOₓ, and SO₂, consistent with en-
vironmental safety standards for small and medium-sized
boiler units. The application of these approaches will con-
tribute to reducing environmental impact and improving
the efficiency of biofuel-based energy systems.
Conclusions. The conducted study demonstrates that the
elemental and mineral composition of biofuel is a deter-
mining factor in shaping its environmental characteristics.
It has been established that the concentrations of sulfur,
nitrogen, and ash-forming components directly correlate
with the emission levels of SO₂, NOₓ, CO₂, and particulate
matter, while the carbon and hydrogen content determines
the energy efficiency of the combustion process. A compre-
hensive analysis of solid, liquid, and gaseous biofuels has
shown that biomass with low S, N, and ash (A) content (in
particular, miscanthus, wheat straw, corn residues, and
sawdust pellets) is characterized by minimal specific emis-
sion indicators and a stable carbon balance, making it suit-
able for use in small- and medium-capacity boiler systems
without the need for complex gas cleaning systems.
Liquid biofuels of the alcohol type (bioethanol, biometha-
nol) were found to be the least carbon-intensive among the
studied samples, whereas bio-oils and lipid-derived fuels
require technological optimization to reduce SOₓ and NOₓ
levels. Gaseous biofuels, particularly biomethane, demon-
strated the highest environmental efficiency due to the ab-
sence of sulfur-containing impurities and more complete
combustion.
The obtained results make it possible to formulate recom-
mendations for selecting biofuels with an optimal ele-
mental composition and appropriate combustion regimes
to ensure minimal emissions of SO₂ and NOₓ.
The scientific novelty of this work lies in the development
of a generalized methodology for assessing the environ-
mental performance of biofuels based on their elemental
composition, with the subsequent possibility of predicting
pollutant emissions without conducting full-scale experi-
ments. The results expand the scientific understanding of
the mechanisms by which biomass composition influences
thermal oxidation processes and pollutant formation,
which is important for the development of the “Clean Com-
bustion” concept.
The practical significance of the study lies in the creation of
a database for selecting optimal types of biofuels depend-
ing on the operating conditions of energy systems, as well
as in the possibility of applying the results to improve emis-
sion assessment models in energy monitoring systems and
environmental certification of fuels.
Prospects for further research include the development of
numerical models describing the interaction between the
chemical composition of biofuels and combustion parame-
ters, the study of the effects of nano-additives on oxidation
processes, and the experimental validation of predicted
emission relationships in real energy systems.
REFERENCES
1. Hameed, R., Khan, M., & Abdullah, S. (2025). Influence
of fuel bound nitrogen on NOₓ formation in multi scale
biomass combustion systems. Renewable En-
ergy, 242, 118–130. DOI: 10.1016/j.renene.2024.12.
2. IEA Bioenergy Task 32. (2025). NOx formation and con-
trol in biomass combustion: Thematic report. IEA Bio-
energy.
479
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Біоенергетика
3. Nguyen, H. T., & Pham, T. M. (2021). Emission charac-
teristics of biodiesel combustion: Influence of ester
composition and flame temperature. Fuel Processing
Technology, 215, 106–119.
DOI: 10.1016/j.fuproc.2021.106119
4. Al Farsi, R., Al Haj, A., & Al Abri, A. (2025). Diesel/bio-
diesel blends: Emission trends and sensitivity to fuel
composition. Energy Conversion and Manage-
ment, 305, 118568. DOI: 10.1016/j.encon-
man.2025.118568
5. Wang, Y., Li, X., & Zhang, C. (2024). Migration of Cl and
S and their interactions with alkali/alkaline earth ele-
ments during biomass combustion. Fuel, 356, 129502.
DOI: 10.1016/j.fuel.2024.129502
6. Xu, L., Chen, J., & Yang, F. (2024). Combined effects of
chlorine, sulfur, and alkali metals on submicron parti-
cle formation during biomass firing. En-
ergy & Fuels, 38(3), 1221–1235. DOI: 10.1021/acs.en-
ergyfuels.3c03860
7. Liu, Q., Zhao, Z., & Fang, M. (2023). Migration and con-
trol of alkali metals in biomass combustion: A re-
view. Renewable and Sustainable Energy Re-
views, 183, 113490. DOI: 10.1016/j.rser.2023.113490
8. Li, S., Wang, H., & Zhao, Y. (2024). Phase transfor-
mation of silica in rice husk ash and its effect on partic-
ulate matter emissions. Journal of Environmental
Chemical Engineering, 12(1), 110121.
DOI: 10.1016/j.jece.2023.110121
9. Miah, M. A., Rahman, S., & Chowdhury, T. (2023).
Combustion behavior and emission characteristics of
rice husk under varying thermal regimes. Energy Re-
ports, 9, 2112–2124. DOI: 10.1016/j.egyr.2023.08.068
10. Dutta, A., Banerjee, S., & Ghosh, P. (2020). Effect of bi-
omass pretreatment on emission characteristics during
combustion. Bioresource Technology, 301, 122784.
DOI: 10.1016/j.biortech.2019.122784
11. El Sayed, M., Ali, H., & Hassan, M. (2023). Co combus-
tion of multi biomass blends: Effect on NOₓ and SO₂
emissions. Fuel, 345, 128911.
DOI: 10.1016/j.fuel.2022.128911
12. Singh, R., Verma, P., & Gupta, A. (2024). Nanofuel addi-
tives in biodiesel: Mechanistic insights and emission re-
duction potential. Journal of Cleaner Produc-
tion, 431, 138745. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.138745
13. Grochowicz, M., Kowalski, J., & Nowak, D. (2022). Im-
purities in biogas and their influence on combustion
emissions. Energy Sources, Part A: Recovery,
Utilization, and Environmental Effects, 44(10), 2523–
2536. DOI: 10.1080/15567036.2020.1840557
14. JRC. (2024). Methane emissions in EU biogas and bio-
methane supply chains: Methodological review. Joint
Research Centre, European Commission.
15. Fagerström, J., Pettersson, A., & Backman, R. (2025).
Methane slip and gas composition effects in European
biogas upgrading systems: A review. Renewable En-
ergy, 252, 117922. DOI: 10.1016/j.renene.2024.117922
16. Zhang, T., Liu, Z., & Chen, Y. (2024). Rice husk combus-
tion in circulating fluidized bed: Emission and ash be-
havior. Fuel, 352, 129302.
DOI: 10.1016/j.fuel.2024.129302
17. Zhou, P., & Luo, D. (2022). Toxic emissions from bio-
mass combustion: Heavy metals, PAH, and VOC for-
mation pathways. Science of the Total Environ-
ment, 834, 155247.
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.155247
18. Huang, X., Zhao, M., & Wang, L. (2024). Satellite based
analysis of CO emissions from global biomass burn-
ing. Atmospheric Chemistry and Physics, 24, 10211–
10225. DOI: 10.5194/acp 24 10211 2024
19. Cobb, J., Adams, R., & Taylor, K. (2020). Comparative
combustion of pyrolysis gas, bio oil, and coal: Emission
characteristics. Fuel, 276, 118065.
DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118065
20. Rickard, C., Smith, L., & Johnson, M. (2025). Influence
of domestic biomass combustion conditions on organic
aerosol composition. Atmospheric Environ-
ment, 320, 120175. DOI: 10.1016/j.at-
mosenv.2024.120175
21. IEA Bioenergy. (2023). Review of emission reduction
strategies for biomass combustion. IEA Bioenergy.
22. Zhang, Y., Gao, X., & Li, P. (2022). Fuel nitrogen conver-
sion during biomass pyrolysis: A comprehensive re-
view. Fuel Processing Technology, 228, 107178.
DOI: 10.1016/j.fuproc.2022.107178
23. Rahman, M., Alam, F., & Hossain, S. (2024). Sustaina-
bility and emission profile of biodiesel fuels: A re-
view. Renewable and Sustainable Energy Re-
views, 188, 113749. DOI: 10.1016/j.rser.2024.113749
24. Jenkins B.M., Baxter L.L., Miles T.R., Miles T.R. Jr. Com-
bustion properties of biomass. Fuel Processing Tech-
nology, 1998, 54(1), 17–46.
https://doi.org/10.1016/S0378-3820(97)00059-7
25. Van Loo S., Koppejan J. The Handbook of Biomass
Combustion and Co-firing. London: Earthscan, 2008,
400 p. ISBN 978-1-84407-555-2
https://doi.org/10.1016/S0378-3820(97)00059-7
|
| id | veorgua-article-647 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-10T01:01:10Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/5e/f9c14a1287149b82ffea23ecd52c355e.pdf |
| spelling | veorgua-article-6472026-07-09T12:14:07Z ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION ON POLLUTANT EMISSIONS ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ СПАЛЮВАННЯ БІОПАЛИВА: ВПЛИВ СКЛАДУ ПАЛИВА НА ЕМІСІЮ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН Sheleshey, T. Bednarska, І. С. Syvachenko , V. biofuel, fuel composition, emissions, sulfur oxides, nitrogen oxides, particulate matter, environmental safety, decarbonization. біопаливо, склад палива, емісія, оксиди сірки, оксиди азоту, твердi частинки, екологічна безпека, декарбонізація. The article investigates the environmental aspects of biofuel combustion with a focus on the influence of fuel composition on the formation of harmful emissions. The study’s relevance stems from the global need to reduce anthropogenic air pollution and greenhouse gas emissions in the context of the transition to renewable energy sources and carbon neutrality goals. The relationship between the elemental composition of biomass—namely carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, ash, and moisture content—and the emission levels of major pollutants such as sulfur oxides (SO₂), nitrogen oxides (NOₓ), carbon dioxide (CO₂), and particulate matter (PM) is analyzed. The methodological framework of the research combines literature data, experimental results, and stoichiometric calculations to assess specific emission indices. The obtained results reveal consistent correlations between the content of sulfur, nitrogen, and ash in biofuels and the intensity of pollutant formation during combustion. The lowest emission levels were recorded for miscanthus, wheat straw, corn residues, and sawdust pellets, whereas peat, rice husk, and sunflower husk demonstrated higher SO₂ and PM emissions. For liquid biofuels, alcohol-based fuels (bioethanol, biomethanol) exhibited the lowest carbon footprint, while pyrolysis bio-oil and animal-fat derivatives showed elevated emissions, requiring optimized combustion control. Among gaseous biofuels, biomethane demonstrated the best ecological performance, characterized by minimal formation of SOₓ, NOₓ, and CO. The scientific novelty of the work lies in the comprehensive comparison of solid, liquid, and gaseous biofuels based on their chemical and environmental characteristics. The practical significance of the study consists in the development of selection criteria for eco-efficient biofuels and recommendations for optimizing combustion parameters to minimize environmental impact and enhance air quality in energy systems operating on renewable fuels.  У статті досліджено екологічні аспекти спалювання біопалива різного походження з урахуванням впливу його хімічного складу на утворення шкідливих речовин. Актуальність роботи зумовлена необхідністю скорочення антропогенних викидів у процесі переходу енергетичного сектору до відновлюваних джерел енергії та досягнення вуглецевої нейтральності. Проаналізовано взаємозв’язок між елементним складом біомаси – вмістом вуглецю, водню, кисню, азоту, сірки, золи та вологи – та рівнем емісії основних забруднювачів: оксидів сірки (SO₂), азоту (NOₓ), вуглецю (CO₂) і твердих частинок (PM). Методологічною основою дослідження є порівняльний аналіз даних літератуи й експериментальних даних, застосування масового балансу та стехіометричних співвідношень для оцінки питомих показників емісії. Визначено закономірності впливу вмісту сірки, азоту та зольності палива на інтенсивність утворення шкідливих речовин у процесах згоряння. Встановлено, що найменші викиди спостерігаються під час спалювання міскантусу, соломи пшениці, кукурудзяних решток і пелет з тирси, тоді як торф, лушпиння рису та соняшника характеризуються підвищеною емісією SO₂ і PM. Для рідких біопалив виявлено, що спирти (біоетанол, біометанол) мають найменший вуглецевий слід, а біоолія та жирові похідні потребують вдосконалення технології згоряння. Газоподібні біопалива, зокрема біометан, демонструють мінімальні рівні утворення SOₓ, NOₓ і CO. Наукова новизна роботи полягає в систематизації та порівнянні основних видів біопалив (твердих, рідких та газоподібних) за їх паливними та екологічними характеристиками, що дало змогу встановити взаємозв’язок між хімічним складом біопалива та рівнем утворення шкідливих викидів під час спалювання в енергетичних установках. Практичне значення отриманих результатів полягає у формуванні критеріїв вибору біопалива для енергетичних установок різного типу, розробленні рекомендацій щодо оптимізації режимів горіння та зменшення екологічного навантаження на атмосферу.  Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2026-06-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/647 10.36296/1819-8058.2026.2(85).462-479 Vidnovluvana energetika ; No. 2(85) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 462-479 Возобновляемая энергетика; № 2(85) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 462-479 Відновлювана енергетика; № 2(85) (2026): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 462-479 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2026.2(85) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/647/556 Copyright (c) 2026 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | biofuel fuel composition emissions sulfur oxides nitrogen oxides particulate matter environmental safety decarbonization. Sheleshey, T. Bednarska, І. С. Syvachenko , V. ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION ON POLLUTANT EMISSIONS |
| title | ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION ON POLLUTANT EMISSIONS |
| title_alt | ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ СПАЛЮВАННЯ БІОПАЛИВА: ВПЛИВ СКЛАДУ ПАЛИВА НА ЕМІСІЮ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН |
| title_full | ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION ON POLLUTANT EMISSIONS |
| title_fullStr | ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION ON POLLUTANT EMISSIONS |
| title_full_unstemmed | ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION ON POLLUTANT EMISSIONS |
| title_short | ENVIRONMENTAL ASPECTS OF BIOFUEL COMBUSTION: INFLUENCE OF FUEL COMPOSITION ON POLLUTANT EMISSIONS |
| title_sort | environmental aspects of biofuel combustion: influence of fuel composition on pollutant emissions |
| topic | biofuel fuel composition emissions sulfur oxides nitrogen oxides particulate matter environmental safety decarbonization. |
| topic_facet | biofuel fuel composition emissions sulfur oxides nitrogen oxides particulate matter environmental safety decarbonization. біопаливо склад палива емісія оксиди сірки оксиди азоту твердi частинки екологічна безпека декарбонізація. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/647 |
| work_keys_str_mv | AT shelesheyt environmentalaspectsofbiofuelcombustioninfluenceoffuelcompositiononpollutantemissions AT bednarskaís environmentalaspectsofbiofuelcombustioninfluenceoffuelcompositiononpollutantemissions AT syvachenkov environmentalaspectsofbiofuelcombustioninfluenceoffuelcompositiononpollutantemissions AT shelesheyt ekologíčníaspektispalûvannâbíopalivavplivskladupalivanaemísíûškídlivihrečovin AT bednarskaís ekologíčníaspektispalûvannâbíopalivavplivskladupalivanaemísíûškídlivihrečovin AT syvachenkov ekologíčníaspektispalûvannâbíopalivavplivskladupalivanaemísíûškídlivihrečovin |