Совместная переработка отходов в комбинированные топливные брикеты, содержащие целлюлозу и синтетические полимеры
В.А. Рыжиков, О.А. Ерохина, Э.Л. Аким, П.В. Луканин
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 1, сс. 30—38
Скачать PDF
Состояние вопроса. На сегодняшний день в России и мире переработка промышленных отходов является очень актуальной задачей, решение которой позволит осуществить переход к низкоуглеродной циркулярной биоэкономике и снизить углеродный след от антропогенного воздействия. Целью исследования является разработка технологии переработки и утилизации отходов целлюлозно-бумажной промышленности, содержащих синтетические полимеры, путем их совместного использования в виде топливных комбинированных брикетов второго поколения, состоящих из твердых древесных отходов и отходов производства ламинированной бумаги, с последующей утилизацией в котельной установке с низкотемпературной вихревой топкой в целях снижения до минимума вреда для экологической составляющей окружающей среды и повышения максимальной энергетической и экономической эффективности промышленных предприятий.
Материалы и методы. Для реализации поставленной цели использованы следующие методы экспериментального исследования: изучение свойств термопластичности синтетических полимеров и влагопластичности полимерных компонентов древесины в процессе формирования брикета; определение эмпирическим путем оптимальной композиции комбинированного брикета и свойств полученного брикета с использованием муфельной печи и калориметрической установки.
Результаты. Представлены результаты проведенных исследований, в частности полученные значения плотности, прочности и теплоты сгорания изготовленного брикета при различных композициях исходного сырья. Определена оптимальная композиция сырья в топливном брикете как соотношение 50 % твердых древесных отходов и 50 % отходов производства ламинированной бумаги. Рассчитана итоговая плотность (составила 1036 кг/м3), среднее значение низшей теплоты сгорания топлива (19 МДж/кг), а также прочность на сжатие 4,5 МПа при давлении на поперечное сечение брикета.
Выводы. Полученные в ходе проведения работы топливные брикеты имеют высокие показатели по плотности, прочности и теплоте сгорания топлива. Инновационная технология переработки древесных отходов и отходов упаковочной ламинированной бумаги позволит снизить до минимума вред для экологической составляющей окружающей среды и повысить максимальную энергетическую и экономическую эффективность промышленных предприятий. Использование полученного топлива и технологии его производства позволит снизить нагрузку на полигоны с до сих пор не утилизируемыми отходами и использовать полученную энергию топлива на собственные нужды.
1. Умнов В.А., Коробова О.С., Скрябина А.А. Углеродный след как индикатор воздействия экономики на климатическую систему // Вестник РГГУ. Сер. Экономика. Управление. Право. – 2020. – № 2. – С. 85–93. DOI: 10.28995/2073-6304-2020-2-85-93.
2. Improved yield of carbon fibres from cellulose and kraft lignin / A. Bengtsson, J. Bengtsson, C. Olsson, et al. // Holzforschung. – 2018. – Vol. 72. – P. 1007–1016.
3. Вирт А. Дэвид. Глобальное управление в сфере изменения климата. Парижское соглашение: новый компонент климатического режима ООН // Вестник международных организаций: образование, наука, новая экономика. – 2017. – № 12(4). – С. 185–214.
4. Akim E.L., Mandre Yu.G., Pekarets A.A. Changes in the relaxation state of polymeric components of wood during its high-temperature biorefining // Khimicheskie volokna. – 2019. – No. 3. – P. 14–18.
5. Energy, land-use and greenhouse gas emissions trajectories under a green growth paradigm / Detlef P. van Vuuren, Elke Stehfest, David E.H.J. Gernaat, et al. // Global Environmental Change. – 2017. – Vol. 42. – P. 237–250.
6. Совместная переработка отходов картонно-бумажной макулатуры, содержащих целлюлозу и синтетические полимеры, и твердых древесных отходов, входящих в состав топливного брикета / В.А. Рыжиков, Э.Л. Аким, О.А. Ерохина, А.А. Пекарец // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: материалы VII Междунар. науч.-техн. конф. им. проф. В.И. Комарова, Архангельск, 14–16 сентября 2023 г. / Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова». – Архангельск, 2023. – С. 65–69.
7. Упруго-релаксационные свойства древесины лиственницы и их роль при получении древесных и древесно-угольных брикетов / А.А. Пекарец, О.А. Ерохина, В.В. Новожилов и др. // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2020. – № 1(373). – С. 200–208. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-200-208. – EDN WVFHPC.
8. Hansen E., Panwar R., Vlosky R. The Global Forest Sector: Changes, Practices and Prospects. – NY: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2017. – P. 462.
9. Forest Products Annual Market Review 2021–2022. – UNECE. – 70 р.; Forest Products Annual Market Review 2019–2020 – Forestry and Timber. – UNECE. – 82 p.
10. Ежегодный обзор рынка лесных товаров, 2018–2019 годы. – Женева: ЕЭК ООН, 2020. – 173 с.
11. Померанцев В.В. Топки скоростного горения для древесного топлива / М-во тяжелого машиностроения СССР; Главкотлотурбопром.; Центр. науч.-исслед. ин-т им. И.И. Ползунова. – М.; Л.: Ленингр. отд-ние Машгиза, 1948 (Л.: тип. «Профинтерн»). – 74 с.
12. Тринченко А.А., Парамонов А.П. Внедрение низкотемпературного вихревого сжигания для энергетического использования каменных углей // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. – 2015. – № 4(231).
13. Румак В.С., Умнова Н.В. Диоксины и безопасность биосистем: результаты натурных исследований // Жизнь Земли. – 2018. – Т. 40, № 3. – С. 308–320.