18 мая 2026, 22:29

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) подобрали оптимальные составы твердого пеллетированного топлива на основе отходов деревообрабатывающих и промышленных предприятий, а также отработанных масел. Пилотные испытания показали, что такие топливные составы на 7-8 % эффективнее отдают тепло, устойчивы к влаге и экологичны. В будущем биотопливо можно будет использовать для отопления в бытовых котлах и на малых ТЭЦ.

В состав топливных пеллет вошли твердые бытовые и промышленные отходы (древесные опилки и картон), а также жидкие горючие добавки — отработанное моторное и рапсовое масла.
«Смешивая компоненты в разных соотношениях, мы получили несколько десятков вариантов составов пеллет, которые в дальнейшем тщательно изучили на ударопрочность, твердость, устойчивость к тряске и поглощению влаги, особенности горения таких составов (время зажигания, длительность горения, концентрации вредных газов), а также рассчитали экономическую целесообразность их использования», — рассказала руководитель исследования, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Галина Няшина.
Особое внимание авторы уделили механическим характеристикам — плотности, твердости и ударопрочности — при транспортировке композиционных пеллет важно сохранить целостность топлива, так как это напрямую влияет на эффективность его эксплуатации. Также они изучили состав твердых и газообразных продуктов горения пеллетированного топлива.
По результатам экспериментальных исследований ученые провели комплексный многокритериальный анализ (MCDA), который учитывал сразу несколько параметров: физико-механические свойства, характеристики зажигания и горения, затраты на сырье, производство и транспортировку композиционных пеллет.
Исследователи установили, что добавление картона в состав пеллет почти в два раза увеличивает их твердость по сравнению с пеллетами без добавок. Образцы трехкомпонентных пеллет, в которые помимо опилок и картона было добавлено масло, продемонстрировали рост показателя твердости на 31-71 % по сравнению с обычными гранулами. Добавление масел в состав биогранул также позволило снизить влагопоглощение на 7-19 %, что предотвращает процессы разложения и гниения при хранении и транспортировке смесевых пеллет, и увеличить теплотворную способность пеллет на 11-18 % по сравнению с образцами древесных образцов. Кроме того, добавление масла ускоряет воспламенение: время зажигания сокращается до 56 %.
«Пилотные испытания показали, что исследуемые составы пеллет позволяют снизить расход топлива и повысить эффективность сгорания. Наиболее перспективными оказались два состава: W70C30 (70 % опилок и 30 % картона) — это простая и прочная композиция, и W+C+WMO5 (67,5 % опилок, 27,5 % картона и 5 % отработанного моторного масла) — оптимальный состав с балансом между энергоемкостью, устойчивостью к влаге и экологичностью. Их комплексный показатель эффективности оказался на 7-8 % выше, чем у обычных древесных пеллет», — отметила Галина Няшина.
Исследования выбросов антропогенных газов при сжигании смесевых пеллет показали, что композиции из картона снижали выбросы оксидов азота и серы на 9-25 % по сравнению с древесными пеллетами без добавок. При сжигании большинства составов пеллет концентрации выбросов остаются в рамках предельно допустимых концентраций, при условии контроля доли масла в составе.
В дальнейшем авторы планируют сконцентрироваться на тщательном исследовании вредных выбросов, безопасной утилизации и переработке золы, а также проверят, как композиционные пеллеты ведут себя при длительном хранении в разных условиях.
Работа проведена при поддержке Российского научного фонда.

Источник: Минобрнауки РФ