Didžiausia pramonės klaida. Metų metus jie mokėjo, kad atsikratytų „aukso kasyklos“ ()
Bioenergetikos pramonė: problema, kuri gali tapti vertingu ištekliu.
© Lldenke (CC BY 3.0) | https://en.wikipedia.org/wiki/Pitch_(resin)#/media/File:McKittrick_Tar_Seep_North_of_Highway_58.jpg
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Bioenergetikos sektorius jau daugelį metų susiduria su kebliu šalutiniu produktu, kuris labiau priminė problemą nei žaliavą. Ši lipni, toksiška medžiaga kėlė iššūkių tiek ekologams, tiek ekonomistams. Vis dėlto dabar aiškėja, kad didžiausias galvos skausmas gali tapti svarbiausiu privalumu. Naujas požiūris į biomasės pirolizės atliekų perdirbimą atveria netikėtas galimybes: vietoje brangios utilizacijos įmonės gali gauti papildomų pajamų iš medžiagos, kuri iki šiol generavo vien išlaidas. Ar tai reiškia tikrą proveržį atliekų tvarkyme?
Kas yra bio-derva?
Aukštatemperatūrinės biomasės pirolizės metu neišvengiamai susidaro šalutinis produktas – bio-derva. Ji laikyta nereikalinga atlieka dėl savo sudėtingos cheminės struktūros, didelio klampumo ir lakiųjų junginių gausos. Paprastai ji sudaro 10–20 % visos produkcijos perdirbant augalų likučius ar medieną. Įdomu tai, kad cheminė jos sudėtis yra gana vertinga: 60–70 % sudaro anglis, pelenų kiekis nesiekia 1 %, o didžiąją dalį masės sudaro aromatiniai junginiai. Tačiau praktikoje ši medžiaga užkemša vamzdynus ir kelia pavojų aplinkai, todėl įmonės iki neseniai turėjo mokėti už jos saugią utilizaciją.
Naujas sprendimas – polimerizacija
|
Lūžiu tapo polimerizacijos procesas, kuris pavojingą atlieką paverčia vertingu produktu. Esminę reikšmę čia turi deguonies turintys junginiai, ypač karbonilo grupės ir furaniniai žiedai. Iš jų išsiskiria furfuralas – ypač efektyvi polimerizacijos medžiaga. Procesui itin svarbios sąlygos: pavyzdžiui, temperatūros didinimas nuo 200 iki 500 °C sumažina biokuro išeigą daugiau nei 49 %, o šildymo greičio padidinimas – daugiau nei 30 %. Inžinieriai gali valdyti procesą reguliuodami reakcijos sąlygas, iš anksto oksiduodami bio-dervą, naudodami cheminius aktyvatorius arba įvesdami heteroatomų priemaišas.
„Bio-dervos polimerizacija – tai ne tik atliekų perdirbimas, bet ir naujas etapas kuriant tvarius anglies pagrindu pagamintas medžiagas“, – pabrėžia Yuxuan Sun.
Kam galima panaudoti naują medžiagą?
Iš bio-dervos pagamintas biokuras pasižymi didesniu anglies kiekiu ir mažesniu peleningumu nei tradiciniai variantai. Tai atveria kelią pažangiems pritaikymams: nuo vandens ir oro valymo nuo sunkiųjų metalų bei CO₂ adsorbcijos iki elektrodų gamybos superkondensatoriams, katalizatorių tvariose pramoninėse reakcijose ar švaresnio kuro su sumažinta azoto ir sieros oksidų emisija. Pavyzdžiui, tyrimuose gautas porėtas aktyvuotos anglies produktas iš bio-dervos pasiekė net 3095 m²/g specifinį paviršių ir 351 F g⁻¹ talpą – tai parametrai, prilygstantys geriausioms komerciškai prieinamoms medžiagoms.
Ekonominė nauda taip pat akivaizdi. Vieno kilogramo bio-dervos perdirbimas gali atnešti nuo 1,64 JAV dolerio iki 2,38 JAV dolerio pelno. Pramoniniu mastu tai reikštų milijoninius pelnus iš medžiagos, kuri iki šiol reiškė tik sąnaudas.
„Mūsų apžvalga rodo, kad bio-dervos pavertimas biokuru ne tik išsprendžia techninę problemą bioenergetikos pramonei, bet ir atveria kelią aukštos pridėtinės vertės anglies pagrindo medžiagų gamybai“, – teigia Zonglu Yao.
Iššūkiai ir perspektyvos
Prognozės, ypač Kinijos rinkai, rodo didelį potencialą. Biokuro naudojimas kaip kuro šaltinio galėtų sumažinti anglies ekvivalento suvartojimą 14 %, o CO₂ emisijos mažinimas iki 2030 m. duotų papildomą 2,4 mlrd. JAV dolerių ekonominę naudą. Tačiau kliūčių netrūksta: sudėtinga bio-dervos cheminė sudėtis apsunkina polimerizacijos kontrolę, o didelio masto gamybos pavyzdžių kol kas nėra. Mokslininkai ieško sprendimų pasitelkdami mašininį mokymąsi ir kompiuterines simuliacijas, tačiau būtini tolesni tyrimai, nagrinėjant reakcijų mechanizmus bei įvertinant toksikologinę riziką.
Apibendrinant galima pasakyti: technologija, leidžianti bio-dervą paversti biokuru, turi realių šansų tapti svarbia žiedinės ekonomikos grandimi energetikoje. Užuot kūrusi atliekas, bioenergetikos pramonė galėtų tiekti vertingas žaliavas kitoms ūkio šakoms.
