Pyrolys, en process av biomassanedbrytning, kan organiseras automatiskt. Specifikt, det räcker att värma biomassa till en viss temperatur tills processen fortsätter i autotermiskt läge på grund av dess egen värmeavgivning. Denna teknik har rapporterats av forskare från Tomsk Polytechnic University i en artikel publicerad i Journal of Thermal Analysis and Calorimetry . Utvecklingen av denna teknik kommer att göra energiproduktion av biobränslen mer resurseffektiv och genomförbar.

Forskarna rapporterar resultat för sådana typer av biomassa som tallsågspån, träflis, sugrör, och två typer av torv från Arkadievsky- och Sukhovskoe-avlagringarna i Tomsk Oblast. De är de vanligaste typerna av biomassa i regionen och typiska för Ryssland som helhet. För att generera värme och energi, TPU-forskare utsatte ingångarna för pyrolys, processen för termisk nedbrytning av organiskt material i en syrefri miljö.

Över hela världen, det finns en enorm mängd organiskt material som kan användas som biobränsle. Sådant bränsle är mycket mer miljövänligt än traditionella bränslen. Dock, medförfattare Roman Tabakaev, en forskare vid Butakov Research Center, säger, "Att ersätta eller bara konkurrera med fossila organiska råvaror, bränsleproduktion ur biomassa borde bli mer genomförbar."

Ett av sätten att producera värme från biomassa är pyrolytisk bearbetning. Pyrolys är grunden för många moderna tekniker. Trots att pyrolys har varit känt under lång tid, forskarna är inte överens om huruvida tekniken är energieffektiv; vissa anser att det är en olönsam och slösaktig teknik, eftersom det kräver energi för att bryta ner organiskt material. Studien som TPU-forskarna gjort visar att värmeavgivningen från pyrolys kan användas för att underhålla själva processen.

I autotermiska processer, reaktionstemperaturen upprätthålls genom sin egen termiska frisättning. Det minskar praktiskt taget kostnaden för processen, öka effektiviteten i behandlingen. En autotermisk regim är en process där storleken på den termiska effekten överstiger de termiska kostnaderna. Det är, vid nedbrytning av biomassa, mer värme bör frigöras än vad som krävs för att värma det. För att identifiera värdena för dessa indikatorer – värmeeffekten och värmekostnaderna – för specifika biomassatyper, författarna genomförde termogravimetriska (TGA) och differentiella termiska analyser, och även experimentellt bearbetade biomassaproverna.

"De experimentella och analytiska data som erhållits indikerar att under pyrolysen av halm, pommes frites, sågspån och torv från Sukhovskoy-fyndigheten, mängden värme som frigörs är mer än vad som krävs för uppvärmning. När det gäller torv från Arkadievsky-fyndigheten, den termiska effekten var mindre än kostnaden för uppvärmning, säger Roman Tabakaev.

Denna effekt för halm och trä är förknippad med processerna för nedbrytning av cellulosa, lignin, och hemicellulosa under pyrolys. Dessa processer genererar ytterligare värme. När det gäller Sukhovskoy torv, denna effekt beror på nedbrytningen av cellulosa, humus- och fulvinsyror. Således, skillnaden mellan mottagen och förbrukad värme för torkade halmprover var +654,5 kilojoule per kilogram (kJ / kg), för chips - +282,0 kJ / kg, för sågspån - +303,6 kJ / kg, för Sukhovskoy torv - +275,3 kJ / kg.

"I artikeln, beräkningarna visar möjligheten att organisera en sådan autotermisk pyrolys. Dessa data bekräftas av resultaten från de senaste fysiska experimenten med halm, som visade att när temperaturen på halmen når 365°C, den fortsätter att stiga utan ytterligare uppvärmning, oberoende av, till 430° C. Vår nuvarande uppgift är att fysiskt utföra pyrolys i en autotermisk regim med kontinuerlig tillförsel av råmaterial till reaktorn, för vilken vi nu skapar en experimentell installation, säger forskaren.