МОСКВА, 10 июн – РИА Новости. Ученые из Томска проанализировали то, как форма опилок влияет на скорость их сгорания и сделали их более привлекательными для использования в качестве замены для угля и других видов ископаемого топлива. Результаты их экспериментов были опубликованы в журнале Fuel.
«
"Использование древесной биомассы решит сразу несколько проблем теплоэнергетики. Кроме снижения концентраций опасных оксидов серы и азота, выделяющихся при горении угля, срок службы оборудования и его надежность повысятся. Это связано со снижением загрязнения поверхностей топки при сжигании древесины", – поясняет Семен Сыродой из Томского политехнического университета.
За последние годы ученые и инженеры создали несколько технологий производства биотоплива, некоторые из которых сегодня применяются на практике. Как правило, сырьем для их производства служат соя, рапс и многие другие быстрорастущие злаки, чья биомасса ферментируется при помощи химикатов или бактерий и трансформируется в этанол и другие виды спиртов.
Некоторые экологи, просчитав все выбросы СО2 и других парниковых газов, произведенных во время выращивания биотоплива, сегодня считают переход на такие виды топлива малоцелесообразным.
Это связано с тем, что климатический ущерб от вырубки лесов под плантации культур, из которых готовят биодизель или спирты, часто превышает пользу от частичного отказа от ископаемых видов топлива. Другие ученые, наоборот, не обнаружили таких проблем и признали биотопливо "нейтральным" с климатической точки зрения.
По этой причине ученые сегодня активно пытаются найти "альтернативные" источники биотоплива, которые будут производиться не ради замены нефти, газа и угля, а в качестве побочного продукта при работе деревообрабатывающих или иных промышленных предприятий.
Как передает пресс-служба Российского научного фонда, ученые из Томского политехнического университета предлагают использовать для этих целей древесные опилки особой формы, сгорающие максимально быстро при попадании в печь ТЭС или ТЭЦ.
Их идея основывается на простой закономерности – скорость горения любого материала, в том числе угля и древесины, зависит от того, как много его молекул может контактировать с кислородом в любой момент времени. Соответственно, чем больше площадь поверхности, число и объем пор в угле или древесине, или же однороднее смесь из газа и воздуха, тем лучше и быстрее они сгорят.
По этой причине топливо или перемалывают на мельчайшие частицы у, или же распыляют его и перемешивают с воздухом, выпуская в таком виде в топку для повышения КПД электростанций или систем обогрева помещений. С древесиной или опилками это сделать заметно сложнее, так как их измельчение и дробление требует серьезных трат энергии.
Сыродой и его коллеги выяснили, как подобные проблемы можно преодолеть, проведя серию экспериментов на небольших кусочках древесины разной формы, а также создав "трехмерную" математическую модель, описывающую процесс ее горения.
Идея провести подобные расчеты появилась у них после того, как ученые заметили, что в процессе измельчения на поверхности древесных частиц образуются мелкие трещины и каналы. Эти структуры, как предположили исследователи, могут значительно увеличить площадь поверхности и ускорить горение.
Они проверили эту идею, выточив канавки разной толщины и глубины на поверхности древесных кубиков и проследив за их горением при помощи высокоскоростной видеокамеры. Эти опыты подтвердили их подозрения и показали, что опилки, на чьей поверхности присутствовало четыре канавки особой формы, сгорали быстрее остальных.
Используя эти данные, российские ученые создали математическую модель, которая позволяет просчитать скорость горения и его оптимальные параметры для опилок произвольной формы и размеров. Как надеются исследователи, эти формулы помогут древесному биотопливу потеснить уголь на рынке энергоносителей и замедлить рост выбросов парниковых газов, а также вредных соединений серы и прочих токсинов, в атмосферу.