Ресурсоэффективная технология комплексной переработки биомассы на основе низкотемпературного полифункционального каталитического преобразования для получения продукции энергетического назначения

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-79-00085

НазваниеРесурсоэффективная технология комплексной переработки биомассы на основе низкотемпературного полифункционального каталитического преобразования для получения продукции энергетического назначения

Руководитель Табакаев Роман Борисович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл

Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-402 - Гидроэнергетика, новые и возобновляемые источники энергии

Ключевые слова Экологически чистая энергетика, биомасса, термическая переработка, полифункциональный катализатор, высококалорийный газ, углеродный сорбент, автотермический режим переработки.

Код ГРНТИ44.31.35

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Загрязнение окружающей среды в последнее время становится всё более актуальной темой. Это обусловлено ускорением технического прогресса, неизбежно сопровождающимся ростом энергопотребления и как следствие вредными выбросами в окружающую среду, которые становятся причиной возникновения парникового эффекта, образования кислотных дождей, разрушения озонового слоя. Интенсивный рост населения планеты, наблюдаемый за последние десятилетия, и развитие промышленности значительно повышают энергопотребление, что приводит к необходимости перехода на экологически чистую энергетику, основанную на использовании возобновляемых источников энергии (ВИЭ). На протяжении нескольких десятилетий доля ВИЭ в мировом энергобалансе увеличивается с каждым годом. Более того, рассматриваются варианты полного перевода энергетики некоторых стран на ВИЭ. При этом особый акцент делается на биомассу, как один из наиболее распространенных и универсальных ресурсов. В настоящее время биомасса является наиболее используемым ВИЭ в энергетике. Однако по-прежнему отмечается, что нормативная себестоимость энергии, вырабатываемой на её основе, сопоставима с себестоимостью выработки энергии усовершенствованными угольными электростанциями, но уступает ветровым и геотермальным, а также ГЭС. Однако эта проблема может быть решена путем применения комплексных методов переработки биомассы, включающих не только выработку тепла или электричества, но и получение из биомассы ценных продуктов (например, углеродных сорбентов). Целью настоящей работы является теоретическое и экспериментальное обоснование параметров ресурсоэффективной технологии комплексной переработки биомассы на основе низкотемпературного полифункционального каталитического преобразования для получения продукции энергетического назначения. В качестве основополагающего метода НИР будет использован физический эксперимент, в дополнение к которому будут привлечены аналитические измерения на высокоточной приборной базе и численное моделирование. Научная новизна работы состоит в создании новой ресурсоэффективной технологии комплексной переработки биомассы на основе низкотемпературного полифункционального каталитического преобразования для получения продукции энергетического назначения. При этом впервые будут подобраны полифункциональные катализаторы, обеспечивающие повышение эффективности одновременно в нескольких направлениях (например, увеличение КПД переработки, снижение выхода ароматических смол, увеличение тепловыделения при термическом разложении, повышение удельной поверхности углеродного остатка); определены параметры реализации термического преобразования биомассы в автотермическом режиме за счет собственного тепловыделения; установлены структурные характеристики побочного продукта (углеродного остатка) после удаления природной темплатной фазы; рассчитана кинетика термического разложения биомассы в условиях добавления полифункциональных катализаторов. По результатам исследований планируется опубликовать 4 научные работы в журналах, индексируемых базами Scopus и Web of Science (2 из которых должны относиться к изданиям первого или второго квартилей Q1-2).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Табакаев Р., Ибраева К., Языков Н., Шаненков И., Дубинин Ю., Заворин А. The study of highly mineralized peat sedimentation products in terms of their use as an energy source Fuel, Volume 271, Номер статьи 117593, doi: 10.1016/j.fuel.2020.117593 (год публикации - 2020)
10.1016/j.fuel.2020.117593

2. Табакаев Р., Ибраева К., Кан В., Дубинин Ю., Рудмин М., Языков Н., Заворин А. The effect of co-combustion of waste from flour milling and highly mineralized peat on sintering of the ash residue Energy, Volume 196, Номер статьи 117157 (год публикации - 2020)
10.1016/j.energy.2020.117157

3. Астафьев А.В., Табакаев Р.Б., Языков Н.А., Заворин А.С. Теплофизическое обоснование пиролитической переработки возобновляемой биомассы за счет теплоты разложения Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов (год публикации - 2020)

4. Табакаев Р.Б., Алтынбаева Д.Б., Ибраева К.Т., Заворин А.С. Кинетические характеристики пиролиза биомассы Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, том 331, выпуск 12, страницы 117-130, DOI: 10.18799/24131830/2020/12/2945 (год публикации - 2020)
10.18799/24131830/2020/12/2945

5. Табакаев Р.Б., Астафьев А.В., Ивашутенко А.С., Языков Н.А., Заворин А.С. Изменение теплофизических характеристик биомассы с различной долей минерализации в процессе медленного пиролиза Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, том332, выпуск 3, С. 74–84 (год публикации - 2021)
10.18799/24131830/2021/03/3102

Публикации