Рациональное использование биомассы

Реальная возможность экономии традиционных топлив может быть достигнута в ближайшее время и на перспективу за счет утилизации отходов лесной, деревообрабатывающей, гидролизной, целлюлозно-бумажной промышленности, сельскохозяйственного производства (животноводства и птицеводства), осадков сточных вод, органических отходов ряда отраслей промышленности, в том числе пищевой, мясомолочной, а также твердых отходов коммунального хозяйства.

В энергетических целях древесина может использоваться в двух направлениях: непосредственное сжигание в топках и производство на ее основе твердого, жидкого и газообразного топлива. Для сжигания древесины разработаны и эксплуатируются на Братском лесоперерабатывающем и Котласском целлюлозно-бумажном комбинатах высокопроизводительные агрегаты (до 75 т/ч). В 1980 г. за счет сжигания только коры было замещено около 600 тыс. т у. т.

Начато производство топливных брикетов из отходов дерево­обрабатывающей промышленности - опилок, стружки, древесной пыли, технологической щепы и разных видов малоценной древесины, не используемых до последнего времени в промышленности. Такое производство позволит превратить неиспользуе­мое сырье, вывозимое на свалку, в продукцию народнохозяйственного назначения.

В настоящее время научно-исследовательский институт лесной промышленности разработал технологию и подобрал эффективное оборудование для производства брикетов, при этом топливные брикеты из древесных отходов близки по свойствам к торфяным и угольным.

Ресурсами для газогенераторных установок могут служить древесные отходы, в настоящее время используемые в качестве топлива во многих промышленных котельных лесопильной подотрасли. Газогенераторные установки позволяют увеличить мощность промышленных котельных, тепловая энергия которых на многих предприятиях в связи с организацией сушки пиломатериалов, является дефицитной. Основным видом топлива для га­зогенераторов могут служить окорки древесины, которые не используются котельными из-за большой влажности.

В условиях леспромхозов и лесхозов генераторный газ может использоваться в качестве топлива для газовой котельной, пред­назначенной для отопления и горячего водоснабжения жилых домов лесорубов.

В настоящее время интенсивные исследования в области газификации биомассы (древесные и растительные отходы, лигнин, твердые бытовые отходы) и разработки газогенераторов различных типов ведутся в Лесотехнической Академии, Академии коммунального хозяйства.

В промышленном теплоснабжении используется лигнин — крупнотоннажный отход гидролизной и целлюлозно-бумажной промышленности. На большинстве заводов лигнин все еще вывозится на свалки-отвалы. Лигнин как котельное топливо полностью используется в системе лесной промышленности.

К настоящему времени сформированы три основных направления производства энергетического топлива из лесного и растительного сырья: гидролиз с получением спиртов; получение синтетической нефти; пиролиз с получением пиролитического топлива и газа.

Спирты (этиловый и метиловый), получаемые из древесины, представляют значительный интерес как энергетическое топливо, а так же, как сырье для микробиологической промышленности, производящей кормовые белки, аминокислоты и др. Синтез метанола на основе биомассы в стране ни в промышленном, ни в опытно-промышленном масштабах не проводят. Этиловый спирт получают в промышленном масштабе путем гидролиза целлюлозосодержащего растительного сырья. При гидролизе 1 т сухого древесного сырья производят порядка 200 л этилового спирта.

Получение синтетической нефти, газообразного и жидкого топлива из растительного сырья находится еще в лабораторно-исследовательской стадии несмотря на то, что газообразное топливо получали в газогенераторах еще в 30-е годы XX в. В период 1955—1960 гг. вырабатывалось до 35 млрд м³ газа в год. Газификация древесных отходов в газогенераторах небольшой мощности может представлять интерес в связи с возможностью их использования на месте, поскольку заготовка и обработка древесины происходит в местах, удаленных от централизованного энергоснабжения.

Особую роль в системе ВИЭ отводят органическим отходам сельскохозяйственного, промышленного производства, а также органическим отходам коммунально-бытового сектора.

Отходы сельскохозяйственного производства (пожневые остатки, побочные продукты переработки сырья и т. д.) составляют ежегодно миллионы тонн, и их можно рассматривать как достаточно крупный источник энергии. При переработке 100 млн т соломы может быть получено до 10 млн т жидкого топлива (этилового спирта), 1 млн т кормовых дрожжей, а из отходов переработки - до 15 млрд м³ метана, что в сумме может обеспечить экономию органического топлива в размере до 24 млн т у. т. в год. Одновременно будет возвращено в почву около 1,5 млн т высококачественных удобрений.

Отходы животноводства составляют ежегодно до 220 млн т (по сухому веществу), что эквивалентно 50...60 млрд м3 товарно­го метана и около 100 млн т минеральных удобрений.

Биогазовая установка (БГУ) предназначается для выработки горючего газа, состоящего на 70...80 % объема из метана (СН4) и на 20...30 % объема из С02, а также высококачественного удобрения. Производимый в БГУ горючий газ по своей теплотворной способности (5...6 тыс. ккал/м3) сопоставим с керосином, углем и бутаном, будучи в 1,5—3 раза дешевле их по стоимости и экологичнее. С помощью БГУ не только производится необходимое топливо, но и утилизируются разнообразные хозяйственные отходы (навоз и стоки животноводческих объектов, отходы жилой зоны, растениеводства), вследствие чего делаются ненужными очистными сооружения, а также другие меры, связанные с защитой окружающей среды.