Источник изображений: KIGAM
Разработанная технология получила название пиролиза в пламени плазмы (flame plasma pyrolysis). В отличие от традиционных методов переработки биомассы, она позволяет работать с сырьём, содержащим около 55 % влаги, без предварительной сушки или обезжиривания. Влажная кофейная гуща сразу подаётся в зону плазменного факела при атмосферном давлении.
Установка использует сжиженный нефтяной газ — смесь пропана и бутана — и сжатый воздух, создавая плазменное пламя с температурой 800–900 °C. При таком нагреве вода внутри частиц мгновенно испаряется, создавая внутреннее давление и вызывая микровзрывы, известные как «эффект попкорна». В результате одновременно происходят сушка, карбонизация и формирование пористой структуры. Таким образом, влага, которая обычно мешает пиролизу, в данном случае способствует протеканию процесса.
При оптимальных условиях масса исходного сырья уменьшалась на 83,3 %, а теплотворная способность полученного биоугля достигала 29,0 МДж/кг против 21,8 МДж/кг у исходной кофейной гущи. Этот показатель сопоставим с характеристиками антрацита. Доля связанного углерода увеличилась почти втрое — с 15,6 % до 46,2 %, а удельная поверхность материала выросла с 1,5 до 115,4 м?/г. По данным авторов, соединения серы удалялись практически полностью, что должно снижать выбросы оксидов серы при сжигании. Кроме того, процесс сопровождался минимальным образованием дыма и смолистых побочных продуктов.
По скорости новый метод значительно превосходит традиционные способы переработки влажной биомассы. Если гидротермальная карбонизация обычно занимает от одного до шести часов, а торрефикация требует десятков минут, то здесь весь процесс укладывается в полторы минуты. Исследователи полагают, что технология может применяться не только для кофейной гущи, которой в мире ежегодно образуется более 10 млн тонн, но и для других влажных органических отходов, включая пищевые отходы, осадки сточных вод и сельскохозяйственную биомассу.
Благодаря компактности и высокой скорости установки переработку можно будет организовывать непосредственно рядом с источниками отходов. Однако для промышленного внедрения технологии ещё потребуется дополнительная оптимизация оборудования и производственных процессов.
Источник: 3DNews
