Производители твердого биотоплива предлагают пеллеты из разнообразного сырья, произведенные с помощью различных технологий. Довольно часто упоминается об отсутствии в составе как-либо добавок или дополнительных клеящих веществ, этим фактом производитель или продавец указывает на стопроцентную экологичность своего продукта. Однако, не всегда наличие добавок в составе древесных пеллет дает право перенести их в разряд небезопасных. В качестве добавок в составе пеллет могут применены лигнин, крахмал, белковый клей, биомасло, суберин, бытовые отходы и наполнитель, угольную пыль, водоросли, глицерин и пр. Также практикуют использование смеси сырья не только разных пород, но и типов, к примеру: древесные опилки, рисовые отруби и рисовая солома, либо растительная биомасса и древесноугольная пыль. Применение разного рода добавок в производстве пеллет может изменить их технические параметры. На Днепропетровском биотопливном портале //pellets.dp.ua можно найти предложения древесной пеллеты со стандартизированным и авторским составом.
Влияние крахмальных клейстеров и белковых клеев на прочностные показатели древесных пеллет
Древесные отходы хвойных пород – одно из наиболее распространенных видов сырья для производства топливных пеллет. Отходы переработки древесины хвойных пород содержат лигнин и смолистые вещества в большом количестве, что позволяет получить твердое топливо с хорошими показателями прочности и истираемости иключительно путем прессования, без использования добавок: высвобождение лигнина происходит в процессе прессования. Содержание же лигнина в лиственных породах меньше, что негативно сказывается на механичекой прочности и плотности пеллет из них.
Производитель заинтересован в снижении себестоимости продукции, однако, стоимость сырья из хвойных пород несколько выше, нежели сырья древесины лиственных пород. Возможно использование технологии, при которой в составе твердого топлива (древесных пеллет) могут быть использованы специальные связующие добавки, способные улучшить технические показатели пеллет и снизить их себестоимость. В лаборатории Белорусского государственного технологического университета (БГТУ) был проведен эксперимент, заключающийся в сравнении качественных характеристик пеллет, полученных из древесины, модифицированной белковым клеем и крахмальным клейстером, а также пеллет без модификации состава. При этом древесные пеллеты с модифицированным составом включали органические добавки в соотношении всего от 0,1% – 0,5%:
- клей на основе белков крови – альбумин;
- клей на основе молочных белков – казеин;
- клей на основе коллагеновых белков – желатин;
- кукурузный крахмал;
- крахмальная патока;
- окисленный крахмал.
В ходе эксперимента было использовано сырье с одинаковыми исходными параметрами влажности, плотности и пр. Особое внимание уделялось прочностным показателям, поскольку при транспортировке в биг-бэгах, пеллеты, находящиеся в нижних слоях мешка, под воздействием веса верхних слоев и вибрации, частично рассыпались. Наилучшие результаты были получены в случаях с применением белкового клея, нежели крохмального клейстера: модификация состава пеллет альбумином и желатином (расход 0,5%) повысила прочность пеллет при изгибе практически в 2 раза. Наименьшие показатели разрушения модифицированных древесных пеллет (образование пылевидной фракции) были получены у пеллет с желатином – 0,29% и альбумином – 0,35% в составе.
Побочные продукты переработки торфа в составе древесных пеллет
В некоторых случаях в качестве упрочняющей добавки в состав древесных пеллет также можно использовать продукты химической переработки торфа.
В процессе окислительной деструкции и последующего кислотно-щелочного гидролиза торфа образуется до 30%-34% обогащенного органическими веществами твердого сухого остатка (от начальной массы), который, чаще всего, используется в ветеринарии для лечения, консерванта и БАДа в кормах, минерального удобрения на полях и пр. Содержание лигнина, целюллозы, би тума, а также гуминовых веществ в составе продукта переработки торфа позволяет использовать их в качестве модифицирующего элемента в формованном топливе (пеллетах).
Исследования влияния гуминовых веществ, содержащихся в продуктах переработки торфа, показали, что при использовании 0,3% в составе пеллет позволяет повысить прочность при изибе до 30%: предел прочности контрольного образца пеллет без добавок в составе 6,71 МПа, показатель предела прочности при изгибе пеллет с добавкой – 8,95 МПа; стойкость пеллет к истиранию повышается до 36% (по результатам тестов с лабораторным вибросепаратором).
Изменяя состав пеллет, можно не только повысить предел прочности при изгибе, износоустойчивость, повысить плотность и улучшить показатели теплотворности, повысить устойчивость к воздействию воды и пр., применение добавок в составе пеллет позволяет расширить сырьевую базу и открывает новые способы утилизации материалов. Тем не менее, модифицируя состав пеллет, следует обратить внимание, что мировой практике использования твердого биотоплива существует перечень ограничений для пеллет, связанный с выбросами окидов углерода, серы, азота и токсичних газов при горении.