熱解是生物質(zhì)分解的過(guò)程，可以自發(fā)進(jìn)行。具體來(lái)說(shuō)，就是將生物質(zhì)加熱到一定溫度，直到該過(guò)程由于其自身的熱釋放而以自熱模式進(jìn)行。托姆斯克理工大學(xué)的科學(xué)家在“ Journal of Thermal Analysis and Calorimetry”上發(fā)表的一篇文章中報(bào)道了這項(xiàng)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展將使生物燃料能源的生產(chǎn)資源效率更高和可行性更高。

科學(xué)家們報(bào)告了這類(lèi)生物質(zhì)，如松木屑、木屑、稻草和托姆斯克州Arkadievsky和Sukhovskoe礦床的兩種泥炭的研究結(jié)果。它們是該地區(qū)最常見(jiàn)的生物質(zhì)類(lèi)型，也是整個(gè)俄羅斯的典型生物質(zhì)。為了產(chǎn)生熱量和能量，TPU科學(xué)家將這些生物質(zhì)進(jìn)行了熱解，即在無(wú)氧環(huán)境中熱分解有機(jī)物質(zhì)的過(guò)程。

在世界范圍內(nèi)，有大量的有機(jī)物質(zhì)可用作生物燃料。這種燃料比傳統(tǒng)燃料更環(huán)保。然而，文章的共同作者布塔科夫研究中心的研究員Roman Tabakaev說(shuō)：“為了取代或僅僅是與化石有機(jī)原料競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)該使生物質(zhì)燃料的生產(chǎn)變得更加可行。”

從生物質(zhì)產(chǎn)生熱量的方法之一是熱解處理。熱解是許多現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)。盡管熱解已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間，但科學(xué)家并不同意該技術(shù)是否具有能源效率;一些人認(rèn)為這是一種無(wú)利可圖和浪費(fèi)的技術(shù)，因?yàn)樗枰哪芰縼?lái)分解有機(jī)物質(zhì)。 TPU研究人員進(jìn)行的研究表明，熱解釋放的熱量足夠用于維持過(guò)程本身。

在自熱過(guò)程中，反應(yīng)溫度通過(guò)其自身的熱釋放來(lái)維持。實(shí)際上它降低了過(guò)程的成本，提高了處理效率。自熱狀態(tài)是熱效應(yīng)的大小超過(guò)熱成本的過(guò)程。也就是說(shuō)，在生物質(zhì)分解時(shí)，應(yīng)該釋放比加熱它所需的更多的熱量。為了確定這些指標(biāo)的值 - 特定生物質(zhì)類(lèi)型的熱效應(yīng)和熱成本，作者進(jìn)行了熱重分析(TGA)和差熱分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室生物樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)處理。

“獲得的實(shí)驗(yàn)和分析數(shù)據(jù)表明，在Sukhovskoy礦床的秸稈、碎屑、鋸屑和泥炭的熱解過(guò)程中，釋放的熱量超過(guò)了加熱所需的熱量。對(duì)于來(lái)自Arkadievsky礦床的泥炭，熱效應(yīng)低于加熱成本，”Roman Tabakaev說(shuō)。

秸稈和木材的這種效果與熱解過(guò)程中纖維素、木質(zhì)素和半纖維素的分解過(guò)程有關(guān)。這些過(guò)程產(chǎn)生額外的熱量。在Sukhovskoy泥炭的熱解中，這種效果是由于纖維素、腐殖酸和富里酸的分解。因此，干燥秸稈樣品的接收熱量和用過(guò)的熱量之間的差異為 654.5千焦耳/千克(kJ / kg)，芯片為 282.0 kJ / kg，鋸末為 303.6 kJ / kg，Sukhovskoy泥炭為 275.3千克/千克。

“在文章中，計(jì)算顯示了組織這種自熱熱解的可能性。這一數(shù)據(jù)通過(guò)近期秸稈物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得到證實(shí)，這表明當(dāng)秸稈的溫度達(dá)到365°C時(shí)，其繼續(xù)上升而無(wú)需額外加熱，獨(dú)立地達(dá)到430℃。目前的任務(wù)是在自熱狀態(tài)下物理地進(jìn)行熱解，同時(shí)向反應(yīng)器連續(xù)供應(yīng)原料，為此我們現(xiàn)在正在創(chuàng)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，”科學(xué)家說(shuō)。