Технологические решения по утилизации жидких продуктов медленного пиролиза древесной биомассы

Abstract

Актуальность работы обусловлена возрастающим интересом к технологиям пиролиза биомассы для снижения углеродного следа процессов её переработки. Для повышения экономической и энергетической эффективности данных технологических решений необходимо максимально полное использование всех материальных и энергетических потоков, одним из которых является формирование жидких продуктов пиролиза (т. н. пиролизной жидкости, или бионефти). Цель: классификация и выделение технологических решений для утилизации жидких продуктов пиролиза древесной биомассы с определением уровня технической готовности. Методы: аналитический обзор тематических публикаций с использованием материалов баз данных РИНЦ, Scopus и Web of Science, уровень технической готовности оценивался согласно шкале TRL. Результаты. Идентифицированы, классифицированы и описаны основные методы утилизации пиролизной жидкости, получаемой в результате медленного пиролиза древесной биомассы. Представлен обзор технологических решений и научно-исследовательских работ в области утилизации жидких продуктов медленного пиролиза. Наиболее распространенными технологиями преобразования пиролизной жидкости с получением тепловой и/или электрической энергии являются прямое сжигание в горелках котлов и теплогенераторов, в камере сгорания газотурбинных двигателей, газификация с получением синтез-газа, а также использование в качестве топлива поршневых двигателей. Технологии получения химических продуктов и веществ разделяются на простые (получение компонент дорожного строительства, консерванта для древесины, фенолформальдегидных и омыленных смол и др.) и сложные, требующие комплексной многостадийной переработки. Установлено, что наибольшим уровнем технической готовности обладают технологии энергетического применения данного продукта, в то время как наибольшей экономической эффективностью обладают технологии химического применения, несмотря на относительно низкий уровень готовности. Коммерческие решения по утилизации пиролизной жидкости доступны в области её сжигания в горелках и дизель-генераторах.

The relevance of the article is caused by the growing interest in biomass pyrolysis technologies to reduce the carbon footprint of its processing. To increase the economic and energy efficiency of these technological solutions, it is necessary to maximize the full use of all material and energy flows, one of which is the formation of liquid pyrolysis products (the so-called pyrolysis liquid or bio-oil). The main aim of the research is determination of technological solutions for the disposal of liquid pyrolysis products of woody biomass with the determination of the level of technical readiness. Methods: analytical literature review of literature data using materials from the RSCI, Scopus and Web of Science databases; the level of technical readiness was assessed according to the TRL scale. Results. The main methods of utilization of the pyrolysis liquid obtained as a result of slow pyrolysis of woody biomass were identified, classified and described. A review of technological solutions and research works in the field of disposal of liquid products of slow pyrolysis was made. The most common technologies for converting a pyrolysis liquid to obtain thermal and/or electrical energy were direct combustion in burners of boilers and heat generators, in the combustion chamber of gas turbine engines, gasification to produce synthesis gas, and the use in piston engines as fuel. Technologies for obtaining chemical products and substances were divided into simple (obtaining components for road construction, wood preservative, phenol-formaldehyde and saponified resins, etc.) and complex, requiring complex multistage processing. It was established that the energy application of this product has the highest level of technical readiness, while the chemical application technologies have the highest economic efficiency, despite the relatively low level of readiness. Commercial solutions for the disposal of pyrolysis fluid are available in the field of combustion in burners and diesel generators.