Пелети і брикети з опалого листя?

Чому б і ні!

В Європі листя дерев і кущів, траву, гілки та іншу рослинну біомасу, зібрану після санітарних прибирань парків, вулиць, вздовж автомобільних і залізних доріг використовують в основному як компост, з якого отримують добриво для внесення в ґрунт. У цьому бізнесі в ЄС, зокрема у ФРН, дуже велика конкуренція і часто виникають проблеми зі збутом.

І тому в деяких випадках доводиться ще й доплачувати за утилізацію компосту. У зв'язку з цим на початку 2000-х років ідея використовувати таку рослинну біомасу як тверде біопаливо у вигляді пелет або брикетів була зустрінута з ентузіазмом, адже запихати оберемок листя в топку котла дуже клопітно, а головне - абсолютно неефективно. У 2003 році підприємець з Баварії Ханс Вернер запатентував технологію переробки листя та трави в пелети. А в 2006 році він отримав під цей патент субсидії від уряду федеральної землі Баварія.

Співвиконавцем і науковим супроводжуючим проекту Florafuel-Projekt виступив Університет Бундесверу (військовий університет) в Мюнхені.

Давно відомо, що листя, трава та інші стеблові рослини - невідповідний матеріал для спалювання в котлах: дуже високий вміст калію і хлору в них викликає зашлакування теплообмінних поверхонь котельного обладнання та швидку корозію. А зольність перевищує всі допустимі показники DIN EN 14961-6. Наприклад, в результаті тестування пелет з листя було з'ясовано, що вміст золи в них доходить до 30%! Тому Баварський центр технологій і підтримки підприємництва в м. Штраубинг видав висновок, в якому сказано, що подібні пелети не можуть використовуватися в Німеччині в якості біопалива та підлягають утилізації. Причиною високої зольності листя є в першу чергу велика кількість піску, землі і різного дрібного пилу, що потрапляють в пелети з листям.

Пані Шледерер, доктор технічних наук з вищезгаданого військового університету, запропонувала ряд рішень, що забезпечують зниження зольності біомаси з листя і трави. В першу чергу листя необхідно ретельно промити в спеціалізованій ванні, обладнаної роликами, напівзанурені в воду. Ролики як би пресують і перемішують біомасу в проточній воді, після чого листя відкидають на сито, і пісок і інші сторонні домішки відсіваються через нього. Перед ванною встановлений спеціальний запатентований подрібнювач, який доводить біомасу до кінцевої фракції максимум 5 см і усуває попрілість і зжужмленість листя. При використанні звичайних подрібнювачів листя збиваються в грудки і їх промивка та гранулювання неможливі. Після першого подрібнення і промивання листя пропускають через другий подрібнювач, на виході з якого виходить вже дрібна фракція - до 1 см. З неї в шнековом сепараторі механічним шляхом віджимається вода, вологість біомаси доводиться до 54-57%. Таким чином, з біомаси вимивається до 90% з'єднань калію і хлору і до половини вмісту сірки і азоту.

Зробимо невеликий відступ від теми. Високий вміст різних поживних речовин (солей) у відходній воді дозволяє використовувати її для удобрення грунту. Опале листя в парках і скверах міст збагачують грунт органічними речовинами, забезпечують його сприятливу структуру, при розкладанні листя в грунт надходять поживні мінеральні речовини, тому багато вчених не рекомендують прибирати листя в паркових та інших зелених зонах міст, щоб уникнути деградації ґрунту. Якщо ж ці листя збирати для використання в енергетичних цілях, а в грунт вносити воду, яка залишається після їх промивання і подрібнення, виходить по суті той же ефект, що описаний вище, і не порушується природний баланс, грунт не деградує. До речі, листя, залишене на грунті або зібране на звалищах, в процесі перегнивання і розкладання виділяють в атмосферу метан, який викликає парниковий ефект у багато разів активніше, ніж вуглекислий газ.

А при спалюванні пелет з листя в атмосферу потрапляє та кількість вуглецю, яка була поглинута рослиною з атмосфери протягом останнього літа. Таким чином, використання опалого листя в якості сировини для виготовлення біопалива забезпечує позитивний екологічний ефект.

Але повернемося до лінії гранулювання листя. Біомаса, отримана в результаті обробки в другому подрібнювачі, накопичується в бункері, з якого транспортером подається в спеціальну сушильну камеру floradry Smart (про неї ми розповімо в наступній публікації в «ЛПІ»). Після сушіння сировина подається на прес-гранулятор і далі фасується. В кінцевому підсумку виходять гранули, характеристики яких співпадають з характеристиками деревних гранул (табл. 1), за винятком зольності, яка у гранул з листя досягає 12%, тобто трохи вище, ніж регламeнтованого нормами DIN EN 14961-6 для недеревних гранул (з соломи, лушпиння соняшника та т. п.). Це зовсім некритично при спалюванні подібних пелет в спеціальних котлах, призначених для пелет з різною рослинною (недеревної) біомаси. А якщо листя змішувати в певній пропорції з опилом, то вміст золи можна довести до рівня вимог, які пред'являються до індустріальних гранул.

Табл 1

Цікавий досвід брикетування опалого листя в Великобританії. Пітер Моррісон з м Бірмінгем встановив, що найкращі результати при горінні дає склад з 70% листя і 30% воску, в якому віск не тільки виступає як сполучний матеріал (втім, сполучною може бути і клейстер з борошна), але і служить для підвищення загальної теплоти згорання брикета, яка порівняно з теплотворною високоякісного вугілля: до 27,8 МДж / кг. Подібні брикети горять краще і довше, ніж деревні (один брикет горить 2-3 години), добре підпалюються без використання рідин і скіп для розпалювання. Пітер Моррісон заснував компанію Bio Fuels International і запатентував товарний знак для своїх брикетів Leaf Log (один брикет довжиною 28 см важить 1,2 кг, упаковку з 12 брикетів пропонують на сайті компанії за 25 фунтів стерлінгів), якими успішно торгує не тільки у Великобританії, але і в ЄС. Для збору листя організовані спеціальні пересувні і стаціонарні пункти. Г-н Моррісон уклав договори з низкою подібних пунктів, а також з парками, міськими та лісовими господарствами. Зусилля Моррісона і його соратниці - пані Уормінгтон були винагороджені: у 2008 році вони завоювали премію 40 тис. Фунтів стерлінгів від Shell UK за перспективну ідею в сфері просування «зеленої» енергетики та утилізації відходів. Крім того, вони отримали кошти від спонсорів для просування технології Leaf Log за межі Британії.

У Великобританії загальна вага всіх опалих за один осінній період листя оцінюється в 1 млн т, в одному тільки м. Бірмінгем і околицях збирають 16 тис. т листя в рік. І все це вивозиться на сміттєзвалища. У Росії кілька років тому Новосибірський державний архітектурно-будівельний університет провів оцінку можливості отримання твердого біопалива з опалого листя в умовах м. Новосибірська. Оцінка дала наступні результати: в парках збирають 3230 т опалого листя (19%); на бульварах в скверах і в подібних зелених насадженнях - 4760 т (28%), в зелених зонах обмеженого користування - 9010 т (53%).

Хімічний склад води після промивання листя і основних видів добрива

А як йдуть справи у наших сусідів? У 2013 році на Україні вчені Дніпровського університету екології та транспорту за результатами досліджень, проведених в університетській екологічної лабораторії, рекомендували використовувати брикети з листя в якості дешевого палива для опалення приватних домогосподарств, особливо в сільській місцевості. Експерт національного екологічного центру України (НЕЦУ), доцент Максим Сорока пояснює, на підставі чого було прийнято це рішення. Якщо просто спалювати опале листя, як це в більшості випадках і робиться, то в результаті горіння утворюється величезна кількість альдегідів, оцтової кислоти, фенолів. Зовсім інша картина при спалюванні спресованого листя в топці котла, коли є піддув, постійний приплив кисню, що забезпечує високу температуру горіння. В цьому випадку продуктів згоряння виходить майже стільки ж, скільки при спалюванні деревини (правда, трохи більше СО і оксиду азоту).

У середній школі № 6 м.Кобрина (Білорусь) під керівництвом директора школи І. Лахуті школярі за кресленнями, які взяті з Інтернету, виготовили установку, в якій попередньо подрібнене листя змішують у певній пропорції з ґрунтовкою, викладають у форму, пресують і потім висушують під спеціальним навісом. Китайська компанія Gemco Energy пропонує фермерам і жителям сільської місцевості невеликі гранулятори продуктивністю від 50 до 450 кг / год для пелетування листя після їх природного просушування на відкритому повітрі.

Для Росії гранулювання листя поки не бачиться таким актуальним, як для Європи, але чому б не використовувати цю технологію як спосіб утилізації? Тим більше що штрафи за спалювання листя напевно будуть рости. У 2017 році штрафи за спалювання опалого листя та сухої трави становили від кількох тисяч рублів для фізичних осіб до декількох сотень тисяч рублів (або адміністративного призупинення діяльності на строк до 90 діб) для юридичних осіб.

На закінчення трохи статистики. З одного великого дерева восени опадає в середньому 50 тис. листків. За вагою й обсягом листя можна порівняти з лушпинням соняшнику. Самоскид з нарощеними на 1,5 м бортами вміщує менше 2 т листя (для порівняння: в подібний Кал / кг, а найменшою - листя каштана - 2300 кКал / кг, листя липи і яблуні - до 2850 кКал / кг.

Сергій Передерій

Источник:https://lesprominform.hidden/jarticles.html?id=5198