Анализ параметров микроволнового пиролиза лигниносодержащих отходов АПК (обзор)
Analysis of microwave pyrolysis parameters of lignin-containing waste in agroindustrial complex (review)

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

пиролиз растительных отходов сельского хозяйства, биоуголь, pyrolysis of agricultural plant waste, biochar

АННОТАЦИЯ

Авторы: Волков Д. М., Попов А. М., Осинцев А. М.

Статья посвящена исследованию параметров микроволнового пиролиза растительных отходов сельскохозяйственного производства, направленного на их эффективную переработку в биоуголь. Актуальность данной темы исследования обусловлена экологической проблемой накопления растительных отходов в сельском хозяйстве, которые требуют эффективных методов утилизации и переработки. Цель работы заключается в комплексном исследовании и оптимизации процесса микроволнового пиролиза растительных отходов сельскохозяйственного производства для создания высокоэффективных экологически чистых технологий переработки с получением ценных продуктов. Основное внимание уделено анализу ключевых факторов, влияющих на процесс, включая температурный режим, влажность сырья, размер частиц, использование катализаторов и поглотителей энергии. Проведенные исследования демонстрируют, что увеличение мощности СВЧ-воздействия позволяет оптимизировать процессы пиролиза различных видов биомассы, обеспечивая повышение выхода целевого продукта (до 61,2%) и улучшение их качества. При этом выбор оптимальной мощности зависит от типа исходного сырья и требуемых характеристик конечных продуктов. Оптимальные условия процесса варьируются в зависимости от типа исходного сырья и требуемых продуктов. Для экспериментов характерны следующие параметры: температура в диапазоне 180–700 °C (при этом эффективная работа возможна уже при 200–300 °C, что сохраняет термолабильные соединения), продолжительность обработки 10–67 минут, мощность микроволнового излучения 200–3000 Вт. Использование микроволновых поглотителей и катализаторов, таких как активированный уголь, SiC, трикалийфосфат и цеолиты, значительно улучшает показатели процесса. Потенциально данный продукт пиролиза возможно применять в сельском хозяйстве в качестве удобрения пролонгированного действия.

Abstract:

NAME: Analysis of microwave pyrolysis parameters of lignin-containing waste in agroindustrial complex (review)
AUTOR: Volkov D. M., Popov A. M., Osintsev A. M.

The paper is devoted to the study of the parameters of microwave pyrolysis of agricultural plant waste aimed at their effective processing into biochar. The relevance of this research topic is determined by the environmental problem of accumulation of agricultural plant waste, which requires effective methods of utilization and processing. The aim of the work is comprehensive study and optimization of the microwave pyrolysis process of agricultural plant waste to create highly efficient environmentally friendly processing technologies to obtain valuable products. The main attention is paid to the analysis of key factors affecting the process, including temperature conditions, raw material moisture, particle size, use of catalysts and energy absorbers. The conducted studies demonstrate that increasing the microwave power allows optimizing the pyrolysis processes of various types of biomass, providing an increase in the yield of the target product (up to 61.2%) and improving their quality. At the same time, the choice of optimal power depends on the type of raw material and the required characteristics of the final products. Optimal process conditions vary depending on the type of raw material and the required products. The experiments are characterized by the following parameters: temperature in the range of 180–700°C (while effective work is possible already at 200–300°C, which preserves thermolabile compounds), processing time of 10–67 minutes, microwave power of 200–3000 W. The use of microwave absorbers and catalysts, such as activated carbon, SiC, tricalium phosphate and zeolites, significantly improves the process parameters. Potentially, this pyrolysis product can be used in agriculture as a prolonged-release fertilizer.