Растительные отходы как источник сырья для биотоплива

Перед человечеством всегда остро стоял вопрос поиска дешевых источников энергии, получение которых не требовало бы чрезмерных затрат. Большую часть 54–60 % биотоплива составляют его традиционные формы: дрова, растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и приготовления пищи. Топливо биологического происхождения классифицируется в зависимости от агрегатного состояния и по принадлежности сырья к одному из четырех поколений. Гидролизный лигнин, как любая органика, содержащая значительное количество кислорода, склонна к брожению независимо от условий хранения. Гидролизный лигнин характеризуется большим объемом пор, приближающимся к пористости древесного угля, высокой реакционной способностью по сравнению с традиционными углеродистыми восстановителями и в двое большим в сравнении с древесиной содержанием твердого углерода, достигающий 30 %, т. е. почти половины углерода древесного угля. Целью научного исследования являлась возможность переработки гидролизного лигнина с получением биотоплива. Пробы гидролизного лигнина (ГЛ) отбирали на промышленном шламоотвале на территории бывшего ООО «Канский БиоХимЗавод». Пробоотбор проводили в сухую погоду с соблюдением необходимых требований. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что технический гидролизный лигнин является многокомпонентным соединением, включает собственно технический лигнин (60–70 %) и сопутствующие вещества: экстрактивные вещества (7–22 %), представленные (органическая часть) моносахаридами и продуктами их распада, терпеновыми углеводородами и их кислородсодержащими производными, ароматическими соединениями, алифатическими углеводородами, высокомолекулярными кислотами; остаточные полисахариды (2–8 %). Предложен способ переработки гидролизного лигнина из отвалов Канского биохимического завода, благодаря которому возможно снизить антропогенную нагрузку на атмосферный воздух, почву ликвидацией хранилища, с получением альтернативного биотоплива. 

1. Муслимов Р. Х., Плотникова И. Н. Возобновляются ли запасы нефти? // ЭКО. 2012. № 1 (451). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vozobnovlyayutsya-lizapasy-nefti (дата обращения: 14.07.2025).

2. О проблеме истощения мировых запасов нефти / Д. Л. Рахманкулов, С. В. Николаева, Ф. Н. Латыпова, Ф. Ш. Вильданов // Баш. хим. ж. 2008. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/o-probleme-istoscheniyamirovyh-zapasov-nefti (дата обращения: 14.07.2025).

3. Иванов И. С. Получение газообразного и жидкого биотоплива // Материалы XIII Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум». URL: https://scienceforum.ru/2021/article/2018027488 (дата обращения: 14.07.2025).

4. ГОСТ Р 52808–2007. Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения. Москва : Стандартинформ, 2008. 8 с.

5. Возможности использования гидролизного лигнина как восстановителя металлов из пыли дуговых электропечей / Л. Ю. Коваленко, А. П. Анзулевич, Д. А. Калганов, Л. Н. Бутько, Д. А. Захарьевич // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-vozmozhnosti-ispolzovaniya-gidroliznogo-lignina-kak-vosstanovitelya-metallov-iz-pyli-dugovyhelektropechey (дата обращения: 14.07.2025).

6. ГОСТ 17.4.4.02–2017. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. Москва : Стандартинформ, 2018. 10 с.

7. Алемасова А. С., Рокун А. Н., Шевчук И. А. Аналитическая атомно-абсорбционная спектроскопия. Севастополь : Вебер, 2003. 327 с.

8. Сердюкова A. Ф., Барабанщиков Д. А. Загрязнение окружающей среды отходами производств // Молодой ученый. 2018. № 25. 211 с.

9. Булаткин Г. А. Производство биотоплива второго поколения из растительного сырья // Вестник Российской Академии наук. 2010. Т. 80, № 5–6. С. 522–532.

10. Орсик Л. С., Сорокин Н. Т., Федоренко В. Ф. Биоэнергетика: мировой опыт и прогнозы развития. Москва : Росинформагротех, 2008. 404 с.

11. Севастьянов С. Н. Биоэнергетика. Древесные (топливные) гранулы // Вестник ОГУ. 2009. № 10 (104). С. 133–138.

12. Гелес И. С. Древесное сырье – стратегическая основа и резерв цивилизации. Петрозаводск : Карельский научный центр РАН, 2007. 499 с.

13. Пугин К. Г. Промышленная экология. Утилизация крупнотоннажных отходов производства : учебное пособие. Пермь : Изд-во ПНИПУ, 2016. 95 с.

14. Варфоломеев С. Д., Моисеев И. И., Мясоедов Б. Ф. Энергоносители из возобновляемого сырья. Химические аспекты // Вестник РАН. 2009. Т. 79, № 7. С. 595–604.

15. Энергоемкость прессования древесного сырья при производстве биотоплива / М. А. Михеевская, В. П. Друзьянова, Д. Д. Бурмистрова [и др.] // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2022. № 241. С. 207–217. DOI 10.21266/2079-4304.2022.241.207-217.

16. Теоретический анализ процесса брикетирования измельченных древесных материалов в условиях лесного терминала / О. А. Куницкая, А. В. Помигуев, Д. Д. Бурмистрова, Е. А. Тихонов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2021. № 9. С. 25–33. DOI 10.31044/1684-2561-2021-0-9-25-33.

17. Определение оптимального состава биотоплива / Р. И. Тагиров, Е. В. Мыльникова, А. Д. Байгильдина, Д. Р. Хинкиладзе // Вестник науки. 2020. Т. 2, № 3(24). С. 95–99.

18. Басуматорова Е. А., Норматов Ш. Ш. Перспективы использования биотоплива и альтернативных источников энергии // АгроЭкоИнфо. 2023. № 5(59). DOI 10.51419/202135538.

19. Исраилова Э. А., Д Личковаха. В. Рынок твердого биотоплива Российской Федерации // Вестник Ростовского государственного экономического университета (РИНХ). 2022. № 3(79). С. 152–158. DOI 10.54220/v.rsue.1991-0533.2022.79.3.020.

20. Вопросы структурной организации лигнина и перспективы его переработки / А. Ю. Кожевников, С. Л. Шестаков, Ю. А. Сыпалова // Химия растительного сырья. 2023. № 2. С. 5–26. DOI 10.14258/jcprm. 20230211737.

21. Paone E., Mauriello F., Tabanelli T. The rise of lignin biorefinery // Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 2020. Vol. 24. P. 1–6. DOI 10.1016/j.cogsc.2019.11.004.

22. Кузминых Ю. В. Анализ развития мирового рынка твердого биотоплива в современных условиях // Актуальные проблемы экономики и управления. 2023. № 1(12). С. 217–224. DOI 10.52899/978-5-88303-660-5_217.

23. Сыпалова Ю. А., Покрышкин С. А., Кожевников А. Ю. Исследование мономерного состава лигнинов при пиролитическом разложении // Химия и технология растительных веществ : тезисы докладов XIII Международной научной конференции со школой молодых ученых, Сыктывкар, 28.05–01.06.2024. Киров : ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 2024. С. 179.

24. Optimization of Approaches to Analysis of Lignin by Thermal Decomposition / S. Pokryshkin, Yu. Sypalova, A. Ivahnov, A. Kozhevnikov // Polymers. 2023. Vol. 15, No. 13. P. 2861. DOI 10.3390/polym15132861.

25. Использование органических отходов в качестве сырья для различных методов получения биотоплива (обзор) / А. Д. Горбенко, М. А. Каплан, А. В. Квитко, М. А. Севостьянов // Достижения науки и техники АПК. 2023. Т. 37, № 4. С. 61–68. DOI 10.53859/02352451_2023_37_4_61.

26. Линник В. Ю., Линник Ю. Н. Состояние и перспективы развития биоэнергетики // Вестник университета. 2019. № 10. С. 59–66. DOI 10.26425/1816-4277-2019-10-59-66.

27. Кравченко Р. В. Состояние и тенденции развития рынка биотоплива // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. 2013. № 4. С. 188–196.

28. Любов В. К., Цыпнятов И. И. Повышение эффективности энергетического использования биотоплива // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2023. № 1(391). С. 172–185. DOI 10.37482/ 0536-1036-2023-1-172-185.

29. Мохирев А. П., Безруких Ю. А., Медведев С. О. Переработка древесных отходов предприятий лесопромышленного комплекса, как фактор устойчивого природопользования // Инженерный вестник Дона. 2015. № 2-2(36). С. 81.

30. Покрышкин С. А., Сыпалова Ю. А., Кожевников А. Ю. Исследование мономерного состава лигнинов с использованием диаграмм RDBE и Ван-Кревелена // Химия и технология растительных веществ : тезисы докладов XIII Международной научной конференции со школой молодых ученых, Сыктывкар, 28.05–01.06.2024. Киров : ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 2024.