Гидролизный лигнин – экологически безопасный аналог обычного топлива?

Группа ученых, объединившая исследователей из САФУ и Университета Верхнего Эльзаса, изучила возможность использования гидролизного лигнина как топлива. Это вещество служит сырьем для производства удобрений, активированного угля, бытовых органических кислот, кирпича… Работа, которую можно найти в научном журнале Bioresourse Technology, исследует альтернативное использование данного вещества.
Что же такое лигнин с точки зрения химии? Это полимерный комплекс, который можно найти в растениях, где он отвечает за прочность стебля. Активное использование гидролизного лигнина можно видеть в производстве. Здесь он выступает в качестве побочного продукта в пищевой промышленности, использующей непищевое растительное сырье для создания еды.
Также лигнин находит применение в сферах от медицины до производства керамики, он активно используется как один из компонентов промышленных продуктов или разнообразных химикатов.
В работе исследователи заострили внимание на анализе тех выбросов, которые образуются при горении разного вида топлива. Рассматривая процесс горения этого вещества, ученые обратились к специальному реактору, аналогу топок котельных агрегатов. С его помощью удалось воссоздать быстрый нагрев и необходимое поддержание достигнутой температуры. Предварительно измельченный лигнин загружался в реактор, после чего исследователи наблюдали за процессом его распада под влиянием высоких температур (800-1200 °C). Для того чтобы данные о реакции были точнее и нагляднее, использовались кора, уголь и прочие твердые топлива при абсолютно аналогичных условиях горения для чистоты эксперимента. Это было сделано в целях сравнения горения лигнина и более традиционных видов топлива.
Последним этапом лабораторного анализа выбросов стала оценка количества как твердых, так и газообразных отходов горения. Сравнивая разные образцы, исследователи пришли к выводу, что минимальные отходы получаются при горении лигнина при температурном режиме в 900 °C. Кроме того, оказалось, что в массе выбросов преобладают наночастицы, которые насчитывают около 90% отходов. Что интересно, при нагревании количество таких частиц становится больше, например, при сгорании коры или древесины ели их становится уже до 99%, при условии, что в процессе сжигания поддерживается очень высокая температура (1000-1200 °C). После такой реакции дно реактора было покрыто сажевыми частицами при сравнительно небольших температурах и золой при максимально высоких; эти твердые остатки и были всем, что осталось от топлива.
Павел Марьяндышев, один из работающих над проектом специалистов, директор САФУ, подчеркнул, результатом исследования стал вывод, что в процессе горения именно гидролизного лигнина наблюдается наименьший выброс загрязняющих веществ. Ученый проводит сравнение этого вещества и таких классических топлив, как битуминозный уголь. Теплотворная способность лигнина не уступает древесине, в то время как масса отходов у первого значительно ниже.
Данные выводы могут оказать большое влияние на промышленность в России. Такое топливо как гидролизный лигнин позволит уменьшить количество вредных отходов и стать более экологически безопасным аналогом традиционных топлив.