Alternative Energy. Notice V*. Complex Use of Alternative Energy Sources in the Development of Fuel Briquettes
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-183-6-19-27Keywords:
waste processing, alternative energy sources, fuel briquettes, pyrocarbon, agricultural biomass, environmental protection technologiesAbstract
Ukraine can partially compensate for the current deficit of fossil energy sources (oil, natural gas) effectively using large volumes of biomass (23 million tons of equivalent fuel per year) as an alternative source in the production of solid, liquid and gaseous energy resources. The main physical, chemical, thermal, thermo- and biochemical methods of biomass processing and the prospective use of the resulting alternative energy sources are considered. It is noted that today the developed countries of the world are increasingly providing their own fuel and energy sector with the introduction of "green" technologies, accumulating renewable energy from the sun (PV modules), wind (wind power) and hydrogen (hydrogen power, fuel cells). Attention is focused on the prospects of producing fuel briquettes from available biomass and their possible use for heating private housing and other premises in villages, towns and cities. The composition and main technical characteristics of fuel briquettes used today in Ukraine, the calorific values of which vary within quite wide limits, have been analyzed. Thus, briquettes based on brown coal, charcoal, and pyrocarbon have a calorific value of 5500…7000 kcal/kg, waste from the woodworking and pulp and paper industries 3820…4500 kcal/kg, and agricultural waste 3860…4800 kcal/kg. The prospects and advantages of using fuel briquettes based on their manufacturing technology, including the preparation of raw materials and their pressing/briquetting, have been considered.
It was established that the production of fuel briquettes corresponds to the basic principles of the circular economy: waste from a number of industries (woodworking and pulp and paper industries) and technologies (processing of plastic waste by pyrolysis), agricultural waste become the initial raw materials for obtaining the sought-after final product — fuel briquettes with their subsequent effective use. The technology of obtaining fuel briquettes by pressing a charge consisting of pyrocarbon, wood sawdust and corrugated cardboard, without heating it and additional introduction of adhesive additives, is considered.
References
О. О. Корогодова, Н. О. Черненко, Т. Є. Моісеєнко, та Я. І. Глущенко, «Аналіз привабливості відновлюваної енергетики в окремих країнах,» Time description of economic reforms, № 3, с. 74-82, 2022. https://doi.org/10.32620/cher.2022.3.10 .
«Виробництво електроенергії в Україні за рік зросло на 5%,» Економічна правда, 11 січня. 2022. [Електронний ресурс] . Режим доступу: https://epravda.com.ua/news/2022/01/11/681292/.
Д. В. Степанов, С. Й. Ткаченко, та А. П. Ранський, «Оцінка можливостей отримання енергоносіїв з органічних відходів з урахуванням техногенного навантаження на навколишнє середовище,» Наукові праці Вінницького національного технічного університету, № 1, с. 1-8, 2012.
С. Н. Гармаш, «Анаеробна біоконверсія органічних відходів в біогаз,» Питання хімії та хімічної технології, № 6, с. 32-40, 2013.
І. Г. Кириленко, та Д. М. Токарчук, «Ефективна організація використання відходів аграрних підприємств у формуванні енергетичної та екологічної безпеки,» Економіка, фінанси, менеджмент: актуальні питання науки і практики, № 2, с. 66-82, 2020. https://doi.org/10.37128/2411-4413-2020-2-9 .
Г. Г. Гелетуха, «Науково-технічні засади виробництва енергії з біологічних видів палива.» дис. д-ра техн. наук., Ін-т технік. теплофізики НАН України, Київ, 2021.
О. О. Тертишний, О. А. Півоваров та В. С. Кошулько, Механічні процеси та обладнання харчових виробництв. Дніпро, Україна: Дніпровський ДАЕУ, 2022.
В. О. Смирнов, П. В. Сергєєв, та В. С. Білецький, Технологія збагачення вугілля. Донецьк, Україна: Східний видавничий дім, 2011.
Д. П. Кіндзера, В. М. Атаманюк, Р. Р. Госовський, та І. М. Мотіль, «Дослідження процесу формування паливних брикетів із рослинної сировини та визначення їх характеристик,» Науковий вісник НЛТУ України. вип. 23 (17), с. 138-146. 2013.
В. І. Савуляк, О. В. Березюк, В. П. Пурдик, та С. П. Білошицький, «Експериментальне визначення необхідних умов і параметрів процесу та приводу пресування паливних брикетів з відходів деревини,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 5, с. 96-99, 2010.
М. В. Коломийченко, Дорожня карта з розвитку твердого біопалива України. Київ, Україна: ПРООН «Розвиток та комерціалізація біоенергетичних технологій у муніципальному секторі в Україні», 2016.
Г. Гелетуха, Ред., Виробництво енергії з біомаси в Україні: технології, розвиток, перспективи. Київ, Україна: Академперіодика, 2022.
В. А. Маляренко, О. Л. Шубенко, С. Ю. Андрєєв, М. Ю. Бабак, та О. В. Сенецький, Когенераційні технології в малій енергетиці. Харків, Україна: ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2018.
М. М. Косіюк, та А. М. Косіюк, «Автономна високоефективна когенераційна установка,» Вісник Хмельницького національного університету, № 2 (283), с. 84-87, 2020. https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-283-2-84-87 .
N. M. Holden, M. L. Wolfe, J. A. Ogejo, and E. J. Cummins, Introduction to biosystems engineering, Blacksburg (VA): ASABE and Virginia Tech. https://doi.org/10.21061/IntroBiosystemsEngineering .
В. Г. Мироненко, В. О. Дубровін, В. М. Поліщук, та С. В. Драгнєв, Технології виробництва біодизеля. Київ, Україна: ХОЛТЕХ, 2009.
З. Ю. Палюх, «Основи технології алкоголізу тригліцеридів у присутності іонів двовалентних металів.» дис. канд. техн. наук., Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2017.
К. І. Патриляк, Л. К. Патриляк, та М. В. Охріменко, «Біодизельне паливо на основі етанолу та соняшникової олії,» Каталіз та нафтохімія, № 21, с. 100-103, 2012.
G. N. Kononov, A. N. Zarubina, A. N. Verevkin, V. D. Zaytsev, and D. B. Chekunin, “Wood as a chemical raw material. History and modernity. III. Wood pyrolysis as processing method,” Forestry Bulletin, no. 25, pp. 126-141, 2021. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-3-126-141 .
В. Є. Ведь, та А. М. Миронов, «Сучасні проблеми вуглевипалювання і піролізу деревини,» Вісник Нац. техн. ун-ту «ХПІ» , зб. наук. пр. темат. вип. Інноваційні дослідження у наукових роботах студентів, № 49 (1091), с. 88-95, 2014.
N. Lakina, V. Doluda, G. Rabinovich, E. Doluda and M. Lakina, “Methods of biomass processing with the aim of obtaining bioethanol,” Bulletin of Science and Practice, vol. 4, no. 12, рр. 96-100, 2018. https://doi.org/10.5281/zenodo.2254760.
P. E. Matkovsiy, R. S. Yarullin. G. P. Startseva, and I. V. Sedova, “Bioethanol: technologies of production from renewable vegetable raw materials and areas of application,” International scientific journal for alternative energy and ecology, no. 6 (86), рp. 95-105, 2010.
M. Ballesteros, J. M. Oliva, M. J. Negro, P. Manzanares, and I. Ballesteros, “Ethanol from lignocellulosic materials by a simultaneous saccharification and fermentation process (SFS) with Kluyveromyces marxianus CECT 10875,” Process Biochemistry, vol. 39, iss. 12, p. 1843-1848, 2004. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2003.09.011 .
D. Kumar, and G. S. Murthy, “Chapter 7 – Enzymatic Hydrolysis of Cellulose for Ethanol Production: Fundamentals, Optimal Enzyme Ratio, and Hydrolysis Modeling,” in New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioengineering, Microbial Cellulase System Properties and Applications, Elsevier, рp. 65-78, 2016. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63507-5.00007-1 .
ДСТУ 4221:2003. Спирт етиловий ректифікаційний. Технічні умови.
Н. О. Бублієнко, та О. І. Семенова, «Біологічна утилізація бурякового жому з використанням метанової ферментації,» Food Industry, iss. 30, p. 51-57, 2021. https://doi.org/10.24263/2225-2916-2021-30-7 .
R. L. Grando, A. M. de Souza Antune, F. V. Da Fonseca, A. Sánchez, R. Barrena, and X. Font, “Technology overview of biogas production in anaerobic digestion plants: A European evaluation of research and development,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 80, p. 44-53, 2017. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.079 .
А. Г. Грицай, та З. В. Маслюкова, «Оцінка енергетичного потенціалу біогазу України,» Наукові горизонти, № 10 (83), с. 63-58. 2019. https://doi.org/10.33249/2663-2144-2019-83-10-58-63 .
Ю. В. Охота, та К. В. Козак «Основні тенденції ефективного використання біогазу в Україні,» Ефективна економіка, № 4, 2018. [Електронний ресурс] . Режим доступу: http://www.economy.nayka.com.ua/?op=1&z=6264 .
P. Fuksa, J. Hakl, P. Míchal, Z. Hrevušová, J. Šantrůček, and P. Tlustoš, “Effect of silage maize plant density and plant parts on biogas production and composition,” Biomass and Bioenergy, vol. 142, рp. 105770, 2020. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105770
L. Artsupho, P. Jutakridsada, A. Laungphairojana, J. F. Rodriguez, and Kh. Kamwilaisak, “Effect of Temperature on Increasing Biogas Production from Sugar Industrial Wastewater Treatment by UASB Process in Pilot Scale,” Energy Procedia, vol. 100, рp. 30-33, 2016. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.10.143 .
E. J. Hengeveld, J. Bekkering, W. J. T. van Gemert, and A. A. Broekhuis, “Biogas infrastructures from farm to regional scale, prospects of biogas transport grids,” Biomass and Bioenergy, vol. 86, рp. 43-52, 2016. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2016.01.005 .
Г. С. Ратушняк, В. В. Джеджула, та К. В. Анохіна, Енергозберігаючі відновлювальні джерела теплопостачання. Вінниця, Україна: ВНТУ, 2010.
О. Ю. Майстренко, Ю. В. Куріс, Ю. С. Калінцева, та В. М. Власенко, «Методи та технології анаеробної переробки тваринницької біомаси,» Енергозбереження. Енергетика. Енергоаудит, № 2, с. 29-36, 2010.
Г. В. Панцирева, «Технологічні аспекти виробництва біогазу з органічної сировини,» Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства, вип. 199 «Механізація сільськогосподарського виробництва», с. 276-290, 2019.
З. А. Бурова, Л. Й. Воробйов, та Р. В. Сергієнко, «Калориметричний аналіз якості паливних брикетів та пелет,» Науковий погляд у майбутнє, т. 2, вип. 4, с. 78-81, 2016.
І. К. Малік, Розробка технології отримання BIO-CHAR: моногр. Харків, Україна: НТУ «ХПІ», 2024.
А. С. Макаров, та ін., «Властивості композиційного палива на основі пірокарбону — продукту термолізу шин,» Voprosy himii i himičeskoj tehnologii, № 2, с. 61-69, 2024. http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2024-153-2-61-69 .
А. П. Ранський, Б. В. Коріненко, О. А. Гордієнко, та В. О. Євдокименко, «Альтернативна енергетика: отримання паливних брикетів із пірокарбону термодеструкції полімерних відходів», Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 1, с. 13-20, 2023. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-166-1-13-20 .
Garbage Review (MusOboz, Smith's Look), no. 266. https://waste.ua/index.php?page=ad&id=50162 .
В. Г. Крамар, Н. М. Жовмир, В. И. Зубенко, С. М. Чаплигін, «Паливні властивості пожнивних залишків кукурудзи,» Промислова теплотехніка, т. 31, № 5, с. 76-80, 2009.
Є. В. Скляренко, «Створення піролізної технології та установки для термохімічної консервації рослинної біомаси.» дис. канд. техн. наук., Київ, Україна: НАН України, Ін-т технічної теплофізики, 2017.
В. В. Клименко, В. І. Кравченко, В. М. Боков, та В. Г. Гуцул, Технологічні основи виготовлення біопалива з рослинних відходів та їх композитів, моногр. Кропивницький, Україна: ПП «Ексклюзив-Систем», 2017.
Б. А. Барабаш, «Потенціал недеревної рослинної сировини для виробництва паперу і картону. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість,» Міжвідомчий науково-технічний збірник, № 37 (1), 2009.
А. А. Ніколайчук, М. Т. Картель, Л. А. Купчик, та В. О. Денисович «Синтез та властивості біосорбентів на основі целюлози та лігніну з рослинної сировини,» Наукові записки НАУКМА. Хімічні науки та технології, т. 42, с. 28-31, 2005.
S. S. da Silva, and A. K. Chandel, Ed., D-Xylitol: Fermentative Pro-duction, Application and Commercialization. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012. https://doi.org/10.1007/978-3-642-31887-0 .
Г. Г. Гелетуха, Т. А. Желєзна, С. В. Драгнєв, та А. І. Баштовий, «Аналіз можливостей виробництва і споживання паливних брикетів з біомаси сільськогосподарського походження в Україні. Частина 1», Промислова теплотехніка, т. 40, № 4, с. 62-68, 2018.
Тетяна Желєзна, «Брикетування і використання агробіомаси в Україні. Перспективи для аграріїв,» на Міжнар. форумі біоенергетичних технологій та альтернативної енергетики в агробізнесі AgroEnergyDay 2018, Київ, 2018. [Електронний ресурс] . Режим доступу: https://uabio.org/wp-content/uploads/2018/10/7-Zheliezna-UABio-AgroEnergyDAY2018-30102018.pdf .
О. С. Полянський, В. І. Д’яконов, та О. В. Дьяконов, «Комплексна оцінка і аналіз енергетичних показників існуючих технологій переробки рослинних відходів у паливні брикети,» Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка, вип. 190, с. 192-202, 2018.
К. О. Самойчук, В. А. Самохвал, та О. О. Червоткіна, «Дослідження роботи багатосекційного пристрою формування паливних брикетів на гвинтових прес-екструдерах,» Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, вип. 24, № 2, с. 18-26, 2024. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-2-2 .
А. П. Ранський, О. М. Сандул, Р. В. Коріненко, та О. А. Гордієнко, «Альтернативна енергетика. Повідомлення IV. селективне очищення гідравлічної оливи AW-46», Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 6, с. 19-26, 2024. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-177-6-19-26 .
Downloads
-
pdf (Українська)
Downloads: 22
Published
How to Cite
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
