Комплексный термический анализ торрефиката из древесины лиственницы. С. 171–180

УДК

662.81

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-4-171-180

Аннотация

Производство торрефиката – это стратегически важное направление для диверсификации продукции лесного комплекса РФ. Торрефикат получают термохимическим преобразованием биомассы в среде с ограниченным содержанием кислорода. Преимущества торрефиката по сравнению с исходной биомассой – это высокие энергетическая плотность, гидрофобность и устойчивость к биологическому разложению. Цель исследования – комплексный термический анализ энергетического потенциала и характеристик термодеструкции торрефицированного биотоплива из древесины лиственницы. Приведена характеристика торрефиката, его элементный и компонентный состав, содержание оксидов металлов. Пиролитическая газовая хроматография-­ масс-спектрометрия идентифицировала основные органические соединения в составе пиролизных паров при 5 температурных режимах обработки (от 200 до 600 °C с шагом 100 °C). Методами термогравиметрии и дифференциальной термогравиметрии в инертной (аргон) и воздушной средах при скорости нагрева 10 °C/мин установлены температурные диапазоны процессов потери массы влаги и горения топлива и коксового остатка. Выход высококалорийных компонентов и наибольшее тепловыделение наблюдаются в интервале температур 400–500 °C. Установлено, что торрефикация позволяет получить топливо с повышенной энергетической эффективностью и улучшенными топливными характеристиками в сопоставлении с цельной древесиной. Результаты имеют практическую значимость для оценки перспектив использования торрефиката в качестве высокалорийного твердого биотоплива для энергетической утилизации на биотопливных котельных в Арктическом регионе и дают основу для исследований в данном направлении.

Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, проект № FSRU-2024-0007.

Благодарности: Использовано научное оборудование центра коллективного пользования «Арктика» Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова.

Сведения об авторах

А.А. Громов*, аспирант; ResearcherID: LQK-6780-2024, ORCID: https://orcid.org/0009-0000-0575-8820
М.С. Иванов, аспирант; ResearcherID: NGS-2813-2025, ORCID: https://orcid.org/0009-0002-9507-5496
П.Д. Алексеев, зав. лаб.; ResearcherID: KBA-5698-2024, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0468-2101
П.А. Марьяндышев, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: E-7880-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3880-8289
Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, г. Архангельск, Россия; gromov.a@edu.narfu.ru*, ivanov_ms@vk.com, p.alekseev@narfu.ru, p.marjyandishev@narfu.ru

Ключевые слова

древесина лиственницы, лесопромышленный комплекс, торрефикат, газохроматография, пиролиз, термогравиметрия

Для цитирования

Громов А.А., Иванов М.С., Алексеев П.Д., Марьяндышев П.А. Комплексный термический анализ торрефиката из древесины лиственницы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 4. С. 171–180. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-4-171-180

Литература

1. Любов В.К., Цыпнятов И.И. Повышение эффективности энергетического использования биотоплива // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 172–185. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-172-185

2. Мураев И.Г., Сушко О.П. Диверсификация экспорта лесного комплекса Архангельской области // Арктика и Север. 2025. № 58. С. 47–64. https://doi.org/10.37482/issn2221-2698.2025.58.47

3. Самойлова Ю.В., Сорокина К.Н., Пармон В.Н. Биоуголь из микроводорослей: подходы к получению и свойства // Катализ в промышленности. 2024. Т. 24, № 3. С. 83–90. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2024-3-83-90

4. Терентьева В.Д. Перспективы развития лесопромышленного комплекса РФ в условиях санкций // Бизнес. Образование. Право. 2022. № 3(60). С. 203–208. https://doi.org/10.25683/VOLBI.2022.60.378

5. Шишелов М.А., Стыров М.М. Адаптация лесного комплекса Республики Коми к санкционному давлению // Проблемы прогнозирования. 2024. № 5. С. 191–202. https://doi.org/10.1134/S107570072470028X

6. Alias A.B., Wan Azlina W.A.K.G. Char and Biochar Production: Technology, Applications, and Major Challenges. Char-based Composites. Ed. by W.A.K.G. Wan Azlina, S.M. Sapuan, M.M. Harussani. Woodhead Publishing, 2025, pp. 33–47. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-15403-4.00002-2

7. Bergman P.C., Boersma A.R., Zwart R.W.R., Kiel J.H.A. Torrefaction for Biomass Co-Firing in Existing Coal-Fired Power Stations. The Netherlands, 2005. 75 p.

8. Chen W.-H., Peng J., Bi X.T. A State-of-the-Art Review of Biomass Torrefaction, Densification and Applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, vol. 44, pp. 847–866. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.12.039

9. Chen W.-H., Ye S.-C., Sheen H.-K. Hydrothermal Carbonization of Sugarcane Bagasse via Wet Torrefaction in Association with Microwave Heating. Bioresource Technology, 2012, vol. 118, pp. 195–203. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.04.101

10. Hao J., Xu F., Yang D., Wang B., Qiao Y., Tian Y. Analytical Pyrolysis of Biomass Using Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2025, vol. 208, art. 115090. https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.115090

11. Krylova A.Yu., Gorlov E.G., Shumovskii A.V. Production of Biocoal by the Pyrolysis of Biomass. Solid Fuel Chemistry, 2019, vol. 53, pp. 369–376. https://doi.org/10.3103/S0361521919060107

12. Krylova A.Y., Zaitchenko V.M. Hydrothermal Carbonization of Biomass: A Review. Solid Fuel Chemistry, 2018, vol. 52, no. 2, pp. 91–103. https://doi.org/10.3103/S0361521918050056

13. Lin S.Y., Dence C.W. Methods in Lignin Chemistry. Berlin, Springer, 1992. 578 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-74065-7

14. Liu Z., Zhang F.-S. Removal of Lead from Water Using Biochar’s Prepared from Hydrothermal Liquefaction of Biomass. Journal of Hazardous Materials, 2009, vol. 167, iss. 1-3, pp. 933–939. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.01.085

15. Liu Z., Zhang F.-S., Wu J. Characterization and Application of Chars Produced from Pinewood Pyrolysis and Hydrothermal Treatment. Fuel, 2010, vol. 89, iss. 2, pp. 510–514. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.08.042

16. Safarian S. Performance Analysis of Sustainable Technologies for Biochar Production: A Comprehensive Review. Energy Reports, 2023, vol. 9, pp. 4574–4593. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.03.111

17. Seow Y.X., Tan Y.H., Mubarak N.M., Kansedo J., Khalid M., Ibrahim L.M., et al. A Review on Biochar Production from Different Biomass Wastes by Recent Carbonization Technologies and Its Sustainable Applications. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2022, vol. 10, iss. 1, art. 107017. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.107017

18. van der Stelt M.J.C., Gerhauser H., Kiel J.H.A., Ptasinski K.J. Biomass Upgrading by Torrefaction for the Production of Biofuels: A Review. Biomass and Bioenergy, 2011, vol. 35, iss. 9, pp. 3748–3762. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.06.023

19. Wang S., Dai G., Yang H., Luo Z. Lignocellulosic Biomass Pyrolysis Mechanism: A State-of-the-Art Review. Progress in Energy and Combustion Science, 2017, vol. 62, pp. 33–86. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2017.05.004

20. Yildiz M.J., Wurzer C., Robinson T., Wietecha J., Mašek O. Biochar from Pellets: Influence of Binders and Pyrolysis Temperature on Physical Properties of Pyrolyzed Pellets. Sustainable Materials and Technologies, 2025, vol. 43, art. e01327. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2025.e01327

Ссылка на английскую версию:

Comprehensive Thermal Analysis of Torrefied Larch Wood. P. 171–180