Брикеты из биомассы без тайн — что на самом деле вы бросаете в печь?

Брикеты — казалось бы, трудно найти менее загадочный продукт. 

Каждый, кто хоть раз проводил майские выходные на даче, наверняка сталкивался с ними. Однако, как это часто бывает, всё немного сложнее, а чёрные овальные угли, которые мы используем для розжига гриля, — лишь один представитель большого семейства брикетов.

Термин «брикет» относится ко всем топливным материалам, созданным в результате прессования предварительно измельчённого сырья. Они различаются по составу, теплотворной способности, содержанию золы и даже назначению. Чтобы описать их все, вероятно, понадобилась бы целая книга.

В сегодняшней статье мы сосредоточимся на брикетах из биомассы, которые, помимо рекреационного использования, являются выгодным и устойчивым источником энергии. 

1. Древесные брикеты (деревянные, из щепы)

Популярным видом брикетов, простым в производстве и доступным в розничной продаже практически в каждом строительном супермаркете, являются древесные брикеты, также называемые брикетами из древесной щепы или брикетами из опилок.

Производство древесных брикетов

Производство древесных брикетов основано на измельчении и прессовании древесных отходов.

Этот процесс происходит внутри устройства, называемого брикетировочным прессом. Перед подачей древесины в устройство её следует предварительно измельчить, например с помощью дробилки для древесины.

Измельчённая древесина подвергается воздействию высокой температуры, возникающей из-за трения, создаваемого механизмом брикетировочного пресса.

Под воздействием тепла древесина выделяет природный лигнин, который связывает древесные частицы между собой.

Такая нагретая древесная масса легко прессуется в нужную форму. 

После охлаждения древесный брикет становится компактным плотным блоком или цилиндром.

Готовый брикет может весить до 30% меньше исходного сырья — это связано с испарением воды во время процесса экструзии.

Древесные брикеты относительно просты в производстве. Это альтернативная форма получения топлива, особенно для мастерских или хозяйств, генерирующих большое количество древесных отходов. 

Для предприятий деревообрабатывающей отрасли покупка брикетировочного пресса может стать выгодной инвестицией в энергетическую независимость и даже источником потенциального дохода.

Применение древесных брикетов

Древесные брикеты широко используются как экологичное топливо для отопления домов в печах и котлах на твёрдом топливе. 

В последние годы, вместе с ростом осведомлённости пользователей, древесные брикеты стали популярным топливом для декоративных каминов. 

Благодаря им любители живого огня могут наслаждаться тёплым ярким пламенем, избегая неприятного раздражающего дыма. 

Это обеспечивается низким содержанием влаги в брикете — именно она и другие жидкие вещества, содержащиеся в древесине, отвечают за серый вредный дым. 

Здесь стоит отметить, что в программах субсидирования экологических отопительных установок, таких как «Чистый воздух», отопление камина брикетами из биомассы является условием положительного рассмотрения заявки.

Качество и влияние древесных брикетов на окружающую среду

Теплотворная способность древесных брикетов составляет от 15 до 19 МДж/кг в зависимости от породы и качества древесины.

Твёрдые породы древесины (например, дуб, бук) имеют более высокую теплотворную способность, чем мягкие породы (например, сосна).

Древесный брикет считается углеродно-нейтральным топливом, поскольку при сгорании выделяет примерно столько же углекислого газа, сколько дерево, использованное в его составе, поглотило во время роста.

Сжигание древесных брикетов приводит к выбросу в атмосферу тех же частиц, что и при сжигании древесины — дым содержит смесь газов и мелких твёрдых частиц, также известных как взвешенные частицы или PM. 

Однако разница заключается в масштабе. Качественный брикет сгорает даже на 98%, выделяя незначительное количество дыма и золы. 

Сжигание древесных брикетов therefore healthier for our lungs than burning untreated wood. Это важная информация для владельцев домашних каминов, заботящихся о здоровье своих близких.

Фактором, который может значительно ухудшить качество брикетов, является использование лакированной или клеёной древесины при их производстве. Любые химические вещества, покрывающие древесину, могут выделять токсичные испарения при контакте с огнём.

Следует обращать внимание на «чистоту» брикетируемой древесины.

2. Брикеты из сельскохозяйственных отходов

Настоящим прорывом в сфере переработки биоотходов являются брикеты из биомассы, а точнее — брикеты из сельскохозяйственных отходов.

Как следует из названия, это топливо, позволяющее возвращать в оборот растительные остатки и отходы переработки. 

Производство брикетов из сельскохозяйственных отходов

Процесс производства брикетов из сельскохозяйственных отходов проходит аналогично древесным — материал измельчается в сухом виде, а затем прессуется под высоким давлением, чаще всего без использования связующих добавок.
Во время уплотнения выделяется тепло, которое размягчает растительные структуры, а содержащийся в некоторых растительных остатках (например, в шелухе или соломе) лигнин может частично выполнять функцию природного связующего вещества.

В отличие от древесных брикетов, брикеты из соломы или шелухи подсолнечника могут иметь более пористую структуру и немного меньшую плотность. В зависимости от используемого сырья готовый брикет может иметь форму цилиндров, кирпичиков или неправильных блоков. Конечный вес также меньше первоначального из-за испарения влаги во время прессования.

Благодаря доступности сырья сельскохозяйственные брикеты являются особенно привлекательным решением для сельских хозяйств, агроперерабатывающих предприятий и отдельных фермеров, которые могут самостоятельно производить топливо из собственных отходов. Для крупных хозяйств инвестиции в простой брикетировочный пресс могут означать значительную экономию на отоплении и повышение энергетической независимости.

Помимо отходов, традиционно связанных с производством биотоплива (скорлупа орехов, сено и т.д.), в топливо могут превращаться и менее очевидные остатки переработки, такие как фруктовая мякоть, кофейная или чайная гуща, сорняки, остатки производства масел, а также бумага, картон и макулатура в широком смысле.

Применение брикетов из сельскохозяйственных отходов

Брикеты из сельскохозяйственных отходов используются прежде всего в котлах на биомассе, печах, приспособленных для растительного топлива, а также в простых хозяйственных печах.
Реже они применяются в домашних каминах (из-за риска образования шлака и более высокого содержания золы). Всё больше людей используют их в системах отопления сельской местности, а также в аграрной и пищевой промышленности.

Высокая доступность и низкая стоимость делают брикеты из соломы или шелухи одним из самых экономичных источников тепла.
Это также хороший способ экологично утилизировать сельскохозяйственные отходы, которые в противном случае могли бы сжигаться неконтролируемым образом или утилизироваться без получения энергии.

Качество и влияние сельскохозяйственных брикетов на окружающую среду

Теплотворная способность брикетов из сельскохозяйственных отходов зависит от используемого материала — в среднем она составляет 14–18 МДж/кг.

Брикеты из более «благородных» отходов, таких как шелуха или скорлупа, будут ближе по качеству к древесным брикетам, тогда как брикеты из менее горючих отходов могут иметь более низкую теплотворную способность.

Содержание золы в сельскохозяйственной биомассе выше, чем в древесине — в среднем 3–7%, что может требовать более частой очистки печей.
Некоторые виды сырья (особенно солома) также имеют склонность к образованию так называемых шлаков, поэтому не каждый котёл сможет с ними справиться. Поэтому сельскохозяйственные брикеты стоит использовать в устройствах, приспособленных к низкокачественной биомассе.

С экологической точки зрения брикеты из сельскохозяйственных отходов считаются углеродно-нейтральным топливом, аналогично древесным брикетам.
При их сжигании выделяется столько CO₂, сколько растения смогли поглотить во время роста, что означает отсутствие увеличения общего баланса выбросов парниковых газов.

Хотя дым от сельскохозяйственной биомассы может содержать больше твёрдых частиц, чем дым от древесины, современные отопительные устройства позволяют минимизировать выбросы и достичь чистого, практически бездымного сгорания, используя даже 90–95% материала.
Для многих пользователей, особенно в сельской местности, это дешёвая, локальная и возобновляемая альтернатива углю и газу. 

В случае брикетов из отходов риск прямого воздействия вредных частиц ниже, поскольку этот вид топлива не используется в открытых декоративных каминах.

3. Смешанные брикеты

Упомянутое выше различие между древесными брикетами и сельскохозяйственными брикетами является условным, и производители брикетов могут успешно сочетать различные виды биомассы.

Сельскохозяйственные отходы, древесные отходы или остатки переработки могут успешно образовывать композитный брикет. При производстве смешанных брикетов соотношение древесины и других видов биомассы оказывает ключевое влияние на свойства топлива. Правило довольно простое: чем больше чистой древесины, тем выше качество брикета.

4. Брикеты — супер-топливо

Как видно из приведённых выше примеров, процесс брикетирования различных видов сырья напрямую приводит к улучшению их характеристик сгорания.

В этом смысле брикет из данного сырья является его улучшенной супер-версией.

Неудивительно, что семейство брикетов постоянно растёт, а в разных частях мира, в зависимости от доступного сырья, люди экспериментируют с новыми методами улучшения качества сжигания различных природных отходов. 

Близким родственником классических брикетов является пеллета — гранулированное топливо, производимое из различных видов биомассы, чаще всего древесного происхождения.

 Чтобы узнать больше о пеллетах, ознакомьтесь с другим нашим текстом, посвящённым этой теме.