Дослідження перспектив сумісного енергетичного використання відходів кондитерських виробництв та соняшникового лушпиння як елемент сталого управління відходами

Abstract

Поточна економічна та воєнна ситуація в Україні загострила питання про диверсифікацію джерел для генерації електричної та теплової енергії. Традиційно потужний аграрний сектор та наявність комплексів з переробки сільськогосподарських культур в Україні стали поштовхом для розвитку біоенергетичного сектору. Агропелети, які складаються з рештків сільськогосподарських рослин, які утворились або піч час збирання врожаю, або під час переробки рослин, є перспективним видом твердого біопалива. Соняшникове лушпиння, яке утворюється при виробництві олії, завдяки чіткій локалізації місць утворення та постійно працюючим підприємствам є найбільш поширеною сировиною для агропелет. В той саме час, тверді органічні відходи кондитерських виробництв лише частково використовуються у складі комбікормів для тварин, маючи при цьому значний енергетичний потенціал. Метою роботи є дослідити можливості та доцільності використання твердих органічних відходів кондитерських виробництв в якості компонента при виготовленні пелет, в тому числі агропелет. Дослідження процесу сушки твердих органічних відходів кондитерських виробництв дозволило визначити характер зміни вмісту вологості в залежності від вмісту жиру у зразках та їх структури. Було визначено, що за 490–520 хв сушки за температури 130 °С майже всі зразки відходів та їх сумішей демонструють зменшення вмісту вологи до 20 мас.% при початковій вологості 70 мас.%. Було встановлено, що найвища теплота згорання відходів вафель з жировою начинкою становить 22,8 МДж/кг та перевищує за цим показником всі інші поширені типи сировини для агропелет. Проведені дослідження показали, що співвідношення соняшникового лушпиння та вафель з жировою начинкою впливає на механічну міцність пелет. Результати досліджень показали потенційну можливість виготовлення агропелет комбінованого складу на основі твердих органічних відходів кондитерських виробництв та соняшникового лушпиння. Вміст соняшникового лушпиння 40–50 мас.% було визначено як оптимальний для отримання агропелет з необхідними властивостями. При такому співвідношенні вдається отримати гранули з високою механічною міцністю та достатньо високим значенням найвищої теплоти згорання при збереженні зольності не більше 2,1 мас.%. The current economic and military situation in Ukraine has exacerbated the issue of diversifying sources for generating electricity and heat. The traditionally powerful agricultural sector and crop processing complexes presence in Ukraine have become an impetus for the bioenergy sector development. Agropellets, which consist of agricultural plant residues that were formed either during harvesting or during plant processing, are a promising type for solid biofuel. Sunflwer husks, which are formed during oil production, are the most common raw material for agropellets due to the clear localization of their formation sites and constantly operating enterprises. At the same time, solid organic waste from confectionery industries is only partially used as animal feed, while having signifiant energy potential. The aim of the work is to study the possibilities and feasibility of using solid organic waste from confectionery industries as a component in the pellets manufacture, including agropellets. Solid organic waste from the confectionery production drying process was studied to determine the nature of the change in moisture content depending on the fat content in the samples and their structure. It was determined that for 490–520 min of drying at a temperature 130 °C, almost all samples of waste and their mixtures demonstrate a decrease in moisture content to 20 wt.% at an initial humidity of 70 wt.%. It was found that the highest calorifi value for waste wafers with fat filing is 22.8 MJ/kg and exceeds all other common types of raw materials for agropellets in this indicator. The conducted studies have shown that the ratio of sunflwer husks and wafers with fat filing affcts the mechanical strength of pellets. The results of the research showed the potential for the agropellets production from a combined composition based on solid organic waste from confectionery industries and sunflwer husks. The content of sunflwer husks of 40–50 wt.% was determined as optimal for obtaining agropellets with the required properties. With this ratio, it is possible to obtain granules with high mechanical strength and a suffiently high value of the highest calorifi value while maintaining an ash content of no more than 2.1 wt.%.