Пеллеты и брикеты из опавших листьев?
Почему бы и нет!
В Европе листья деревьев и кустов, траву, ветки и прочую растительную биомассу, собранную после санитарных уборок парков, улиц, вдоль автомобильных и железных дорог используют в основном как компост, из которого получают удобрение для внесения в почву. В этом бизнесе в ЕС, в частности в ФРГ, очень большая конкуренция и часто возникают проблемы со сбытом.
И потому в некоторых случаях приходится еще и доплачивать за утилизацию компоста. В связи с этим в начале 2000-х годов идея использовать такую растительную биомассу как твердое биотопливо в виде пеллет или брикетов была встречена с энтузиазмом, ведь запихивать охапку листьев в топку котла очень хлопотно, а главное – абсолютно неэффективно. В 2003 году предприниматель из Баварии Ханс Вернер запатентовал технологию переработки листьев и травы в пеллеты. А в 2006 году он получил под этот патент субсидии от правительства федеральной земли Бавария.
Соисполнителем и научным сопровождающим проекта Florafuel-Projekt выступил Университет Бундесвера (военный университет) в Мюнхене.
Давно известно, что листья, трава и другие стеблевые растения – неподходящий материал для сжигания в котлах: очень высокое содержание калия и хлора в них вызывает зашлаковывание теплообменных поверхностей котельного оборудования и быструю коррозию. А зольность превышает все допустимые показатели DIN EN 14961-6. Например, в результате тестирования пеллет из листьев было выяснено, что содержание золы в них доходит до 30%! Поэтому Баварский центр технологий и поддержки предпринимательства в г. Штраубинг выдал заключение, в котором сказано, что подобные пеллеты не могут использоваться в Германии в качестве биотоплива и подлежат утилизации. Причиной высокой зольности листьев является в первую очередь большое количество песка, земли и разной мелкой пыли, попадающих в пеллеты с листвой.
Госпожа Шледерер, доктор технических наук из вышеупомянутого военного университета, предложила ряд решений, обеспечивающих снижение зольности биомассы из листьев и травы. В первую очередь листья необходимо тщательно промыть в специализированной ванне, оборудованной роликами, полупогруженными в воду. Ролики как бы подпрессовывают и перемешивают биомассу в проточной воде, после чего листья откидывают на сито, и песок и другие посторонние примеси отсеиваются через него. Перед ванной установлен специальный запатентованный измельчитель, который доводит биомассу до конечной фракции максимум 5 см и устраняет опрелость и скомканность листьев. При использовании обычных измельчителей листья сбиваются в комки и их промывка и гранулирование невозможны. После первого измельчения и промывки листья пропускают через второй измельчитель, на выходе из которого получается уже мелкая фракция – до 1 см. Из нее в шнековом сепараторе механическим путем отжимается вода, влажность биомассы доводится до 54–57%. Таким образом, из биомассы вымывается до 90% соединений калия и хлора и до половины содержания серы и азота.
Сделаем небольшое отступление от темы. Высокое содержание разных питательных веществ (солей) в отходящей воде позволяет использовать ее для удобрения почвы. Опавшие листья в парках и скверах городов обогащают почву органическими веществами, обеспечивают ее благоприятную структуру, при разложении листвы в почву поступают питательные минеральные вещества, поэтому многие ученые не рекомендуют убирать листья в парковых и других зеленых зонах городов во избежание деградации почвы. Если же эти листья собирать для использования в энергетических целях, а в почву вносить воду, которая остается после их промывки и измельчения, получается по сути тот же эффект, что описан выше, и не нарушается природный баланс, почва не деградирует. Кстати, листья, оставленные на почве или собранные на свалках, в процессе перегнивания и разложения выделяют в атмосферу метан, который вызывает парниковый эффект во много раз активнее, чем углекислый газ.
А при сжигании пеллет из листьев в атмосферу попадает то количество углерода, которое было поглощено растением из атмосферы в течение последнего лета. Таким образом, использование опавших листьев в качестве сырья для изготовления биотоплива обеспечивает положительный экологический эффект.
Но вернемся к линии гранулирования листвы. Биомасса, полученная в результате обработки во втором измельчителе, накапливается в бункере, из которого транспортером подается в специальную сушильную камеру floradry Smart (о ней мы расскажем в следующей публикации в «ЛПИ»). После сушки сырье подается на пресс-гранулятор и далее фасуется. В конечном итоге получаются гранулы, характеристики которых сопоставимы с характеристиками древесных гранул (табл. 1), за исключением зольности, которая у гранул из листьев достигает 12%, то есть немного выше, чем регламeнтировано нормами DIN EN 14961-6 для недревесных гранул (из соломы, лузги подсолнечника и т. п.). Это совсем некритично при сжигании подобных пеллет в специальных котлах, предназначенных для пеллет из разной растительной (недревесной) биомассы. А если листья смешивать в определенной пропорции с опилом, то содержание золы можно довести до уровня требований, которые предъявляются к индустриальным гранулам.
Интересен опыт брикетирования опавших листьев в Великобритании. Питер Моррисон из г. Бирмингем установил, что наилучшие результаты при горении дает состав из 70% листьев и 30% воска, в котором воск не только выступает как связующий материал (впрочем, связующим может быть и клейстер из муки), но и служит для повышения общей теплоты сгорания брикета, которая сопоставима с теплотворностью высококачественного угля: до 27,8 МДж/кг. Подобные брикеты горят лучше и дольше, чем древесные (один брикет горит 2–3 часа), хорошо поджигаются без использования жидкостей и лучин для растопки. Питер Моррисон основал компанию Bio Fuels International и запатентовал товарный знак для своих брикетов Leaf Log (один брикет длиной 28 см весит 1,2 кг, упаковку из 12 брикетов предлагают на сайте компании за 25 фунтов стерлингов), которыми успешно торгует не только в Великобритании, но и в ЕС. Для сбора листьев организованы специальные передвижные и стационарные пункты. Г-н Моррисон заключил договоры с рядом подобных пунктов, а также с парками, городскими и лесными хозяйствами. Усилия Моррисона и его соратницы – г-жи Уормингтон были вознаграждены: в 2008 году они завоевали премию 40 тыс. фунтов стерлингов от Shell UK за перспективную идею в сфере продвижения «зеленой» энергетики и утилизации отходов. Кроме того, они получили средства от спонсоров для продвижения технологии Leaf Log за пределы Британии.
В Великобритании общий вес всех опавших за один осенний период листьев оценивается в 1 млн т, в одном только г. Бирмингем и окрестностях собирают 16 тыс. т листьев в год. И все это вывозится на свалки. В России несколько лет назад Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет провел оценку возможности получения твердого биотоплива из опавших листьев в условиях г. Новосибирска. Оценка дала следующие результаты: в парках собирают 3230 т опавших листьев (19%); на бульварах в скверах и в подобных зеленых насаждениях – 4760 т (28%), в зеленых зонах ограниченного пользования – 9010 т (53%).
А как обстоят дела у наших соседей? В 2013 году на Украине ученые Днепровского университета экологии и транспорта по результатам исследований, проведенных в университетской экологической лаборатории, рекомендовали использовать брикеты из листьев в качестве дешевого топлива для отопления частных домохозяйств, особенно в сельской местности. Эксперт национального экологического центра Украины (НЭЦУ), доцент Максим Сорока поясняет, на основании чего было принято это решение. Если просто сжигать опавшие листья, как это в большинстве случаях и делается, то в результате горения образуется огромное количество альдегидов, уксусной кислоты, фенолов. Совсем другая картина при сжигании спрессованных листьев в топке котла, когда есть поддув, постоянный приток кислорода, обеспечивающий высокую температуру горения. В этом случае продуктов сгорания получается почти столько же, сколько при сжигании древесины (правда, немного больше СО и оксида азота).
В средней школе № 6 г. Кобрина (Белоруссия) под руководством директора школы И. Лахуты школьники по чертежам, которые взяты из Интернета, изготовили установку, в которой предварительно измельченную листву смешивают в определенной пропорции с грунтовкой, выкладывают в форму, прессуют и потом высушивает под специальным навесом. Китайская компания Gemco Energy предлагает фермерам и жителям сельской местности небольшие грануляторы производительностью от 50 до 450 кг/ч для пеллетирования листьев после их естественной просушки на открытом воздухе.
Для России гранулирование листьев пока не видится таким актуальным, как для Европы, но почему бы не использовать эту технологию как способ утилизации? Тем более что штрафы за сжигание листьев наверняка будут расти. В 2017 году штрафы за сжигание опавшей листвы и сухой травы составляли от нескольких тысяч рублей для физических лиц до нескольких сотен тысяч рублей (или административного приостановления деятельности на срок до 90 суток) для юридических лиц.
В заключение немного статистики. С одного крупного дерева осенью опадает в среднем 50 тыс. листьев. По весу и объему листья можно сравнить с лузгой подсолнечника. Самосвал с наращенными на 1,5 м бортами вмещает менее 2 т листьев (для сравнения: в подобный Кал/кг, а наименьшей – листья каштана – 2300 кКал/кг, листья липы и яблони – до 2850 кКал/кг.
Сергей Передерий
Info@eko-pellethandel.de
