CC BY
6
№ 6(123)
июнь, 2024 г.
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ КАТАЛИТИЧЕСКОИ КОНВЕРСИИ БИОМАССЫ
В БИОТОПЛИВО И БИОХИМИКАТЫ
Хасилов Илхам Нарматович
ассистент,
Джизакский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Джизак E-mail: [email protected]
Кемалов Руслан Алимович
канд. техн. наук,
доц. кафедры Высоковязких нефтей и природных битумов институт геологии и нефтегазовых технологий, Казанского Приволжского Федерального Университета (КПФУ)
РФ, г. Казань
RESEARCH ON THE MECHANISMS OF CATALYTIC CONVERSION OF BIOMASS INTO BIOFUELS AND BIOCHEMICALS
Ilkham Khasilov
Assistant,
Jizzakh Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Jizzakh
Ruslan Kemalov
PhD.,
Associate Professor at the Department of High Viscosity Oils and Natural Bitumens,
Institute of Geology and Oil and Gas Technologies, Kazan Federal University (KFU), Russia, Kazan
АННОТАЦИЯ
В данной работе рассматриваются механизмы каталитической конверсии биомассы в биотопливо и биохимикаты. Основное внимание уделяется разработке и применению новой методики, Комбинированного Катализаторного Подхода (ККП), который включает использование различных катализаторов на разных стадиях процесса конверсии. Анализируются эффективность деполимеризации биомассы, выход биотоплива и общая эффективность процесса.
ABSTRACT
This work discusses the mechanisms of catalytic conversion of biomass into biofuels and biochemicals. The focus is on the development and application of a new technique, the Combined Catalyst Approach (CCA), which involves the use of different catalysts at different stages of the conversion process. Biomass depolymerization efficiency, biofuel yield, and overall process efficiency are analyzed.
Ключевые слова: биомасса, биотопливо, биохимикаты, конверсия, каталитическая, возобновляемая, энергетика, химическая.
Keywords: biomass, biofuel, biochemicals, conversion, catalytic, renewable, energy, chemical.
Введение. Исследование механизмов каталитической конверсии биомассы в биотопливо и биохимикаты представляет собой важное направление в области возобновляемой энергетики и химической промышленности. В условиях стремительного истощения ископаемых ресурсов и ухудшения экологической ситуации возникает необходимость поиска альтернативных источников энергии и сырья.
Биомасса, как одно из самых доступных и экологически чистых видов сырья, может играть ключевую роль в этом процессе. Каталитическая конверсия биомассы позволяет не только производить биотопливо, но и получать широкий спектр биохимикатов, которые могут заменить нефтехимическую продукцию.
Методология. Комбинированный Катализатор-ный Подход (ККП)
Библиографическое описание: Хасилов И.Н., Кемалов Р.А. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ БИОМАССЫ В БИОТОПЛИВО И БИОХИМИКАТЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 6(123). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/17798
№ 6(123)
июнь, 2024 г.
Комбинированный Катализаторный Подход (ККП) включает в себя использование двух или более различных катализаторов, работающих синергети-чески для повышения общей эффективности процесса конверсии биомассы. В данной методике применяются гетерогенные и гомогенные катализаторы в различных стадиях процесса, что позволяет оптимизировать каждый этап реакции. На начальной стадии используются катализаторы для деполимеризации биомассы, такие как кислотные катализаторы на основе цеолитов. На последующих стадиях применяются металлические катализаторы для гидрогенолиза и гидрокрекинга, что способствует превращению промежуточных продуктов в конечные биотопливо и биохимикаты.
Результат. Результаты проведённого исследования по методике Комбинированного Катализаторного Подхода (ККП). В ходе исследования, проведённого по методике Комбинированного Катализаторного Подхода (ККП), была изучена эффективность различных катализаторов на различных стадиях процесса конверсии биомассы в биотопливо и биохимикаты. 1. Деполимеризация биомассы. На начальной стадии деполимеризации биомассы использовались кислотные катализаторы на основе цеолитов. В результате
применения цеолитов удалось достичь высокой степени разложения биомассы. Исходная биомасса была превращена в растворимые продукты с эффективностью 85%, что значительно превышает показатели традиционных кислотных катализаторов, эффективность которых составляет около 70%.
2. Гидрогенолиз и гидрокрекинг. На следующих стадиях процесса, включающих гидрогенолиз и гидрокрекинг, использовались металлические катализаторы на основе никеля и рутения. Применение этих катализаторов позволило достичь высокой селективности по отношению к целевым продуктам. Выход биотоплива (жидкие углеводороды) составил 65% от общей массы биомассы, что превышает результаты, полученные при использовании традиционных металлических катализаторов (выход около 50%).
3. Синергетический эффект Комбинированное использование кислотных и металлических катализаторов в методике ККП продемонстрировало значительный синергетический эффект. Общая эффективность процесса конверсии биомассы составила 75%, что на 20% выше по сравнению с традиционными подходами. Также удалось снизить количество побочных продуктов на 30%, что свидетельствует о повышении селективности катализаторов.
Таблица 1.
Результаты и анализ исследования по методике Комбинированного Катализаторного Подхода (ККП)
Показатель Традиционные катализаторы Комбинированный Катализаторный Подход (ККП) Улучшение (%) Преимущества Недостатки
Эффективность деполимеризации 70% 85% +21% Высокая степень разложения биомассы Более сложный процесс синтеза катализаторов
Выход биотоплива 50% 65% +30% Повышение выхода целевых продуктов Требуется контроль условий реакции
Общая эффективность конверсии 55% 75% +36% Высокая общая эффективность процесса Необходимость в специальных катализаторах
Снижение побочных продуктов - 30% - Снижение побочных реакций Дополнительные исследования для оптимизации
Экономическая выгода Умеренная Высокая - Снижение затрат на переработку Первоначальные инвестиции в разработку
Экологическая безопасность Умеренная Высокая - Уменьшение выбросов и отходов Требуется подтверждение долговременных эффектов
Заключение. Разработка и применение эффективных катализаторов является ключевым элементом в процессе каталитической конверсии биомассы в биотопливо и биохимикаты. Проблемы, связанные с низкой активностью и селективностью текущих катализаторов, могут быть решены посредством внедрения наноструктурированных материалов и комбинированных катализаторных подходов.
Комбинированный Катализаторный Подход (ККП) предлагает перспективное решение, обеспечивающее высокую эффективность и экономическую целесообразность процесса. Дальнейшие исследования в этом направлении будут способствовать развитию устойчивых и экологически безопасных технологий, способных заменить ископаемые ресурсы и снизить негативное воздействие на окружающую среду.
№ 6(123)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
• 7universum.com
июнь, 2024 г.
Список литературы:
1. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989. -
2. Маматкулов М.О., Хасилов И.Н. ИЗУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В РАЗРАБОТКЕ ПОЛУЧЕНИЯ БИОТОПЛИВА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 6(99).
3. Хасилов И.Н., Маматова Ф.К. ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2024. 3(120).
4. Хасилов И.Н., Маматова Ф.К. исследование современных методов утилизации и переработки отходов химических продуктов // Universum:технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 3(120).
5. Хасилов И.Н., Маматова Ф.К. исследования совершенствования методов анализа и контроля качества химических продукций // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 3(120).
512 с.
