Научно-технические основы и прикладные решения ресурсоэффективной термической переработки органического сырья с получением продуктов с высокой добавленной стоимостью для энергетической, металлургической и сельскохозяйственной отраслей

Экспоненциальный рост численности населения приводит к негативным последствиям во многих сферах человеческой деятельности, но особенно сказывается на экологии и изменении климата. Это, в свою очередь, приводит ко множеству проблем и обуславливает необходимость поиска эффективных способов их решения. Так, накапливание органических отходов и нецелесообразное использование ряда ресурсов приводит к значительным выбросам парниковых газов в атмосферу Земли. В этой связи рациональная утилизация такого органического сырья с получением полезных продуктов с высокой добавленной стоимостью, пригодных для использования в различных отраслях человеческой деятельности и позволяющих попутно решать вопросы снижения экологической нагрузки на окружающую среду, становится весьма актуальной задачей. Таким образом, целью работы является разработка научно-технических основ и прикладных решений ресурсоэффективной термической переработки органического сырья с получением продуктов с высокой добавленной стоимостью для энергетической, металлургической и сельскохозяйственной отраслей. В рамках исследований планируется выполнение нескольких основных научных и научно-технических задач, включающих в себя ряд подзадач: 1) На основе проведенных патентных исследований и анализа научно-технической литературы провести разработку газогенератора, работающего за счёт термической переработки органического сырья, характерного для Западно-Сибирского Федерального округа, и превосходящего аналоги по величине удельных затрат на 1 кг перерабатываемого сырья, для питания газотурбинной установки малой мощности (до 6 МВт), используемой для автономного энергоснабжения удаленных поселков. 2) Разработать и изготовить автоматизированную установку по термической переработке органического сырья в биоугли, отличающуюся от существующих аналогов пониженными тепловыми затратами. 3) Получить гранулированный биоуголь из органического сырья для использования в виде бездымного топлива в энергетике и углеродного восстановителя в металлургической отрасли, отличающийся от аналогов высокими прочностными характеристиками (обеспечение требований транспортировки). 4) Численно описать разработанные технические решения и процессы, происходящие при термической переработке в целом. В результате выполнения проекта будут получены следующие результаты. 1) База данных о свойствах и характеристиках видов биомассы, являющихся наиболее представительными и перспективными ресурсами для энергетического использования в Западно-Сибирском Федеральном округе. 2) Математические модели термической переработки биомассы и разработанных технических решений. 3) Эскизная конструкторская документация на экспериментальные стенды, реализующие основные принципы работы промышленных установок по переработке биомассы в биоугли. 4) Автоматизированная установка по термической переработке органического сырья в биоугли. 5) Режимные параметры и оптимальные органические ресурсы, способствующие получению биоуглей для их эффективного применения в качестве почвенных мелиорантов, повышающих стрессоустойчивость урожайных культур к засухе. 6) Прототип газогенераторной установки, реализующей принципы термической переработки органического сырья, для питания газотурбинной установки малой мощности, используемой для автономного энергоснабжения удаленных населенных пунктов. 7) Результаты вегетационных и натурных (полевых) исследований по оценке влияния внесения биоугольных мелиорантов в почвы, характерные для Западно-Сибирского региона, на стрессоустойчивость урожайных культур в условиях засухи. 8) Новые технические решения термической переработки, способные к правовой охране в виде заявок на выдачу патента на изобретение или непосредственно патентов. 9) Образцы получаемых продуктов, готовые для представления потенциальным инвесторам и индустриальным партнерам (ООО НП "Сибирская ореховая компания", ООО НПП "Алавеста инжиниринг"). 10) Публикации (типа article и review) в научных журналах, индексируемых в международных базах научного цитирования (Web of Science Core Collection и (или) Scopus) в количестве не менее 18 штук за 3 года, 9 из которых в журналах первого и второго квартиля, а также защита 1 кандидатской и 1 докторской диссертаций.