«Большинство заводов по производству пеллет небольшие, со средней годовой производительностью около 9 000 тонн. После проблем с нехваткой пеллет в 2013 году, когда было произведено всего около 29 000 тонн, сектор продемонстрировал экспоненциальный рост, достигнув 88 000 тонн в 2016 году, и, по прогнозам, к 2021 году он достигнет не менее 290 000 тонн».

Чили получает 23 процента своей первичной энергии из биомассы. Это включает дрова, топливо, широко используемое для отопления домов, но также связанное с местным загрязнением воздуха. В последние годы новые технологии и более чистые и эффективные виды топлива из биомассы, такие как пеллеты, продвигаются вперед быстрыми темпами. Доктор Лаура Асокар, исследователь из Университета Ла-Фронтеры, предлагает взгляд на контекст и текущее состояние рынков и технологий, связанных с производством пеллет в Чили.

ПО МНЕНИЮ Д-РА АЗОКАРА, использование дров в качестве основного источника энергии является особенностью Чили. Это связано с чилийскими традициями и культурой, а также с обилием лесной биомассы, высокой стоимостью ископаемого топлива и холодными и дождливыми зимами в центрально-южной зоне.

Лесная страна

Чтобы пояснить это утверждение, следует упомянуть, что в настоящее время в Чили насчитывается 17,5 млн гектаров (га) лесов: 82 процента — это естественные леса, 17 процентов — плантации (в основном сосны и эвкалипты) и 1 процент — смешанное производство.

Это означает, что, несмотря на быстрый рост страны, с текущим доходом на душу населения в 21 000 долларов США в год и ожидаемой продолжительностью жизни 80 лет, она остается слаборазвитой с точки зрения систем отопления домов.

Фактически, из общего объема энергии, потребляемой для отопления, 81 процент приходится на дрова, а это значит, что в настоящее время около 1,7 миллиона домохозяйств в Чили используют это топливо, достигая общего годового потребления более 11,7 миллиона м³ древесины.

Более эффективные альтернативы

Высокое потребление дров также связано с загрязнением воздуха в Чили. 56 процентов населения, то есть около 10 миллионов человек, подвергаются воздействию ежегодных концентраций 20 мг/м³ твердых частиц (PM) размером менее 2,5 pm (PM2.5).

Примерно половина этих PM2.5 приходится на сжигание дров/Это связано с рядом факторов, таких как плохо высушенная древесина, низкая эффективность печей и плохая изоляция домов. Кроме того, хотя предполагается, что сжигание дров является нейтральным по диоксиду углерода (C02), низкая эффективность печей подразумевает выбросы C02, эквивалентные выбросам печей на керосиновом и сжиженном газе.

В последние годы рост уровня образования в Чили привел к формированию более сильного общества, которое начало выдвигать требования, связанные с сохранением природного наследия и заботой об окружающей среде.

Вместе с вышесказанным, экспоненциальное развитие исследований и генерация передового человеческого капитала позволили стране противостоять этим вызовам посредством поиска новых технологий и новых видов топлива, которые удовлетворяют существующую потребность в отоплении домов. Одной из таких альтернатив стало производство пеллет.

Выключатель плиты

Интерес к использованию пеллет в Чили возник около 2009 года, когда начался импорт пеллетных печей и котлов из Европы. Однако высокая стоимость импорта оказалась проблемой, и внедрение было медленным.

Для популяризации его использования Министерство охраны окружающей среды в 2012 году запустило программу замены печей и котлов в жилом и промышленном секторах. Благодаря этой программе замены в 2012 году было установлено более 4000 единиц оборудования, и с тех пор это число утроилось с приходом некоторых местных производителей бытовой техники.

Половина этих печей и котлов находится в жилом секторе, 28 процентов — в государственных учреждениях и около 22 процентов — в промышленном секторе.

Не только древесные гранулы

Пеллеты в Чили производятся в основном из сосны лучистой (Pinus radiata), распространенного вида плантаций. В 2017 году в центральных и южных районах страны насчитывалось 32 завода по производству пеллет разных размеров.

- Большинство заводов по производству пеллет небольшие, со средней годовой производительностью около 9 000 тонн. После проблем с нехваткой пеллет в 2013 году, когда было произведено всего около 29 000 тонн, сектор продемонстрировал экспоненциальный рост, достигнув 88 000 тонн в 2016 году, и, по прогнозам, к 2020 году достигнет не менее 190 000 тонн, сказал д-р Азокар.

Несмотря на обилие лесной биомассы, это новое «устойчивое» чилийское общество вызвало интерес у предпринимателей и исследователей к поиску альтернативного сырья для производства уплотненного биотоплива. Существует множество национальных исследовательских центров и университетов, которые разработали исследования в этой области.

В Университете Ла-Фронтеры Центр управления отходами и биоэнергией, входящий в состав Научного ядра BIOREN и связанный с Кафедрой химической инженерии, разработал метод скрининга для выявления местных источников биомассы с энергетическим потенциалом.

Шелуха лесного ореха и пшеничная солома

Исследование выявило, что шелуха лесного ореха является биомассой с наилучшими характеристиками для сжигания. Кроме того, пшеничная солома выделяется своей высокой доступностью и воздействием на окружающую среду, вызванным обычной практикой сжигания соломы и стерни. Пшеница является основной культурой в Чили, выращиваемой на площади около 286 000 га и производящей около 1,8 млн тонн соломы в год.

В случае с шелухой лесного ореха, хотя эта биомасса может быть напрямую сожжена, исследования были сосредоточены на ее использовании для производства пеллет. Причина кроется в столкновении с проблемой производства твердого биотоплива, которое адаптируется к местным реалиям, где государственная политика привела к замене дровяных печей на пеллетные печи, чтобы справиться с проблемами местного загрязнения воздуха.

Результаты оказались обнадеживающими, предварительные выводы показывают, что эти гранулы будут соответствовать параметрам, установленным для гранул древесного происхождения согласно ISO 17225-1 (2014).

В случае пшеничной соломы были проведены испытания по торрефикации с целью улучшения некоторых характеристик этой биомассы, таких как неравномерный размер, низкая насыпная плотность и низкая теплотворная способность, среди прочих.

Торрефикация, термический процесс, осуществляемый при умеренных температурах в инертной среде, был оптимизирован специально для этих сельскохозяйственных отходов. Первоначальные результаты показывают значительное увеличение сохраненной энергии и теплотворной способности при умеренных рабочих условиях ниже 150℃.

Так называемая черная пеллета, произведенная в пилотном масштабе с использованием этой торрефицированной биомассы, была охарактеризована в соответствии с европейским стандартом ISO 17225-1 (2014). Результаты оказались благоприятными, достигнув увеличения кажущейся плотности с 469 кг/м³ до 568 кг/м³ благодаря процессу предварительной обработки торрефикацией.

Ожидаемые задачи направлены на поиск технологий, позволяющих снизить содержание микроэлементов в торрефицированных гранулах из пшеничной соломы с целью получения продукта, который может выйти на национальный рынок, способствуя борьбе с экологическими проблемами, с которыми сталкивается страна.