Thermolysis waste processing in hydrolysis production

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

One of the urgent tasks of rational environmental management concerns the recycling of large-tonnages of industrial waste. Occupying significant landfill areas, accumulated waste acts as a source of environ-mental pollution, resulting in a decline in human living conditions. The great quantity of some carbon-containing wastes leads to their consideration as secondary technogenic raw material resources. In particular, since comprising an integral part of the structure of wood and accumulating in large quantities in the wastes of paper pulp and hydrolysis plants, lignin potentially forms a promising basis for producing a wide range of products, including aromatic aldehydes, alcohols, mineral fertilisers and feed additives. However, due to its high resistance to microbiological decomposition and propensity to spontaneous combustion (in dry form), the utilisation of lignin for such purposes presents certain difficulties. Additional limitations affecting existing technologies for lignin processing include the inability to efficiently process large volumes, as well as the remoteness of processing enterprises from storage sites. In the present article, the decomposition of lignin in a microwave thermolysis pilot plant comprising part of an existing waste recycling plant (Tombov, Russia) is investigated in connection with its disposal and extraction of target products. Under the applied microwave radiation, the decomposition time of lignin is reduced in comparison with the traditional method. This is combined with a decrease in volume of utilised substance complemented by its neutralisation and cleaning of pathogenic microorganisms. Based on the results of the study, the technological parameters of the process are determined and the average estimated yield of thermolysis products is provided. The resulting carbon residue can be ap-plied in the production of catalysts and carbon sorbents, while the liquid component can be used as a raw material for low-combustible fuel fractions. The existing gas cleaning system makes the process more environmentally friendly.

About the authors

S. V. Gunich

Society “Innovative technological systems”

Email: e.t.systems@mail.ru

E. V. Yanchukovskaya

Irkutsk National Research Technical University

Email: lenyan@istu.edu

References

  1. Huang Y.-F., Chiueh P.-T., Kuan W.-H., Lo S.-L. Effects of lignocellulosic composition and microwave power level on the gaseous product of microwave pyrolysis // Energy. 2015. Vol. 89. P. 974–981. https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.06.035
  2. Lo S.-L., Huang Y.-F., Chiueh P.-T., Kuan W.-H. Microwave Pyrolysis of Lignocellulosic Biomass // Energy Procedia. 2017. Vol. 105. P. 41–46. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.277
  3. Morgan H.M.Jr., Bu Q., Liang J., Liu Y., Mao H., Shi A., et al. A review of catalytic microwave pyrolysis of lignocellulosic biomass for value-added fuel and chemicals // Bioresource Technology. 2017. Vol. 230. P. 112–121. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.01.059
  4. Liu Q., Wang S., Zheng Y., Luo Z., Cen K. Mechanism study of wood lignin pyrolysis by using TG-FTIR analysis // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2008. Vol. 82. Issue 1. P. 170–177. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2008.03.007
  5. Garcia-Nunez J.A., Pelaez-Samaniego M.R., Garcia-Perez M.E., Fonts I., Abrego J., Westerhof R.J.M., et al. Historical developments of pyrolysis reactors: a review // Energy and Fuels. 2017. Vol. 31. Issue 6. P. 5751–5775. https://doi.org/10.1021/acs.energyfyels.7b00641
  6. Huang Y.-F., Chiueh P.-T., Kuan W.-H., Lo S.-L. Product distribution and heating performance of ligno-cellulosic biomass pyrolysis using microwave heating // Energy Procedia. 2018. Vol. 152.P. 910–915. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.09.092
  7. Gauthier G., Melkior T., Grateau M., Thiery S., Sylvain S. Pyrolysis of centimetre-scale wood particles: New experimental developments and results // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2013. Vol. 104. P. 521–530. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2013.05.017
  8. Chen P., Xie Q., Addy M., Zhou W., Liu Y., Wang Y., et al. Utilization of municipal solid and liquid wastes for bioenergy and bioproducts production // Bioresource Technology. 2016. Vol. 215. P. 163–172. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.02.094
  9. Пат. № 2013126238А, Российская Федерация. Способ переработки бытовых и производственных отходов в печное топливо и углеродное вещество и устройство для его осуществления / С.В. Гунич, Т.И. Малышева; заявитель и патентообладатель С.В. Гунич, Т.И. Малышева; заявл. 10.06.2013; опубл. 20.12.2014. Бюл. № 35.
  10. Гунич С.В., Янчуковская Е.В., Днепровская Н.И. Анализ современных методов переработки твердых бытовых отходов // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2015. N 2 (13). С. 110–115.
  11. Гунич С.В., Янчуковская Е.В. Анализ процессов пиролиза отходов производства и потребления // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2016. N 1 (16). С. 86–93.
  12. Гунич С.В., Янчуковская Е.В., Днепровская Н.И. Переработка илового осадка очистных сооружений // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2017. Т. 7. N 1. С. 183–188. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2017-7-1-183-187
  13. Гунич С.В., Янчуковская Е.В. Очистка продуктов сгорания топлива установки переработки твердых бытовых отходов // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2018. Т. 8. N 1. С. 92–98. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2018-8-1-92-98
  14. Beneroso D., Arenillas A., Montes-Moran M.A., Bermudez J.M., Mortier N., Verstichel S., et al. Ecotoxicity tests on solid residues from microwave induced pyrolysis of different organic residues: An addendum // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2016. Vol. 121. P. 329–332. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2016.08.013
  15. Burhenne L., Messmer J., Aicher T., Laborie M.-P. The effect of the biomass components lignin, cellulose and hemicellulose on TGA and fixed bed pyrolysis // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2013. Vol. 101. P. 177–184. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2013.01.012
  16. Correa C.R., Hehr T., Voglhuber-Slavinsky A., Rauscher Y., Kruse A. Pyrolysis vs. hydrothermal carbonization: Understanding the effect of biomass structural components and inorganic compounds on the char properties // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2019. Vol. 140. P. 137–147. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2019.03.007

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».