Быстрее, лучше, сильнее: российские ученые увеличили эффективность сжигания угля

Ученые из Томского политехнического университета, НИТУ «МИСиС» и Института катализа СО РАН им. Г.К. Борескова разработали новый метод повышения эффективности сгорания угольного топлива. Процесс происходит при участии солей меди. Метод позволяет почти в половину сократить выбросы угарного газа и в три раза снизить неполное сгорание, превратив его в полезное тепло.

Исследование было опубликовано в международном журнале «Fuel Processing Technology», посвященном аспектам переработки и утилизации топлива.

Уголь — самый распространенный первичный энергоресурс в мире. Такой вывод сделало Международное энергетическое агентство в своих отчетах за 2020 год. Более трети мировой электроэнергии в указанный год, по данным агентства, производилось за счет сжигания угля.

Мировое сообщество прикладывает значительные усилия для обеспечения безболезненного перехода промышленности на возобновляемые источники энергии, но пока что этот переход невозможен из-за целого комплекта экономических и географических затруднений, схожих для всех государств. Уголь, по прогнозам экспертов, в ближайшие годы точно не уйдет с лидирующих позиций в производстве.

Рост доли угля, как в российской, так и в мировой энергетике, вызывает серьезные опасения экологов. С его использованием в качестве энергоносителя связан ряд серьезных проблем. Самые значительные из них — неполное сгорание топлива и выделение большого количества токсичных газов. Из-за отравления водяных паров и движению воздушных масс угольные осадки выпадают на довольно обширной территории, вторично загрязняя почву и водоемы. Существующие проблемы ставят перед угольной энергетической промышленностью задачу обеспечения более эффективного и экологичного преобразования топлива в энергию.

- На угольной энергетике рано ставить крест, - рассказывает руководитель исследовательской группы НИТУ «МИСиС», доктор технических наук, заведующей лабораторией «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ «МИСиС» Александр Громов, - Китай, несмотря на все «зеленые» тенденции, рассматривает уголь как основное топливо XXI века. В России доля угля в энергобалансе составляет немногим менее 20%. Даже Великобритания, последовательно проводящая курс на переход к возобновляемым источникам энергии, в третьем квартале 2020 года сожгла более 200 тысяч тонн угля.

Одно из возможных решений «угольной проблемы», предложенных учеными — использование катализаторов, которые смогу повысить интенсивность и эффективность сгорания угля. Такими каталитическими агентами могут стать оксиды металлов и их реагенты: нитраты, ацетаты, хлориды и сульфаты.

- Поиск каталитических добавок, активирующих сжигание угля, будет продолжаться, - отмечает Громов, - Мы добились определенных успехов в этом направлении: эффективность сгорания угля существенно повышается при использовании катализаторов, предложенных и испытанных нами.

В процессе работы ученые взяли соль меди как активирующую добавку горения для повышения реакционной способности углефицированного твердого топлива. Такое топливо имеет высокую температуру воспламенения и теплоту сгорания, но при это отличается низкой интенсивностью горения. Увеличение реакционной способности и скорости горения дало возможность снизить потери тепла путем его преобразования в энергию.

Нитраты, ацетаты и сульфаты меди были добавлены в объемную структуру угля. Интеграция проводилась методом пропитки, чтобы обеспечить равномерное распределение по материалу. Полученный материал поместили в камеру сгорания.

Использовании оксидных катализаторов имеет свои особенности. Так, например, существует необходимость обеспечить динамический контакт добавки и угля. Говоря простыми словами, добавка должна быть распределена в слое топлива равномерно, отдавать кислород и усиливать реакционную способность смеси. Но, если использовать в качестве катализаторов соли, динамический контакт можно исключить. Это является преимуществом данного метода.

Кроме того, в отчетах по результатам исследования ученые отметили, что применение солевых агентов делает процесс горения более управляемым и улучшает его эффективность из-за повышения интенсивности и понижения температуры.

По прогнозам ученых применение солей меди для повышения эффективности сгорания угля позволит существенно снизить топливные потери в энергетической отрасли. Кроме того, данный метод минимизирует затраты энергии при растопке электроэнергетического оборудования и сократит выбросы от угольного производства, что благоприятно скажется на экологии и здоровье людей.

URL: https://www.babr24.net/tmk/?ADE=209901

Bytes: 4657 / 4528

Версия для печати

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- Джем
- ВКонтакте
- Одноклассники

Связаться с редакцией Бабра в Томской области:
tomsk.babr@gmail.com

Автор текста: Пепел.

Другие статьи в рубрике "Наука и технологии" (Томск)

Учёные ТГУ: молекулы-архитекторы и медицина будущего

Учёные ТГУ соединили молекулы, которые выглядят как тыква и стебель бамбука. А благодаря одной такой миниатюрной «тыкве» можно безопасно доставить лекарство прямо в раковую опухоль, не отравляя при этом здоровые органы. Звучит как фантастика?

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеОбразованиеТомск

2067

31.08.2026

Учёные ТГУ: «Сакура полезнее, чем все думали»

Учёным Томского госуниверситета совместно с коллегами из вузов других регионов России удалось найти новые полезные химические соединения во всем известном виде деревьев, на цветение которого люди любуются каждой весной.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеТомск

2779

26.08.2026

Учёные ТГУ: поиск мест обитания краснокнижных птиц и нагрев никелида титана

Учёные ТГУ в ходе летней экспедиции в ЯНАО обнаружили новые гнездовья птиц из Красной книги и объяснили причины поиска новых мест обитаний. Также исследователям Томского госуниверситета удалось выяснить, как управлять сплавом с эффектом памяти формы для медицинской сферы.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеТомск

3932

19.08.2026

Учёные ТГУ: как связаны вулкан и озоновая дыра над Антарктидой?

Учёные Томского госуниверситета выдвинули предположение о том, почему озоновая дыра над Антарктидой не затянулась. Несмотря на отказ от использования хладагентов, которые пагубно воздействуют на озон, проблема не исчезла. Как оказалось, причиной этому стал действующий вулкан.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

22855

30.07.2026

Учёные ТГУ: микропластик в желудках рыб и новая защита иммунитета сельскохозяйственных растений

Учёные Томского государственного университета нашли способ защитить растения от патогенов и насекомых-вредителей с помощью сахарных молекул, так как пестициды и фунгициды c химическим составом становятся дороже и наносят вред человеку.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

29361

14.07.2026

Топливо из пластика? Двухэтапная переработка и соответствующий стандартам бензин

3 июля 2026 года стало известно, что учёные ТПУ предложили новый способ добычи компонентов для изготовления топлива из пластиковых отходов.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияЭкономикаТомск

31694

09.07.2026

Учёные ТГУ: глюконовая кислота из сельскохозяйственных отходов

Учёные ТГУ совместно с коллегами из Индии создали способ, который позволит превращать отходы в ценные продукты. Третий этап проекта о переработке сельскохозяйственного сырья завершён. Учёные получили необходимые документы и планируют оформить патент на интеллектуальную собственность.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияТомск

30538

30.06.2026

Учёные ТГУ: ультрафиолет сквозь облака и кристаллы апатита в костях

Учёным ТГУ удалось выяснить, что все формы облаков в той или иной мере влияют на количество ультрафиолетовых лучей, в некоторых случаях даже сводя их дозу к отрицательным значениям.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияОбразованиеТомск

31584

24.06.2026

Учёные ТГУ: траектории астероидов и их зависимости

Учёным ТГУ удалось по движениям астероидов определить, какое влияние на них оказывают различные факторы. Это исследование станет важной составляющей в расчёте возможного столкновения астероидов с Землёй. Результаты первого исследования учёные уже опубликовали в международном научном журнале.

Андрей Тихонов

Наука и технологииОбразованиеТомск

9011

04.06.2026

Слёзы счастья и грусти одинаковые по составу, но разные по ощущениям

Люди считали, что слёзы счастья и слёзы горя различаются по составу. Однако учёный из ТПУ сообщил обратное. Несмотря на то что слёзы являются достаточно сложной биологической жидкостью, эмоциональная составляющая на её состав не влияет. Всему виной человеческие ощущения.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеТомск

9169

15.05.2026

Учёные ТГУ: новый сенсор для эффективного лечения онкологии

Учёным ТГУ удалось создать сенсоры, способные увеличивать эффективность лучевой терапии для онкобольных. Клинические испытания пройдены, а действенность сенсоров доказана. В ближайшее время изобретение применят в экспериментальной установке ионной лучевой терапии.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеТомск

9084

11.05.2026

Учёные ТГУ: защита краснокнижных птиц и отечественный метилпарабен

Учёные ТГУ находятся в процессе разработки подхода к охране птиц из Красной книги. В период с 2002 года по 2025 год численность трёх видов таких птиц сильно снизилась, поэтому учёные поставили перед собой задачу сохранить их.

Андрей Тихонов

Наука и технологииТомск

10048

07.04.2026

Лица Сибири

Зубакин Семен

Голенецкая Елена

Деев Александр

Хайдуков Валерий

Еремин Сергей

Сутула Василий

Бренюк Сергей

Творогова Елена

Ботоев Борис

Шумихина Галина