Patent obejmuje sposób wytwarzania paliwa stałego w postaci pelletu o podwyższonej kaloryczności, który powstaje z połączenia tradycyjnych odpadów drzewnych oraz odpadowych tworzyw sztucznych. Wynalazek zwiększa efektywność energetyczną opału i jest jednocześnie metodą na zagospodarowanie trudnych odpadów opakowaniowych.
Istota i unikalność wynalazku
Głównym problemem przy próbach łączenia drewna z tworzywem sztucznym w przeszłości była trudność w uzyskaniu jednolitej mieszanki ze względu na duże różnice w gęstości obu materiałów.
– Jednym z etapów badań otrzymanego pelletu było badanie właściwości fizykochemicznych – przypomina dr inż. Małgorzata Krasowska z Katedry Inżynierii Rolno-Spożywczej i Kształtowania Środowiska na Wydziale Budownictwa Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej. – Badaliśmy wytrzymałość kinetyczną paliwa czy jego gęstość i gęstość nasypową.
Naukowców wsparł dr hab. inż. Marek Jałbrzykowski prof. PB z Katedry Inżynierii Materiałowej i Produkcji na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. Nowy patent rozwiązuje ten problem dzięki unikalnej obróbce mechaniczno-termicznej polistyrenu.
– Zamiast zwykłego rozdrobnienia, profesor Jałbrzykowski zaproponował, aby tworzywo sztuczne było poddawane, po wstępnym rozdrobnieniu, procesowi wstępnego ogrzewania (obkurczania), a następnie wytłaczania w zmiennych temperaturach (od 210°C do 120°C) – opowiada dr hab. inż. Sławomir Obidziński, prof. PB, Kierownik Katedry Inżynierii Rolno-Spożywczej i Kształtowania Środowiska na Wydziale Budownictwa Nauk o Środowisku Politechniki Białostockiej. – Dzięki temu powstaje surowiec, który po schłodzeniu i ponownym zmieleniu do frakcji poniżej 3 mm, idealnie miesza się z trocinami, tworząc jednorodną mieszankę, z której powstaje następnie trwały pellet.
Czytaj też: Politechnika Białostocka uruchomiła Laboratorium spalania paliw stałych. Będzie badać spalanie biomasy
Skąd bierze się polistyren i co stanowi biomasę?
Wynalazek opiera się na inteligentnym wykorzystaniu surowców wtórnych:
- Polistyren (PS): W ramach opatentowanej metody wykorzystuje się przede wszystkim poprodukcyjne folie opakowaniowe. Tworzywa te, powszechnie stosowane w przemyśle spożywczym i logistyce, mogą stać się cennym nośnikiem energii zamiast zalegać na składowiskach. Polistyren charakteryzuje się niemal dwukrotnie wyższą wartością opałową niż samo drewno, co znacznie podnosi kaloryczność gotowego produktu, nawet gdy jego dodatek stanowi 10-15%.
- Wkład biomasy: Bazę paliwa stanowią odpady drzewne w postaci trocin, wiórów lub zrębków. W badaniach opisanych w patencie najczęściej stosuje się trociny sosnowe lub świerkowe. Biomasa pełni rolę stabilnego rusztu spalania, podczas gdy dodatek tworzywa sztucznego (od 5% do 15% masy) działa jak „energetyczny dopalacz”.
Korzyści dla społeczeństwa: Więcej ciepła z tej samej tony
Z punktu widzenia użytkownika, najważniejszą korzyścią jest znaczny wzrost wartości opałowej. Badania wykazały, że polistyren posiada niemal dwukrotnie wyższą wartość opałową niż drewno. W praktyce oznacza to, że dodatek zaledwie 10% plastiku zwiększa energię uzyskaną z pelletu o około 10%. Dla gospodarstw domowych to realna oszczędność – potrzeba mniej opału, aby uzyskać tę samą temperaturę wewnątrz budynku.
– Przeprowadziliśmy testy spalania w instalacji, która jest w stanie zasymulować kotły małej mocy, które są stosowane przez użytkowników domowych – opowiada dr inż. Magdalena Joka Yildiz z Katedry Inżynierii Materiałowej i Produkcji na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. – Pellety wytworzone w ramach naszego projektu spełniły normy emisyjne dla pelletów drzewnych wysokiej klasy.
Co istotne, badania wykazały, że przy zachowaniu odpowiednich proporcji (np. 5% dodatku tworzywa sztucznego), emisja substancji takich jak tlenek węgla czy tlenki azotu pozostaje na poziomie zgodnym z rygorystycznymi normami UE Ecodesign. Wynalazek ten stanowi więc pomost między potrzebą wysokiej wydajności grzewczej a koniecznością ochrony środowiska poprzez recykling.
Korzyści dla środowiska: Nowe życie dla odpadów
– Firmy, które wytwarzają odpady opakowaniowe i tak muszą je utylizować, a nasz patent daje wymierne korzyści w postaci podwyższenia kaloryczności paliwa, które można spalać w warunkach przemysłowych – podpowiada prof. Obidziński. – Na przykład w cementowni, gdzie spalanie odbywa się w nieco innych warunkach niż w typowym kotle. Wtedy można byłoby spalać nasz pellet w dużo większych ilościach stosując nawet większe ilości odpadów z tworzywa sztucznego jako dodatku.
Całość interdyscyplinarnych badań odbyła się w laboratoriach Politechniki Białostockiej.
– Moim zdaniem potencjał poszczególnych Wydziałów naszej Uczelni w zupełności wystarczy, żeby prowadzić badania, które pozwolą na otrzymywanie nowych patentów (zarówno w dyscyplinie inżynieria środowiska górnictwa i energetyki, ale również w innych dyscyplinach jak inżynieria mechaniczna czy też inżynieria chemiczna i procesowa – sumuje prof. Obidziński
„Sposób wytwarzania paliwa stałego w postaci pelletu o podwyższonej kaloryczności i paliwo stałe w postaci pelletu o podwyższonej kaloryczności”, Numer patentu to: Pat.249313 opracowali:
dr hab. inż. Sławomir Obidziński, prof. PB
dr. inż. Krzysztof Miastkowski
dr Małgorzata Kowczyk-Sadowy
dr inż. Małgorzata Krasowska
dr inż. Magdalena Joka Yildiz
mgr inż. Gabriel Siegień
dr hab. inż. Marek Jałbrzykowski prof. PB
Opatentowana metoda to krok milowy w stronę nowoczesnego ciepłownictwa, które łączy ekonomię z ekologią, zamieniając problematyczne odpady w wysokiej jakości, zieloną energię.
Autor: Jerzy Doroszkiewicz
