Торрефикация пищевых отходов во Вьетнаме для их использования в качестве альтернативного источника энергии

  • Татьяна [Tatyana] Александровна [A.] Степанова [Stepanova]
  • Хыонг [Khuong] Нгуен Динь [Nguyen Dinh]
Ключевые слова: пищевые и твердые коммунальных отходы, торрефикация, экспериментальный метод, альтернативный источник энергии

Аннотация

В развивающихся странах, таких как Вьетнам, существует не так много способов переработки пищевых отходов, и, хотя на их долю приходится 40% твердых коммунальных отходов, их энергетический потенциал очень низок из-за высокой влажности. Большинство пищевых отходов утилизируется на свалках. Пищевые отходы — основная причина загрязнения воды и воздуха вокруг свалок. Влияние свалок на экологию городов очень велико. Для снижения нагрузки на среду разрабатываются и исследуются различные методы обработки пищевых отходов, что является предметом озабоченности многих развивающихся стран.  Однако из-за таких характеристик отходов, как высокая влажность (до 70%) и теплота сгорания менее 4.6 МДж/кг, применение ряда методов обработки затруднено. Для преодоления трудностей можно использовать метод торрефикации в качестве меры предварительной обработки для улучшения характеристик пищевых отходов.

Реализован метод сбора данных и экспериментальный метод с использованием высокотемпературной печи для изучения влияния температуры в интервале от 225 до 300 °C на процесс торрефикации. Результаты исследований показали, что высшая теплота сгорания продукта торрефикации увеличивается при росте температуры с 225 до 300 °C, в то время как энергетический выход снижается почти на 16%. Самая высокая теплота сгорания продукта процесса, полученная при 300 °C, составила 26,41 МДж/кг, что эквивалентно теплоте сгорания угля. Это показывает, что торрефицированные пищевые отходы потенциально могут быть использованы в качестве альтернативного источника энергии. Полученные результаты будут использованы при исследованиях и разработке методов торрефикации не только пищевых, но и других видов органических отходов с высоким содержанием влаги, а также при создании тепловых схем процессов производства топлив из энергонесущих отходов.

Сведения об авторах

Татьяна [Tatyana] Александровна [A.] Степанова [Stepanova]

кандидат технических наук, профессор кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей НИУ «МЭИ», e-mail: Stepanova@mpei.ru

Хыонг [Khuong] Нгуен Динь [Nguyen Dinh]

аспирант кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей НИУ «МЭИ», e-mail: nguyenDin@mpei.ru

Литература

1. Степанова Т.А., Нгуен Д.Х., Нгуен Л.Х., Бернадинер И.М. Энергетическое использование твердых бытовых отходов в Социалистической Республике Вьетнам // Журнал по охране окружающей среды и делам заповедников. 2021. № 3—4(4). С. 138—147.
2. Перепись населения Вьетнама с 1955 по 2020 гг. [Электрон. ресурс] https://danso.org/viet-nam/ (дата обращения 10.12.2022).
3. Báo Cáo Hiện Trạng Môi Trường Quốc Gia Giai Đoạn 2016 — 2020. Dan Tri Publ. House, 2021.
4. Tiseo I. Annual per Capita Household Food Waste of Selected Countries Worldwide as of 2020 [Электрон. ресурс] https://www.statista.com/statistics/933059/per-capita-food-waste-of-selected-countries/ (дата обращения 10.12.2022).
5. Cheng Liu, Trung Thang Nguyen. Evaluation of Household Food Waste Generation in Hanoi and Policy Implications towards SDGs Target 12.3 // Sustainability. 2020. V. 12(16). P. 6565.
6. Min-Ngjc Nguyen. Population density of Ha Noi, Vietnam from 2011 to 2021 [Электрон. ресурс] https://www.statista.com/statistics/1188695/vietnam-hanoi-population-density/ (дата обращения 10.12.2022).
7. Оценка обращения с твердыми коммунальными отходами и опасными твердыми отходами во Вьетнаме. [Электрон. ресурс] https://thuvienso.quochoi.vn/handle/11742/54710 (дата обращения 10.12.2022).
8. Farrell M., Jones D.L. Food Waste Composting: Its use as a Peat Replacement // Waste Managerment. 2010. V. 30(8—9). Рp. 1495—1501.
9. Saleh S., Hansen B.B., Jensen P.A., Johansen K.D. Efficient Fuel Pretreatment: Simultaneous Torrefaction and Grinding of Biomass // Energy Fuel. 2013. V. 27(12). Pp. 7531—7540.
10. Wahid F.R.A.A., Harun N.H.H.M., Rashid S.R.M., Samad N.A.F.A., Saleh S. Physicochemical Property Changes and Volatile Analysis for Torrefaction of Oil Palm Frond // Chem Eng Trans 2017. V. 56. Pp. 199—204.
11. Prins M.J., Ptasinski K.J., Janssen F.J.J.G. More Efficient Biomass Gasification via Torrefaction // Energy. 2006. V. 31(15). Pp. 3458—3470.
12. Poudel J. e. a. A Study on Torrefaction of Food Waste // Fuel. 2015. V. 140. Pp. 275—281.
13. Вьет N.T., Зиеу T.T.M. Образующийся источник, состав и свойства ТКО во Вьетнаме [Электрон. ресурс] http://www.gree-vn.com/pdf/Chuong_2_Quan_ly_CTRSH.pdf (дата обращения 10.12.2022).
14. Amoo, O.M., Fagbenle, R.L. Renewable Municipal Solid Waste Pathways for Energy Generation and Sustainable Development in the Nigerian Context // Int. J. Energy Environ. Eng. 2013. V. 4(1). Pp. 1—17.
15. Huang Yu Qiao, Xianfeng Wei, Juntong Zhou, Yun Yu, Minghou Xu. Effect of Torrefaction on Steam Gasification of Starchy Food Waste // Fuel. 2019. V. 253. Pp. 1556—1564.
16. Bergman P.C.A., Boersma A.R., Zwart R.W.R., Kiel J.H.A. Torrefaction for Biomass Co-firing in Existing Coal-Fired Power Stations «BIOCOAL». Petten: Energy Research Center of the Netherlands (ECN), 2005.
17. Schumacher G., Juniper L. Coal Utilization in the Cement and Concrete Industries // The Coal Handbook: Towards Cleaner Production, 2013. Pp. 387—426.
18. Harun N.H.H.M., Wahid F.R.A.A., Saleh S., Samad N.A.F.A. Effect of Torrefaction on Palm Oil Waste Chemical Properties and Kinetic Parameter Estimation // Chem. Eng. Trans. 2017. V. 56. Pp. 1195—1200.
19. Bach Quang-Vu, Øyvind Skreiberg, Chul-Jin Lee. Process Modeling and Optimization for Torrefaction of Forest Residues // Energy. 2017. V. 138. Pp. 348—354.
20. Buratti C. e. a. Optimization of Torrefaction Conditions of Coffee Industry Residues Using Desirability Function Approach // Waste Management. 2018. V. 73. Pp. 523—534.
---
Для цитирования: Степанова Т.А., Нгуен Динь Хыонг. Торрефикация пищевых отходов во Вьетнаме для их использования в качестве альтернативного источника энергии // Вестник МЭИ. 2023. № 4. С. 102—108. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-102-108.
#
1. Stepanova T.A., Nguen D.Kh., Nguen L.Kh., Bernadiner I.M. Energeticheskoe Ispol'zovanie Tverdykh Bytovykh Otkhodov v Sotsialisticheskoy Respublike V'etnam. Zhurnal po Okhrane Okruzhayushchey Sredy i Delam Zapovednikov. 2021;3—4(4):138—147. (in Russian).
2. Perepis' Naseleniya V'etnama s 1955 po 2020 gg. [Elektron. Resurs] https://danso.org/viet-nam/ (Data Obrashcheniya 10.12.2022).
3. Báo Cáo Hiện Trạng Môi Trường Quốc Gia Giai Đoạn 2016 — 2020. Dan Tri Publ. House, 2021.
4. Tiseo I. Annual per Capita Household Food Waste of Selected Countries Worldwide as of 2020 [Elektron. Resurs] https://www.statista.com/statistics/933059/per-capita-food-waste-of-selected-countries/ (Data Obrashcheniya 10.12.2022).
5. Cheng Liu, Trung Thang Nguyen. Evaluation of Household Food Waste Generation in Hanoi and Policy Implications towards SDGs Target 12.3. Sustainability. 2020;12(16):6565.
6. Min-Ngjc Nguyen. Population density of Ha Noi, Vietnam from 2011 to 2021 [Elektron. Resurs] https://www.statista.com/statistics/1188695/vietnam-hanoi-population-density/ (Data Obrashcheniya 10.12.2022).
7. Otsenka Obrashcheniya s Tverdymi Kommunal'nymi Otkhodami i Opasnymi Tverdymi Otkhodami vo V'etname. [Elektron. Resurs] https://thuvienso.quochoi.vn/handle/11742/54710 (Data Obrashcheniya 10.12.2022).
8. Farrell M., Jones D.L. Food Waste Composting: Its use as a Peat Replacement. Waste Managerment. 2010;30(8—9):1495—1501.
9. Saleh S., Hansen B.B., Jensen P.A., Johansen K.D. Efficient Fuel Pretreatment: Simultaneous Torrefaction and Grinding of Biomass. Energy Fuel. 2013;27(12):7531—7540.
10. Wahid F.R.A.A., Harun N.H.H.M., Rashid S.R.M., Samad N.A.F.A., Saleh S. Physicochemical Property Changes and Volatile Analysis for Torrefaction of Oil Palm Frond. Chem Eng Trans 2017;56:199—204.
11. Prins M.J., Ptasinski K.J., Janssen F.J.J.G. More Efficient Biomass Gasification via Torrefaction. Energy. 2006;31(15):3458—3470.
12. Poudel J. e. a. A Study on Torrefaction of Food Waste. Fuel. 2015;140:275—281.
13. V'et N.T., Zieu T.T.M. Obrazuyushchiysya Istochnik, Sostav i Svoystva TKO vo V'etname [Elektron. Resurs] http://www.gree-vn.com/pdf/Chuong_2_Quan_ly_CTRSH.pdf (Data Obrashcheniya 10.12.2022).
14. Amoo, O.M., Fagbenle, R.L. Renewable Municipal Solid Waste Pathways for Energy Generation and Sustainable Development in the Nigerian Context. Int. J. Energy Environ. Eng. 2013;4(1):1—17.
15. Huang Yu Qiao, Xianfeng Wei, Juntong Zhou, Yun Yu, Minghou Xu. Effect of Torrefaction on Steam Gasification of Starchy Food Waste. Fuel. 2019;253:1556—1564.
16. Bergman P.C.A., Boersma A.R., Zwart R.W.R., Kiel J.H.A. Torrefaction for Biomass Co-firing in Existing Coal-Fired Power Stations «BIOCOAL». Petten: Energy Research Center of the Netherlands (ECN), 2005.
17. Schumacher G., Juniper L. Coal Utilization in the Cement and Concrete Industries. The Coal Handbook: Towards Cleaner Production, 2013:387—426.
18. Harun N.H.H.M., Wahid F.R.A.A., Saleh S., Samad N.A.F.A. Effect of Torrefaction on Palm Oil Waste Chemical Properties and Kinetic Parameter Estimation. Chem. Eng. Trans. 2017;56:1195—1200.
19. Bach Quang-Vu, Øyvind Skreiberg, Chul-Jin Lee. Process Modeling and Optimization for Torrefaction of Forest Residues. Energy. 2017;138:348—354.
20. Buratti C. e. a. Optimization of Torrefaction Conditions of Coffee Industry Residues Using Desirability Function Approach. Waste Management. 2018;73:523—534
---
For citation: Stepanova T.A., Nguyen Dinh Khuong. Torrefaction of Food Waste in Vietnam for Using It as an Alternative Energy Source. Bulletin of MPEI. 2023;4:102—108. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-4-102-108
Опубликован
2023-04-12
Раздел
Теоретическая и прикладная теплотехника (технические науки) (2.4.6)