Дослідження впливу вологості та температури на щільність брикетів із сільськогосподарської сировини

Abstract

UA: Використання брикетів із соломи є екологічно виправданою та економічно доцільною альтер-нативою викопним видам палива, оскільки цей процес є вуглецево нейтральним і сприяє утилізації аграрних відходів. Метою роботи є кількісне обґрунтування впливу вологості сировини та температури пресування на щільність брикетів. Основна частина дослідження полягала в експериментальному пресуванні подрібненої соломи за сталого тиску в температурних режимах до 90°C та за варіації вологості 4–12%. Аналіз результатів підтвердив нелінійну залежність щільності від вологості. Зростання щільності спостерігалося до раціональ-ної вологості 8%, за якої була досягнута найвища щільність (близько 1,2 т/м³) за температури 90°C. Ця комбі-нація забезпечує достатню термічну активацію лігніну та його пластифікацію. Низька вологість недостатня для каталізу, тоді як надлишкова (12%) за високої температури спричиняє деструкцію брикету внутрішнім тиском пари, що різко знижує щільність. Хоча високий тиск сприяє ущільненню, його зростання після точки насичення економічно недоцільне через збільшення питомої енергоємності. Отримані результати дають змо-гу сформулювати раціональні технологічні рекомендації для підвищення якості та конкурентоспроможності паливних брикетів із соломи. /// EN: The use of straw briquettes is an environmentally sound and economically viable alternative to fossil fuels, as this process is carbon neutral and promotes the rational utilization of large volumes of agricultural waste. The aim of the work was to quantitatively substantiate the influence of raw material moisture and pressing temperature on briquette density (ρ). The main part of the study consisted of experimental pressing of crushed straw at constant pressure, at temperatures up to 90°C and with moisture variation of 6–12%. Analysis of the results confirmed the nonlinear dependence of density on moisture content, reflecting the complex hydrothermal interaction of biomass components. An increase in density was observed up to an optimal moisture content of 8%, at which the highest density ρ (about 1.20 t/m3) was achieved at a temperature of 90°C. This combination provides sufficient thermal activation of lignin and hemicellulose, initiating their plasticization. Low moisture content is insufficient for hydrothermal catalysis and softening of the structure, while excess moisture (12%) at high temperatures causes briquette destruction. This occurs due to intense steam formation, when the internal steam pressure physically breaks the unconsolidated structure after the external pressure is removed, which sharply reduces the density and strength. A temperature of 90°C is critical for achieving maximum lignin plasticization. Although high pressure promotes compaction, its increase beyond the saturation point is economically unfeasible due to the increase in the specific energy consumption of the process. The results obtained allow us to formulate optimized technological recommendations for improving the quality of briquettes, which is the key to exploiting the logistical advantages of compacted fuel and its competitiveness in the international market.