Визначення нижчої теплоти горіння зразків рослинного походження засобами з елементами мехатронних систем
DOI:
https://doi.org/10.31210/spi2026.29.02.28Ключові слова:
біомаса, вимірювання, нижча теплота згорання, енергетичні рослини, мехатронні системи вимірюванняАнотація
Досягнення екологічної стійкості вимагає негайного переходу до енергозберігаючих технологій та відновлюваних джерел енергії. Підтверджено, що, окрім класичних відновлюваних джерел (сонячна, водна, вітрова та геотермальна енергія), біомаса рослин є цінною сировиною. Вона дає змогу стало виробляти біопаливо, пропонуючи альтернативу викопним видам палива. Саме ця роль біопалива зумовлює необхідність глибокого вивчення та обґрунтування енергетичних характеристик відповідних відновлюваних сільськогосподарських культур. Рослинна біомаса, яка охоплює деревину та чагарники різних порід, має відмінні паливні властивості, які можна описати відомими показниками – теплотою згоряння (вищою та нижчою), характеристиками плавлення золи, зольністю, хімічним складом тощо. Наведене узагальнення становить нове наукове рішення, що полягає у розробленні методики та проведенні дослідницьких і порівняльних експериментів із визначення відносних показників теплотворної здатності органічних зразків рослинного походження з використанням оригінального та більш доступного обладнання з елементами мехатронних систем. Рослинну суху сировину кожної з енергетичних культур аналізували на лабораторній установці – «біопаливному аналізаторі». Оригінальна лабораторна установка була виготовлена відповідно до чинних технічних регламентів. Дослідження показали, що результати вимірювань теплотворної здатності рослинної біомаси, отримані на розробленій лабораторній установці з використанням вимірювальних засобів з елементами мехатронних систем, добре узгоджуються з даними, одержаними за допомогою стандартної калориметричної бомби. Це підтверджується статистичною значущістю (LSD0.05 при p<0,05). В умовах експерименту було визначено теплотворну здатність шести зразків матеріалу рослинного походження: рицина (Ricinus communis) – 9,78 МДж/кг; сорго (Sorghum) – 17,97 МДж/кг; світчграс (Panicum virgatum) – 14,71 МДж/кг; павловнія (Paulownia) – 10,67 МДж/кг; сіда (Sida hermaphrodita) – 13,93 МДж/кг; щавнат (Rumex patientia × Rumex tianschanicus) – 12,35 МДж/кг.
Посилання
1. Gorb, O., Rębilas, R., Aranchiy, V., Yasnolob, I., Boiko, S., & Padalka, V. (2020). Strengthening competitiveness of the national economy by inhancing energy efficiency and diversifying energy supply sources in rural areas. Journal of Environmental Management and Tourism, 11 (5), 1114. https://doi.org/10.14505//jemt.v11.5(45).09
2. Cicea, C., Ciocoiu, C. N., & Marinescu, C. (2021). Exploring the research regarding energy–economic growth relationship. Energies, 14 (9), 2661. https://doi.org/10.3390/en14092661
3. Giraudet, L.-G., & Missemer, A. (2023). The history of energy efficiency in economics: Breakpoints and regularities. Energy Research &Amp; Social Science, 97, 102973. https://doi.org/10.1016/j.erss.2023.102973
4. Padalka, V., Gorbenko, O., Ivankova, O., Dudnyk, V., & Horiunov, B. (2025). Justification of the parameters of the active conical wood deformer. Technology Audit and Production Reserves, 3 (1(83)), 46–51. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.329722
5. Canuto, E., Mazza, D., & Novara, C. (2024). Projection of the airborne CO2 concentration by land/ocean absorption dynamics and fossil-fuel reserve depletion. Environmental Modeling & Assessment, 29 (6), 1167–1187. https://doi.org/10.1007/s10666-024-09985-7
6. Mercure, J.-F., & Salas, P. (2013). On the global economic potentials and marginal costs of non-renewable resources and the price of energy commodities. Energy Policy, 63, 469–483. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2013.08.040
7. Badger, P. C. (2002). Processing cost analysis for biomass feedstocks (Report No. ORNL/TM-2002/199). Oak Ridge National Laboratory. https://doi.org/10.2172/814666
8. Avelin, A., Skvaril, J., Aulin, R., Odlare, M., & Dahlquist, E. (2014). Forest biomass for bioenergy production – Comparison of Different forest species. Energy Procedia, 61, 1820–1823. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.12.221
9. Kamani, M. H., Eş, I., Lorenzo, J. M., Remize, F., Roselló-Soto, E., Barba, F. J., Clark, J., & Mousavi Khaneghah, A. (2019). Advances in plant materials, food by-products, and algae conversion into biofuels: use of environmentally friendly technologies. Green Chemistry, 21 (12), 3213–3231. https://doi.org/10.1039/c8gc03860k
10. Gravalos, I., Xyradakis, P., Kateris, D., Gialamas, T., Bartzialis, D., & Giannoulis, K. (2016). An experimental determination of gross calorific value of different agroforestry species and bio-based industry residues. Natural Resources, 07 (01), 57–68. https://doi.org/10.4236/nr.2016.71006
11. Bušić, A., Marđetko, N., Kundas, S., Morzak, G., Belskaya, H., Ivančić Šantek, M., Komes, D., Novak, S., & Šantek, B. (2018). Bioethanol production from renewable raw materials and its separation and purification: a review. Food Technology and Biotechnology, 56 (3). https://doi.org/10.17113/ftb.56.03.18.5546
12. Jain, S., & Kumar, S. (2024). A comprehensive review of bioethanol production from diverse feedstocks: Current advancements and economic perspectives. Energy, 296, 131130. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131130
13. Knight, B., & Westwood, A. (2005). World biomass review: biomass as a global power source [Abstract]. Fuel and Energy Abstracts, 46(4), 280. https://doi.org/10.1016/s0140-6701(05)81938-1
14. Yan, Z., Li, G., & Wan, S. (2023). Oil crops: A potential source of biodiesel. Engineering, 29, 39–41. https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.011
15. Elgharbawy, A. S., Sadik, Wagih. A., Sadek, O. M., & Kasaby, M. A. (2021). A review on biodiesel feedstocks and production technologies. Journal of the Chilean Chemical Society, 66 (1), 5098–5109. https://doi.org/10.4067/s0717-97072021000105098
16. Abdul Hakim Shaah, M., Hossain, Md. S., Salem Allafi, F. A., Alsaedi, A., Ismail, N., Ab Kadir, M. O., & Ahmad, M. I. (2021). A review on non-edible oil as a potential feedstock for biodiesel: physicochemical properties and production technologies. RSC Advances, 11 (40), 25018–25037. https://doi.org/10.1039/d1ra04311k
17. McKendry, P. (2002). Energy production from biomass (part 1): overview of biomass. Bioresource Technology, 83 (1), 37–46. https://doi.org/10.1016/s0960-8524(01)00118-3
18. Muir, J. P., Sanderson, M. A., Ocumpaugh, W. R., Jones, R. M., & Reed, R. L. (2001). Biomass production of ‘Alamo’ switchgrass in response to nitrogen, phosphorus, and row spacing. Agronomy Journal, 93(4), 896–901. https://doi.org/10.2134/agronj2001.934896x
19. Ledda, L., Deligios, P. A., Farci, R., & Sulas, L. (2013). Biomass supply for energetic purposes from some Cardueae species grown in Mediterranean farming systems. Industrial Crops and Products, 47, 218–226. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2013.03.013
20. Vogel, K. P., Brejda, J. J., Walters, D. T., & Buxton, D. R. (2002). Switchgrass biomass production in the Midwest USA: harvest and nitrogen management. Agronomy Journal, 94(3), 413–420. https://doi.org/10.2134/agronj2002.0413
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
