Problemy z utrzymaniem jakości pelet
Brak odpowiednich aktów normatywnych i oczekiwanie na nowe procedury sprawiło, iż przy badaniach produkowanych w Polsce pelet posługujemy się procedurami zagranicznymi – głównie zapisanymi w normie DIN 51731.
W Instytucie Technologii Drewna (ITD) w Poznaniu w ostatnich latach przebadano kilkadziesiąt różnego rodzaju, zbrykietowanych i zgranulowanych, biopaliw stałych. Przesłane do badań materiały różniły się między sobą zarówno rodzajem surowca (różne gatunki drewna, rośliny „energetyczne”), jak i ocenianymi właściwościami. W tab. 1-3 zestawiono otrzymane w trakcie tych badań dane. Tabela 1 pokazuje zmiany podstawowych właściwości paliwowych.
Tab. 1. Podstawowe właściwości paliwowe
Do badań przesyłano najczęściej pelety o średnicy 6-8 mm, wytworzone z cząstek drzewnych, cechujące się stosunkowo wysoką gęstością (1,09-1,33 kg/dm3) i nieznaczną wilgotnością (4,9-9%). Granulat o takich parametrach posiadał wartość opałową mieszczącą się w zakresie 17,5-19,2 MJ/kg. Duży rozrzut wyników (0,3-3,1%) obserwowano przy ocenie zawartości składników mineralnych (popiołu).
Nadmienić należy, iż ostatnio coraz częściej obserwuje się przekraczanie opisanych normą wymagań w tym zakresie. Przyczyny takiego stanu rzeczy należy upatrywać przede wszystkim w pogarszaniu się jakości dostarczanego przez dostawców surowca. Problemów takich nie stwierdzono przy ocenianiu pelet tych wytwórców, którzy granulowali własne odpady. Inaczej należy oceniać pelety produkowane z tzw. roślin energetycznych: słomy zbożowej i ślazowca pensylwańskiego. Tam wysoki udział składników mineralnych (odpowiednio 5,5-7,9% i 4,8%) wiązać należy z naturalną ich zawartością w tych roślinach.
Tab. 2. Zawartość podstawowych pierwiastków i substancji chemicznych
W tab. 2 zestawiono wyniki oznaczeń podstawowych pierwiastków wraz z zawartością ekstrahowalnych związków chloroorganicznych. Oceniane pelety nie zawierały siarki w ilościach przekraczających 0,009%. Zawartość azotu w przedziale 0,04-0,21% dla pelet drzewnych świadczy o naturalnym pochodzeniu surowca. W roślinach jednorocznych pierwiastek ten występuje w większej ilości, stąd jego wyższa zawartość w peletach ze słomy (0,58-1%) i ślazowca (0,45%). To samo zjawisko obserwujemy w przypadku zawartości chloru, którego występowanie na poziomie sięgającym 0,27% (słoma) nie jest niczym niezwykłym. Natomiast wskaźnik EOX informuje o zawartości niebezpiecznych (chloroorganicznych) syntetycznych preparatów. Znaczne przekroczenie tego parametru może wskazywać na obecność w surowcu drzewnym halogenoorganicznych pestycydów lub innych substancji uszlachetniających, np. lakierów o tym charakterze.
Tab. 3. Zawartość podstawowych pierwiastków śladowych
Tabela 3 zawiera zestawienie wyników oznaczeń zawartości toksycznych pierwiastków śladowych w ocenianych granulatach. Większość biopaliw poddanych analizie nie wykazywała odstępstw w tym zakresie od wymagań normy DIN 51731. Jedynie w kilku przypadkach (dla ołowiu i rtęci) odnotowano nieznaczne przekroczenia ustalonych wartości. Wyższa zawartość w ocenianych paliwach właśnie tych pierwiastków świadczyć może o zastosowaniu do ich produkcji pewnych ilości obciążonego substancjami chemicznymi drewna poużytkowego.
Zestawienie właściwości granulowanych biopaliw stałych, badanych w ITD pelet w oparciu o wymogi normy DIN 51731, pokazało, iż większość ocenianych pelet cechowała się poprawnymi właściwościami. Zastosowanie do produkcji surowców drzewnych gorszej jakości (zawierających zanieczyszczenia mineralne lub chemiczne) od razu znalazło swoje odzwierciedlenie w przekroczeniu dopuszczalnych normą wartości (popiół, toksyczne pierwiastki śladowe, wskaźnik EOX). W przypadku oceny pelet wykonanych z biomasy niedrzewnej, której naturalne właściwości nieznacznie różnią się od drewna, norma DIN 51731 może służyć jedynie jako punkt odniesienia.
dr inż. Wojciech Cichy
Instytut Technologii Drewna, Poznań
W Instytucie Technologii Drewna (ITD) w Poznaniu w ostatnich latach przebadano kilkadziesiąt różnego rodzaju, zbrykietowanych i zgranulowanych, biopaliw stałych. Przesłane do badań materiały różniły się między sobą zarówno rodzajem surowca (różne gatunki drewna, rośliny „energetyczne”), jak i ocenianymi właściwościami. W tab. 1-3 zestawiono otrzymane w trakcie tych badań dane. Tabela 1 pokazuje zmiany podstawowych właściwości paliwowych.
Tab. 1. Podstawowe właściwości paliwowe
Mierzony czynnik | Właściwości | |||
Wymagania DIN 51731 | Surowiec | |||
drewno | słoma | ślazowiec | ||
| Średnica [mm] | 4-10 | 6,0-8,0 | 9,0-15,0 | 5,0 |
| Gęstość [kg/dm3] | 1,0-1,4 | 1,09-1,33 | 1,0-1,14 | 1,11 |
| Wilgotność [%] | < 12 | 4,90-8,99 | 8,3-8,65 | 8,05 |
| Popiół [%] | < 1,5 | 0,30-3,12 | 5,49-7,90 | 4,83 |
| Wartość opałowa [MJ/kg] | 17,5-19,5 | 17519-19240 | 17120-18146 | 17003 |
Do badań przesyłano najczęściej pelety o średnicy 6-8 mm, wytworzone z cząstek drzewnych, cechujące się stosunkowo wysoką gęstością (1,09-1,33 kg/dm3) i nieznaczną wilgotnością (4,9-9%). Granulat o takich parametrach posiadał wartość opałową mieszczącą się w zakresie 17,5-19,2 MJ/kg. Duży rozrzut wyników (0,3-3,1%) obserwowano przy ocenie zawartości składników mineralnych (popiołu).
Nadmienić należy, iż ostatnio coraz częściej obserwuje się przekraczanie opisanych normą wymagań w tym zakresie. Przyczyny takiego stanu rzeczy należy upatrywać przede wszystkim w pogarszaniu się jakości dostarczanego przez dostawców surowca. Problemów takich nie stwierdzono przy ocenianiu pelet tych wytwórców, którzy granulowali własne odpady. Inaczej należy oceniać pelety produkowane z tzw. roślin energetycznych: słomy zbożowej i ślazowca pensylwańskiego. Tam wysoki udział składników mineralnych (odpowiednio 5,5-7,9% i 4,8%) wiązać należy z naturalną ich zawartością w tych roślinach.
Tab. 2. Zawartość podstawowych pierwiastków i substancji chemicznych
Mierzony czynnik | Właściwości | |||
Wymagania DIN 51731 | Surowiec | |||
drewno | słoma | ślazowiec | ||
| Zawartość siarki [%] | < 0,08 | n.w. | n.w. | n.w. |
| Zawartość azotu [%] | < 0,3 | 0,04-0,21 | 0,58-1,00 | 0,45 |
| Zawartość chloru [%] | < 0,03 | < 0,001-0,003 | 0,27 | 0,128 |
| Wskaźnik EOX [mg/kg] | < 3 | 0,24-13,00 | 1,8 | 3,3 |
W tab. 2 zestawiono wyniki oznaczeń podstawowych pierwiastków wraz z zawartością ekstrahowalnych związków chloroorganicznych. Oceniane pelety nie zawierały siarki w ilościach przekraczających 0,009%. Zawartość azotu w przedziale 0,04-0,21% dla pelet drzewnych świadczy o naturalnym pochodzeniu surowca. W roślinach jednorocznych pierwiastek ten występuje w większej ilości, stąd jego wyższa zawartość w peletach ze słomy (0,58-1%) i ślazowca (0,45%). To samo zjawisko obserwujemy w przypadku zawartości chloru, którego występowanie na poziomie sięgającym 0,27% (słoma) nie jest niczym niezwykłym. Natomiast wskaźnik EOX informuje o zawartości niebezpiecznych (chloroorganicznych) syntetycznych preparatów. Znaczne przekroczenie tego parametru może wskazywać na obecność w surowcu drzewnym halogenoorganicznych pestycydów lub innych substancji uszlachetniających, np. lakierów o tym charakterze.
Tab. 3. Zawartość podstawowych pierwiastków śladowych
Pierwiastek [mg/kg] | Właściwości | |||
Wymagania DIN 51731 | Surowiec | |||
drewno | słoma | ślazowiec | ||
| Arsen | < 0,8 | 0,001-0,75 | 0,08 | 0,001 |
| Ołów | < 10 | 0,30-12,29 | 0,19 | 3,61 |
| Kadm | < 0,5 | 0,001-0,50 | 0,05 | 0,31 |
| Chrom | < 8 | 0,02-5,02 | 0,11 | 1,19 |
| Miedź | < 5 | 0,42-3,59 | 4,57 | 2,60 |
| Rtęć | < 0,05 | 0,001-0,24 | 0,03 | 0,004 |
| Cynk | < 100 | 1,80-20,05 | 27,93 | 26,01 |
Tabela 3 zawiera zestawienie wyników oznaczeń zawartości toksycznych pierwiastków śladowych w ocenianych granulatach. Większość biopaliw poddanych analizie nie wykazywała odstępstw w tym zakresie od wymagań normy DIN 51731. Jedynie w kilku przypadkach (dla ołowiu i rtęci) odnotowano nieznaczne przekroczenia ustalonych wartości. Wyższa zawartość w ocenianych paliwach właśnie tych pierwiastków świadczyć może o zastosowaniu do ich produkcji pewnych ilości obciążonego substancjami chemicznymi drewna poużytkowego.
Zestawienie właściwości granulowanych biopaliw stałych, badanych w ITD pelet w oparciu o wymogi normy DIN 51731, pokazało, iż większość ocenianych pelet cechowała się poprawnymi właściwościami. Zastosowanie do produkcji surowców drzewnych gorszej jakości (zawierających zanieczyszczenia mineralne lub chemiczne) od razu znalazło swoje odzwierciedlenie w przekroczeniu dopuszczalnych normą wartości (popiół, toksyczne pierwiastki śladowe, wskaźnik EOX). W przypadku oceny pelet wykonanych z biomasy niedrzewnej, której naturalne właściwości nieznacznie różnią się od drewna, norma DIN 51731 może służyć jedynie jako punkt odniesienia.
dr inż. Wojciech Cichy
Instytut Technologii Drewna, Poznań
