Жуки представляют собой грибок, который препятствует перемещению важных питательных веществ и воды внутри дерева. Жуки также откладывают яйца под корой, а кормящиеся личинки помогают убить деревья, иногда в течение нескольких недель после первоначального нападения. Эти стоящие мертвые деревья могут упасть в любой момент или подлить масла в огонь, и ученым и землеустроителям придется бороться с миллионами ненадежных мертвых гигантов. Заготовка древесины для пиломатериалов не может быть и речи, потому что заражение окрашивает древесину и заставляет дерево трескаться изнутри.
Команда Вашингтонского университета добилась нового прогресса в поиске решения по удалению из леса убитых жуками деревьев и использованию их для производства возобновляемого транспортного топлива или ценных химикатов. Исследователи усовершенствовали эту технику, чтобы обрабатывать более крупные куски дерева, чем когда-либо прежде, что сэкономило время и деньги при использовании в коммерческих целях в будущем. В прошлом месяце они опубликовали свои методы в журнале «Топливо».«Мы придумали другой способ превращения древесины в масло — это действительно главное достижение этого проекта», — сказал старший автор Фернандо Ресенде, доцент кафедры науки о биоресурсах и инженерии в Школе экологических и лесных наук.
«Мы не только хотим снизить затраты, но и надеемся повысить ценность того, что мы производим, чтобы у нас было больше шансов сделать его коммерческим».Процесс нагрева древесины и других природных материалов при экстремальных температурах для получения масла — так называемый «быстрый пиролиз» — широко исследуется в исследовательских лабораториях по всей стране.
Каждая система различается, но общий процесс включает нагревание небольших кусочков органического материала в бескислородной камере при температуре около 500 градусов Цельсия до тех пор, пока твердый материал не превратится в пар. Когда пар поднимается и перемещается в другие камеры, он охлаждается и становится темно-коричневым жидким топливом.
Ученые называют это «биомасло», и оно уже используется в некоторых европейских странах для обогрева больниц.Исследователи, в том числе команда UW, в настоящее время проверяют, можно ли улучшить это биомасло путем добавления веществ, называемых катализаторами. Эта модернизация направлена на преобразование биотоплива в транспортное топливо, напоминающее бензин и дизельное топливо.По словам Резенде, убитые жуками деревья хорошо подходят для производства биомасла, отчасти потому, что все дерево становится очень сухим, когда оно погибает от заражения.
Это упрощает процесс быстрого пиролиза, поскольку нет необходимости сначала сушить древесину, прежде чем нагревать ее до экстремальных температур.«Если вы сможете извлечь древесину и обработать ее с помощью быстрого пиролиза, вы не только освободите место и риски безопасности в лесу, но и получите органическую жидкость, которая потенциально может быть использована для производства продуктов», — сказал Ресенде.Система, разработанная UW, может эффективно разрушать куски размером с древесную щепу, хотя команда успешно превратила целое бревно в биомасло.
В других системах быстрого пиролиза должны использоваться небольшие древесные гранулы длиной от 1 до 2 миллиметров, что часто добавляет дополнительный этап измельчения более крупных кусков до необходимого размера перед их преобразованием в бионефть.В методе UW щепа кладется на вращающуюся поверхность, а горячая пластина из нержавеющей стали движется сверху вниз, раздавливая древесину.
Древесная щепа нагревается от прямого контакта с металлической поверхностью, и начинается химическое превращение твердого вещества в пар.Исследователи говорят, что этот метод можно использовать в мобильных пиролизных установках, чтобы можно было обрабатывать мертвые деревья на месте, что позволяет сэкономить на транспортных расходах, связанных с перемещением больших кусков древесины из леса.
Мобильные блоки — реакторы цилиндрической формы, которые устанавливаются на небольшой грузовик с плоской платформой — уже используются для стандартной переработки древесины в масло, и, по их словам, улучшения, внесенные командой UW, могут сделать этот процесс более эффективным и экономичным.