Un equipo de científicos rusos de NUST MISIS, La Universidad Politécnica de Tomsk (TPU) y el Instituto de Catálisis de Boreskov han sugerido un nuevo enfoque para modificar el comportamiento de combustión del carbón. La adición de sales de cobre reduce el contenido de carbono no quemado en los residuos de cenizas en 3,1 veces y el contenido de CO en los productos de combustión gaseosos en un 40%. los científicos encontraron. La investigación fue publicada en Tecnología de procesamiento de combustible .

Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), el carbón es el recurso energético predominante que se utiliza como combustible principal para la generación de energía. Según los informes, el carbón suministró más de un tercio de la generación de electricidad mundial en 2020. Los expertos creen que, a pesar de la política energética generalmente aceptada que tiene como objetivo reducir la proporción del uso de carbón y cambiar a fuentes de energía renovables, carbón, como el principal tipo de combustible del mundo, muy probablemente seguirá ocupando una posición de liderazgo en la generación de energía en los próximos años. Sin embargo, el uso generalizado de carbón está limitado por una serie de problemas, tales como combustión incompleta de combustible y formación concomitante de gases tóxicos. Teniendo esto en cuenta, El desarrollo de tecnologías destinadas a una conversión térmica del carbón más eficaz y respetuosa con el medio ambiente es una tarea prioritaria para la industria de generación de energía a base de carbón. Una de las posibles soluciones para mejorar la eficiencia de la quema de carbón es el uso de agentes catalíticamente activos, tales como óxidos de varios metales y sus precursores (sales a base de nitratos, sulfatos acetatos, y carbonatos), para intensificar el proceso de combustión.

"Es demasiado pronto para renunciar al carbón. China, por ejemplo, confía en el carbón como fuente de energía primaria durante gran parte del siglo XXI a pesar de todas las tendencias "ecológicas". En Rusia, el carbón representa algo menos del 20% del balance energético del país. Incluso en Gran Bretaña, el país que ha estado implementando constantemente su política de descarbonización, la demanda de carbón por parte de los generadores de electricidad se registró en más de 200 mil toneladas en el tercer trimestre de 2020. Se puede decir con seguridad que continuará la búsqueda de aditivos catalíticos para mejorar la eficiencia de la quema de carbón. Para nosotros, la búsqueda ha tenido bastante éxito:se ha demostrado que el uso de los aditivos propuestos por nuestro equipo mejora significativamente la eficiencia de la quema de carbón, especialmente con carbones con alto contenido de cenizas, "señaló Alexander Gromov, el líder del equipo NUST MISIS y jefe del Laboratorio de catálisis MISIS.

El método de activación de la combustión del carbón mediante sales metálicas se basa en la intensificación del proceso de combustión y la reducción de la temperatura de combustión. El uso de aditivos a base de sal hace que la combustión sea más manejable, señalan los investigadores.

En sus experimentos, los científicos utilizaron sales de cobre como aditivos activadores para mejorar la reactividad de los combustibles de carbón con alto contenido de cenizas, como la antracita, también conocido como carbón duro, y semicoke. Los combustibles con alto contenido de cenizas se caracterizan por altas temperaturas mínimas de ignición y combustión, y baja intensidad de combustión. La introducción de sales de cobre dio como resultado una mejor reactividad y una mayor velocidad de combustión de las muestras de combustible. También vale la pena mencionar que el contenido de carbono no quemado en el residuo de cenizas de las muestras modificadas fue significativamente menor que el de las muestras de referencia.

La introducción de nitratos de cobre, acetatos y sulfatos a las muestras de combustible se llevó a cabo mediante el procedimiento de humedad incipiente. A continuación, se realizaron experimentos de ignición y combustión en una cámara de combustión a temperaturas del medio de calentamiento que variaban de 500 ° C a 700 ° C.

El mecanismo de activación de la combustión se basa en la intensificación de la producción de productos de combustión en fase gaseosa en la etapa temprana de liberación de volátiles y la generación de microexplosiones para evitar la formación de capas de escoria que de otro modo bloquearían el oxígeno del combustible.

Cuando se utilizan aditivos a base de óxidos, debe garantizarse el contacto dinámico entre el combustible y el aditivo, anotaron los investigadores. El uso de sales como agente catalizador no requiere ese tipo de contacto, lo que hace que este nuevo método de modificación del carbón sea potencialmente aplicable en la industria energética.

Los investigadores creen que el uso de aditivos a base de sal para aumentar la eficiencia de la quema de carbón podría ayudar a mejorar la eficiencia del combustible en la producción de energía. minimizar el uso de energía para precalentar los equipos de generación de energía y reducir las emisiones de carbono de las centrales eléctricas de carbón.