Виявлення впливу віку та фракційного складу деревної біомаси на кінетичні характеристики термічної деструкції

Автор(и)

  • Андрій Олександрович Капустянський Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-2771-2505
  • Катерина Олександрівна Романова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-9738-3383
  • Ігор Романович Галянчук Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-6242-1749
  • Оксана Георгіївна Юрасова Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-9930-9152

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352509

Ключові слова:

енергетична верба (Salix fragilis), термічний аналіз, термічна деструкція, термограма, дериватограф

Анотація

Об’єктом даного дослідження є процеси термічного розкладу та прямого спалювання деревної біомаси швидкоростучої енергетичної верби Salix fragilis. Проблема полягає у відсутності достатньої бази кінетичних параметрів, необхідних для ефективного використання деревного біопалива в сучасних котельних установках, особливо в умовах переходу від викопних енергоресурсів до відновлювальних. У роботі детально проаналізовано особливості термодеструкції деревної біомаси різного віку та фракційного складу із застосуванням методів диференційної термогравіметрії (DTG) та диференційного термічного аналізу (DTA). Отримані результати демонструють емпіричні залежності відносної втрати маси зразків у процесі нагрівання, що дозволило визначити характерні стадії термічного розкладу та інтенсивність масообміну.

Завдяки чітко простежуваному впливу вікових характеристик та фракційного складу біомаси стало можливим виокремити ключові кінетичні особливості, які безпосередньо впливають на швидкість і повноту згоряння матеріалу. Ці відмінності забезпечують точніше прогнозування поведінки палива в реальних енергетичних агрегатах і створюють основу для формування первинної бази кінетичних констант спалювання. Пояснюються отримані результати різною структурною організацією деревини, віком деревної біомаси та вмістом летких компонентів у зразках різного віку.

Практичне застосування встановлених залежностей можливе під час проєктування та оптимізації роботи котлів, що працюють на подрібненій деревній біомасі. Визначені параметри дозволяють оптимізувати фракційний склад палива, забезпечити раціональну тривалість перебування частинок у зоні горіння та підвищити енергоефективність установок за умови заміщення традиційних видів палива відновлювальною сировиною

Біографії авторів

Андрій Олександрович Капустянський, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук

Кафедра теплоенергетики, теплових та атомних електричних станцій

Катерина Олександрівна Романова, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук

Кафедра теплової та альтернативної енергетики

Ігор Романович Галянчук, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук

Кафедра теплоенергетики, теплових та атомних електричних станцій

Оксана Георгіївна Юрасова, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук

Кафедра теплоенергетики, теплових та атомних електричних станцій

Посилання

  1. DIRECTIVE (EU) 2018/2001 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 11 December 2018 on the promotion of the use of energy from renewable sources (recast) (Text with EEA relevance). Official Journal of the European Union. Available at: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32018L2001&from=EN
  2. Varchenko, O. M., Oleksandrivna, D. O., Halchynska, Y. M., Tkachenko, K. V., Byba, V. A., Svynous, N. I. (2020). Strategic Priorities for the Use of Biomass in the Energy Supply System of Ukraine. Visegrad Journal on Bioeconomy and Sustainable Development, 9 (1), 23–27. https://doi.org/10.2478/vjbsd-2020-0005
  3. Geletukha, G. G., Zheliezna, T. A., Drahniev, S. V. (2023). Analysis of prospects and sustainability issues of liquid motor biofuels production in the eu and in Ukraine. Thermophysics and Thermal Power Engineering, 45 (1), 46–54. https://doi.org/10.31472/ttpe.1.2023.6
  4. Klymchuk, O., Korniychuk, O., Yaremenko, O., Lapshin, S., Samborska, O., Kovalov, B. (2024). Global processes of solid biofuel production: Trends and prospects of its development in Ukraine. Energy Reports, 12, 5346–5355. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2024.11.007
  5. Kravets, T., Galyanchuk, I., Yurasova, O., Kapustianskyi, A., Romanova, K. (2025). Technological and Engineering Aspects of the Development of Biogas and Biomethane Plants in Ukraine: Prospects for Integration into the Country’s Energy System. Grassroots Journal of Natural Resources, 8 (1), 801–827. https://doi.org/10.33002/nr2581.6853.080134
  6. Clean Energy for All Europeans Package. European Commission. Available at: https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-strategy/clean-energy-all-europeans_en
  7. Wieruszewski, M., Mydlarz, K. (2022). The Potential of the Bioenergy Market in the European Union – An Overview of Energy Biomass Resources. Energies, 15 (24), 9601. https://doi.org/10.3390/en15249601
  8. Alcocer-García, H., Sánchez-Ramírez, E., García-García, E., Ramírez-Márquez, C., Ponce-Ortega, J. M. (2025). Unlocking the Potential of Biomass Resources: A Review on Sustainable Process Design and Intensification. Resources, 14 (9), 143. https://doi.org/10.3390/resources14090143
  9. Ali, F., Dawood, A., Hussain, A., Alnasir, M. H., Khan, M. A., Butt, T. M. et al. (2024). Fueling the future: biomass applications for green and sustainable energy. Discover Sustainability, 5 (1). https://doi.org/10.1007/s43621-024-00309-z
  10. Matusiak, M., Ślęzak, R., Ledakowicz, S. (2020). Thermogravimetric Kinetics of Selected Energy Crops Pyrolysis. Energies, 13 (15), 3977. https://doi.org/10.3390/en13153977
  11. Wang, L., Lei, H., Liu, J., Bu, Q. (2018). Thermal decomposition behavior and kinetics for pyrolysis and catalytic pyrolysis of Douglas fir. RSC Advances, 8 (4), 2196–2202. https://doi.org/10.1039/c7ra12187c
  12. Salleh, S. F., Mohd Roslan, M. E., Abd Rahman, A., Shamsuddin, A. H., Tuan Abdullah, T. A. R., Sovacool, B. K. (2020). Transitioning to a sustainable development framework for bioenergy in Malaysia: policy suggestions to catalyse the utilisation of palm oil mill residues. Energy, Sustainability and Society, 10 (1). https://doi.org/10.1186/s13705-020-00269-y
  13. Zsinka, V., Tarcsay, B. L., Miskolczi, N. (2024). Determination of Kinetic and Thermodynamic Parameters of Biomass Gasification with TG-FTIR and Regression Model Fitting. Energies, 17 (8), 1875. https://doi.org/10.3390/en17081875
  14. Toklu, E. (2017). Biomass energy potential and utilization in Turkey. Renewable Energy, 107, 235–244. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.02.008
  15. Yusuf, N., Almomani, F. (2023). Recent advances in biogas purifying technologies: Process design and economic considerations. Energy, 265, 126163. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.126163
  16. Lysenko, A. A., Vorobiov, M. V. (2021). Analysis of direct biomass combustion process in industrial rotary furnaces. Collection of Scientific Publications NUS, 1, 48–53. https://doi.org/10.15589/znp2021.1(484).6
  17. Fischer, O., Lemaire, R., Bensakhria, A. (2024). Thermogravimetric analysis and kinetic modeling of the pyrolysis of different biomass types by means of model-fitting, model-free and network modeling approaches. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 149 (19), 10941–10963. https://doi.org/10.1007/s10973-023-12868-w
  18. Melikoglu, M., Ozdemir, M., Ates, M. (2023). Pyrolysis kinetics, physicochemical characteristics and thermal decomposition behavior of agricultural wastes using thermogravimetric analysis. Energy Nexus, 11, 100231. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2023.100231
  19. Porotnikova, N., Zakharov, D., Khodimchuk, A., Kurumchin, E., Osinkin, D. (2023). Determination of Kinetic Parameters and Identification of the Rate-Determining Steps in the Oxygen Exchange Process for LaNi0.6Fe0.4O3−δ. International Journal of Molecular Sciences, 24 (16), 13013. https://doi.org/10.3390/ijms241613013
  20. BS ISO 334:2020. Coal and coke. Determination of total sulfur. Eschka method. https://doi.org/10.3403/30404810
  21. ISO 17247:2020. Coal and coke – Ultimate analysis. Geneva: International Organization for Standardization. Available at: https://www.iso.org/standard/79740.html
  22. ISO 625:2002. Solid mineral fuels – Determination of carbon and hydrogen – Liebig method. Geneva: International Organization for Standardization.
  23. Yang, H., Yan, R., Chen, H., Lee, D. H., Zheng, C. (2007). Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel, 86 (12-13), 1781–1788. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2006.12.013
  24. Diblasi, C. (2008). Modeling chemical and physical processes of wood and biomass pyrolysis. Progress in Energy and Combustion Science, 34 (1), 47–90. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2006.12.001
  25. Grønli, M. G., Várhegyi, G., Di Blasi, C. (2002). Thermogravimetric Analysis and Devolatilization Kinetics of Wood. Industrial & Engineering Chemistry Research, 41 (17), 4201–4208. https://doi.org/10.1021/ie0201157
  26. Vamvuka, D., Sfakiotakis, S. (2011). Effects of heating rate and water leaching of perennial energy crops on pyrolysis characteristics and kinetics. Renewable Energy, 36 (9), 2433–2439. https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.02.013
  27. Bridgwater, A. V. (2012). Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass and Bioenergy, 38, 68–94. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.01.048
Виявлення впливу віку та фракційного складу деревної біомаси на кінетичні характеристики термічної деструкції

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-02-27

Як цитувати

Капустянський, А. О., Романова, К. О., Галянчук, І. Р., & Юрасова, О. Г. (2026). Виявлення впливу віку та фракційного складу деревної біомаси на кінетичні характеристики термічної деструкції. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(8 (139), 67–78. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352509

Номер

Том 1 № 8 (139) (2026): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Andrii Kapustianskyi, Kateryna Romanova, Igor Galyanchuk, Oksana Yurasova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.