ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2026.257.427-443isplta-715Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ. БИОТЕХНОЛОГИЯCHEMICAL TECHNOLOGY OF WOOD. BIO TECHNOLOGYСовместный пиролиз биомассы с техническим глицериномCo-pyrolysis of biomass with technical glycerinАкуловМ.AkulovM.

Акулов Михаил – аспирант

194021, Институтский пер., д. 5, лит. У, Санкт-Петербург 

Akulov Mikhail – PHD student

194021. Institute per. 5. Let. U. St. Petersburg 

misha.akulov.11@mail.ruСпицынА. А.SpitsynA. A.

Спицын Андрей Александрович – доцент кафедры технологии лесохимических продуктов, химии древесины и биотехнологии, кандидат технических наук

194021, Институтский пер., д. 5, лит. У, Санкт-Петербург 

Spitsyn Andrey A. – PhD (Technical), Associate Professor, Department of Technology of Forest Chemical Products, Wood Chemistry and Biotechnology

194021. Institute per. 5. Let. U. St. Petersburg 

ЖуковВ. А.ZhukovV. A.

Жуков Вадим Андреевич – магистрант

194021, Институтский пер., д. 5, лит. У, Санкт-Петербург 

Zhukov Vadim A. – master’s student

194021. Institute per. 5. Let. U. St. Petersburg 

vadim.zhukov.01@bk.ruМолчановаН. А.MolchanovaN. A.

Молчанова Натали Александровна – магистрант

194021, Институтский пер., д. 5, лит. У, Санкт-Петербург 

Molchanova Natalie A. – master’s student

194021. Institute per. 5. Let. U. St. Petersburg 

89817074205@mail.ruСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian Federation2026290420261257427443Copyright © Акулов М., Спицын А.А., Жуков В.А., Молчанова Н.А., 20262026Акулов М., Спицын А.А., Жуков В.А., Молчанова Н.А.Akulov M., Spitsyn A.A., Zhukov V.A., Molchanova N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/715

Лесопромышленный комплекс России играет ключевую роль в экономике, однако эффективная утилизация древесных отходов остаётся актуальной задачей. Биомасса, включая отходы лесного хозяйства, является важным возобновляемым ресурсом для получения жидкого, газообразного и твёрдого топлива. Однако традиционное биотопливо имеет недостатки: высокую вязкость, коррозионную активность и низкую стабильность. В работе исследуется совместный пиролиз древесины с техническим глицерином для повышения эффективности процесса и улучшения свойств получаемого топлива. Эксперименты проводили на стендовой установке термогравиметрического анализа. В качестве сырья использовали берёзовую древесину и опилки, пропитанные глицерином (20–40%). Процесс пиролиза осуществляли при температуре до 700°C. Полученные продукты (уголь, конденсат, газ) анализировали на теплотворную способность, содержание серы, влажность и зольность. Химический состав глицерина и продуктов пиролиза изучали методами газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХ/МС). Добавление глицерина увеличило выход конденсируемых продуктов до 63,4% (против 28,7% без глицерина) и снизило долю газов и потерь до 17,45% (против 44,8%). Тяжёлая фракция конденсата показала высокую теплоту сгорания (39 920 кДж/кг) и низкое содержание серы (0,02%), что превосходит показатели мазута, угля и дров. Совместный пиролиз биомассы с глицерином является перспективным методом для получения высокоэнергетического и экологически чистого топлива. Результаты работы демонстрируют возможность промышленного применения технологии, включая использование на ТЭЦ и в системах отопления. Дальнейшие исследования могут быть направлены на оптимизацию параметров процесса и масштабирование установок.

The forest industry complex in Russia plays a key role in the economy, but the efficient utilization of wood waste remains a pressing issue. Biomass, including forestry waste, is an important renewable resource for producing liquid, gaseous, and solid fuels. However, traditional biofuels have drawbacks, such as high viscosity, corrosive activity, and low stability. This study investigates the co-pyrolysis of wood with technical glycerin to enhance the process efficiency and improve the properties of the resulting fuel. Experiments were conducted using a bench-scale thermogravimetric analysis setup. The raw materials used were birch wood and sawdust impregnated with glycerin (20–40%). The pyrolysis process was carried out at temperatures up to 700°C. The resulting products (char, condensate, and gas) were analyzed for calorific value, sulfur content, moisture, and ash content. The chemical composition of glycerin and pyrolysis products was studied using gas chromatography and mass spectrometry (GC/MS). The addition of glycerin increased the yield of condensable products to 63.4% (compared to 28.7% without glycerin) and reduced the share of gases and losses to 17.45% (compared to 44.8%). The heavy fraction of the condensate demonstrated a high combustion heat (39,920 kJ/kg) and low sulfur content (0.02%), outperforming fuel oil, coal, and firewood. Co-pyrolysis of biomass with glycerin is a promising method for producing high-energy and environmentally friendly fuel. The results demonstrate the potential for industrial application of this technology, including use in thermal power plants and heating systems. Further research may focus on optimizing process parameters and scaling up the facilities.

совместный пиролизбиомассатехнический глицеринвозобновляемая энергиябиотопливотеплотворная способностьутилизация отходовco-pyrolysisbiomasstechnical glycerinrenewable energybiofuelcalorific value (or heating value)waste utilization (or waste recycling)ReferencesБахтиярова А.В., Белоусов И.И., Кинд А.В., Романенко К.А., Спицын А.А. Пиролиз и активация уплотненного целлолигнина // Химическая технология. 2019. Т. 20, №3. С. 98–103.Bakhtiyarova A.V., Belousov V.I., Kind A.V., Romanenko K.A., Spitsyn A.A. Pyrolysis and activation of compacted cellolignin. Khimicheskaya tekhnologiya, 2019, vol. 20. no. 3, pp. 98–103. (In Russ.)Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф. Особенности технологии быстрого пиролиза биомассы // Инновационная наука. 2016. №5-2. С. 65–66.Bala-Litwiniak A., Musiał D., Nabiałczyk M. Computational and experimental studies on combustion and co-combustion of wood pellets with waste glycerol. Materials, 2023, vol. 16, art. no. 7156. DOI: 10.3390/ma16227156.Гелетуха Г.Г., Железная Т.А. Обзор современных технологий получения жидкого топлива из биомассы быстрым пиролизом. Ч. 1 // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2000. №2. С. 3–10.Bartocci P., Bidini G., Asdrubali A., Beatrice C., Frusteri F., Fantozzi F. Batch pyrolysis of pellet made of biomass and crude glycerol: mass and energy balances. Renewable Energy, 2017, vol. 124, pp. 172–179. DOI: 10.1016/j.renene.2017.06.049.Грачев А.Н., Хисматов Р.Г., Сафин Р.Г., Башкиров В.Н. Исследование быстрого пиролиза древесины в абляционном режиме //Известия Самарского научного центра РАН. 2008. Спец. вып. С. 25–29.Czernik S., Johnson D.K., Black S. Stability of wood fast pyrolysis oil. Biomass and Bioenergy, 1994, vol. 7, iss. 1-6, pp. 187–192. DOI: 10.1016/0961-9534(94)00058-2.Куликов К.В., Литвинов В.В., Пиялкин В.Н., Забелкин С.А., Башкиров В.Н. Получение и исследование жидких биотоплив из биомассы дерева методом пиролиза // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15, №13. С. 197-200Elliott D.C. Water, alkali and char in flash pyrolysis oils. Biomass and Bioenergy, 1994, vol. 7, iss. 1-6, pp. 179–185. DOI: 10.1016/0961-9534(94)00057-Z.Лямин В.А. Газификация древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1967. 262 с.Gafurov N.M., Khismatullin R.F. Features of fast pyrolysis technology for biomass. Innovatsionnaya Nauka, 2016, no. 5-2, pp. 65–66. (In Russ.)Слюсарский К.В., Ларионов К.Б., Ивашкина Е.Н., Заворин А.С., Губин В.Е. Технологические решения по утилизации жидких продуктов медленного пиролиза древесной биомассы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, №12. С. 173-188.Geletukha G.G., Zheleznaya T.A. Review of modern technologies for liquid fuel production from biomass via fast pyrolysis. P. 1. Ekotekhnologii i Resursosberezhenie, 2000, no. 2, pp. 3–10. (In Russ.)Удельная теплота сгорания топлива // Эстив. URL: https://estiw.ru/info/measure/fizika/udel_top (дата обращения: 15.12.2024).Grachev A.N., Khismatov R.G., Safin R.G., Bashkirov V.N. Study of fast wood pyrolysis in the ablation mode. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN, 2008, spec. iss., pp. 25–29. (In Russ.)Юрьев Ю.Л., Мальцев Г.И. Основы производства углеродных материалов из березовой древесины: учеб. пособие. М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2023. 176 с.Hall J.P. Sustainable production of forest biomass for energy. The Forestry Chronicle. 2002, vol. 78, no. 3, pp. 391-396. DOI: 10.5558/tfc78391-3.Bala-Litwiniak A., Musiał D., Nabiałczyk M. Computational and experimental studies on combustion and co-combustion of wood pellets with waste glycerol // Materials. 2023. Vol. 16. Art. no. 7156. DOI: 10.3390/ma16227156.Kulikov K.V., Litvinov V.V., Piyalkin V.N., Zabelkin S.A., Bashkirov V.N. Production and study of liquid biofuels from wood biomass by pyrolysis method. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2012, vol. 15, no. 13, pp. 197–200. (In Russ.)Bartocci P., Bidini G., Asdrubali A., Beatrice C., Frusteri F., Fantozzi F. Batch pyrolysis of pellet made of biomass and crude glycerol: mass and energy balances // Renewable Energy. 2017. Vol. 124. P. 172–179. DOI: 10.1016/j.renene.2017.06.049.Lyamin V.A. Wood gasification. Moscow: Lesn. prom-'st, 1967. 262 p. (In Russ.) Nigam P.S., Singh A. Production of liquid biofuels from renewable resources. Progress in Energy and Combustion Science, 2010, vol. 37, pp. 52-68. DOI: 10.1016/j.pecs.2010.01.003.Czernik S., Johnson D.K., Black S. Stability of wood fast pyrolysis oil // Biomass and Bioenergy. 1994. Vol. 7, iss. 1-6. P. 187–192. DOI: 10.1016/0961-9534(94)00058-2.Progress in thermochemical biomass conversion / ed. A.V. Bridgwater. WileyBlackwell, 2008. 1744 p.Elliott D.C. Water, alkali and char in flash pyrolysis oils // Biomass and Bioenergy. 1994. Vol. 7, iss. 1-6. P. 179–185. DOI: 10.1016/0961-9534(94)00057-Z.Shuvalov Yu.V., Nifontov Yu.A. On the processing of wood waste in the Northwestern region. Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya, 2002, no. 12, pp. 36– 39. (In Russ.)Hall J.P. Sustainable production of forest biomass for energy // The Forestry Chronicle. 2002. Vol. 78, no. 3. P. 391–396. DOI: 10.5558/tfc78391-3.Slyusarskiy K.V., Larionov K.B., Ivashkina E.N., Zavorin A.S., Gubin V.E. Technological solutions for the utilization of liquid slow pyrolysis products of woody biomass. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 2021, vol. 332, no. 12, pp. 173–188. (In Russ.)Nigam P.S., Singh A. Production of liquid biofuels from renewable resources // Progress in Energy and Combustion Science. 2010. Vol. 37. P. 52–68. DOI: 10.1016/j.pecs.2010.01.003.Specific heat of combustion of fuel. Estiw. URL: https://estiw.ru/info/measure/fizika/udel_top (accessed December 15, 2024). (In Russ.)Progress in thermochemical biomass conversion / ed. A.V. Bridgwater. Wiley-Blackwell, 2008. 1744 p.Ullah K., Sharma V.K., Dhingra S., Braccio G., Ahmad M., Sofia S. Assessing the lignocellulosic biomass resources potential in developing countries: a critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, vol. 51, pp. 682-698. DOI: 10.1016/j.rser.2015.06.044.Ullah K., Sharma V.K., Dhingra S., Braccio G., Ahmad M., Sofia S. Assessing the lignocellulosic biomass resources potential in developing countries: a critical review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 51. P. 682–698. DOI: 10.1016/j.rser.2015.06.044.Yuryev Yu.L., Maltsev G.I. Fundamentals of carbon materials production from birch wood: textbook. Moscow; Vologra: Infra-Inzheneriya, 2023. 176 p. (In Russ.)Zhang Q., Chang J., Wang T., Xu Y. Review of biomass pyrolysis oil properties and upgrading research // Energy conversion and management. 2006. Vol. 48, iss. 1. P. 87–92. DOI: 10.1016/j.enconman.2006.05.010.Zhang Q., Chang J., Wang T., Xu Y. Review of biomass pyrolysis oil properties and upgrading research. Energy conversion and management, 2006, vol. 48, iss. 1, pp. 87–92. DOI: 10.1016/j.enconman.2006.05.010.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.