Технология получения и физико-химические характеристики карбонизата лузги подсолнечника в качестве функциональной технологической добавки резинотехнических изделий
DOI:
https://doi.org/10.15328/cb2026_151Ключевые слова:
сельскохозяйственные отходы, лузга подсолнечника, биокомпозиты, пиролиз, утилизация растительных отходов, безотходное производство, функциональные технологические добавкиАннотация
Исследована возможность переработки лузги подсолнечника в углеродсодержащий материал — карбонизат, перспективный для использования в качестве функциональной технологической добавки при производстве резинотехнических изделий. Карбонизат получали методом термической конверсии лузги подсолнечника в инертной атмосфере с последующей оценкой его состава и физико-химических характеристик. Термогравиметрический анализ показал, что основные процессы разложения компонентов биомассы протекают в диапазоне 200–550 °C, что определяет выбор температурного режима карбонизации. Анализ продуктов пиролиза методом GC выявил образование газовой, жидкой и твёрдой фракций. Газообразные продукты содержали энергетически ценные компоненты — H2, CO, CH4 и лёгкие углеводороды; их высшая теплота сгорания составила 14,27 МДж/нм3. Жидкая фракция была представлена преимущественно кислородсодержащими и ароматическими соединениями, а её теплота сгорания составила 13,71 МДж/кг. Полученный карбонизат характеризовался содержанием углерода 48,12 мас. %, низкой зольностью 3,5 мас. %, щелочным характером поверхности (pH = 9), удельной площадью поверхности 27,3 м2/г и умеренным развитием микропор. Средний размер частиц после измельчения составил 18,89 мкм, что соответствует требованиям к дисперсным наполнителям. Также разработана опытно-промышленная технология карбонизации биомассы производительностью не менее 150 кг/час, подтверждающая возможность масштабирования процесса.
Библиографические ссылки
1. Attia T (2019) Int J Compos Mater Manuf 9:24-31. https://doi.org/10.5923/j.cmaterials.20190901.04
2. Noryani M, Sapuan SM, Mastura M, et al. (2019) J Mater Res Technol 8:2865-2879. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.02.019
3. Gholampour A, Ozbakkaloglu T (2020) J Mater Sci 55:829-892. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03990-y
4. Todor MP, Kiss I, Puchianu M, et al. (2019) IOP Conf Ser Mater Sci Eng 477:012004. https://doi.org/10.1088/1757-899X/477/1/012004
5. Joshi S, Drzal LT, Mohanty AK, et al. (2004) Compos Part A Appl Sci Manuf 35:371-376. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2003.09.016
6. De Azevedo ARG, Marvila MT, Cecchin D, et al. (2021) Agron Res 19:1387-1395. https://doi.org/10.15159/AR.21.140
7. Ofem MI, Ubi PA (2021) Eur J Mech Eng Res 8:36-47.
8. Ubi PA, Abdulrahman AS (2015) Int J Mater Metall Eng 9:203-208.
9. Ubi PA, Okon KE, Akpabio EI, et al. (2024) Sci Rep 14:3055. https://doi.org/10.1038/s41598-024-53742-5
10. Ubi PA, Akpabio EI, Okon KE, et al. (2022) Niger J Technol 41:879-886. https://doi.org/10.4314/njt.v41i5.8
11. Rajak DK, Pagar DD, Kumar R, et al. (2019) Polymers 11:1667. https://doi.org/10.3390/polym11101667
12. Ofem MI, Ubi PA (2020) Indian J Eng 17:450-461.
13. Dufresne A (2019) Curr For Rep 5:76-89. https://doi.org/10.1007/s40725-019-00088-1
14. Anosike-Francis EN, Agu CE, Obianyo II, et al. (2022) Appl Sci 12:713. https://doi.org/10.3390/app12020713
15. Azammi AMN, Sapuan SM, Ishak MR, et al. (2018) Def Technol 14:268-277. https://doi.org/10.1016/j.dt.2018.05.009
16. Ferreira FV, Cividanes LS, Duarte KF, et al. (2019) J Compos Sci 3:51. https://doi.org/10.3390/jcs3020051
17. Ohijeagbon I, Okuovwo S, Odiari E, et al. (2023) Rev Compos Mater Av 33:211-218.
18. Ferreira FV, Lona LMF, Thielemans W (2017) Polym Eng Sci 59:7-15. https://doi.org/10.1002/pen.24770
19. Shamtsyan MM, Golovanova GV, Danilova EV, et al. (2011) Russ Chem J LV:1. (In Russian)
20. Yefanov MV, Galochkin AI, Bakhvalova EA, et al. (2002) Chem Plant Raw Mater 2:47-51. (In Russian)
21. Zemnukhova LA, Shkorin DV, Fedorishcheva GA, et al. (2009) Chem Plant Raw Mater 3:147-149. (In Russian)
22. Plotnikov NP, Chelysheva IN (2021) Syst Methods Technol 1:86-89. (In Russian)
23. Kleshchevnikov LI, Akhtyamov AG, Galimova AR, et al. (2015) Bull Technol Univ 18:19. (In Russian)
24. Alemdar A, Sain M (2008) Compos Sci Technol 68:557-565. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2007.05.044
25. Alves JS, Dos Santos WN, De Araújo EM, et al. (2015) Carbohydr Polym 115:215-222.
26. Bondeson D, Mathew A, Oksman K (2006) Cellulose 13:171-180. https://doi.org/10.1007/s10570-006-9061-4
27. Dolgikh OG, Ovcharov SN (2009) Ecol Ind Russ 11:4-7. (In Russian)
28. Khusid SB, Lysenko YA, Shlyakhov VN, et al. (2015) Sci J Kuban State Agrar Univ 107:2-14. (In Russian)
29. Malik A, Wulandari D, Purwanto A, et al. (2023) Int J Des Nat Ecodyn 18:457-463. https://doi.org/10.18280/ijdne.180225
30. Bunga ES, Setyaningsih D, Hambali E, et al. (2024) Int J Des Nat Ecodyn 19:259-265. https://doi.org/10.18280/ijdne.190128
31. Barana D, Ali M, Salanti A, et al. (2018) ACS Sustain Chem Eng 6:11843-11852. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b02145
32. Intiya W, Kaabbuathong N, Saetung N, et al. (2024) Polymers 16:493. https://doi.org/10.3390/polym16040493
33. Nechipurenko S, Mamyrbekova A, Burkitbayev M, et al. (2025) Polymers 17:2963. https://doi.org/10.3390/polym17212963
34. Yogalakshmi KN, Poongothai S, Kavitha S, et al. (2022) Chemosphere 286:131824. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131824
35. Zheng Q, Han Y, Hu J, et al. (2022) Chem Eng J 437:135316. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135316
36. Rizwan M, Ali M, Khan S, et al. (2025) J Anal Appl Pyrolysis 192:107342. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2025.107342
37. Giudicianni P, Cardone G, Ragucci R (2021) Energy Fuels 35:5407-5478. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c04046
38. Zou X, Huang Y, Wang X, et al. (2024) J Anal Appl Pyrolysis 179:106463. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2024.106463
39. Fan Y, Yang H, Wang X, et al. (2022) Bioresour Technol 360:127648. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127648
40. Ma H, Wang Y, Li J, et al. (2026) ACS Omega 11:2800-2809. https://doi.org/10.1021/acsomega.5c08593
41. Lim HY, Chew JJ, Khoo CG, et al. (2024) Chem Eng Trans 112:271-276. https://doi.org/10.3303/CET24112046
42. Kluska J, Matej-Łukowicz K, Nawrot N (2024) Sustainability 16:11234. https://doi.org/10.3390/su162411234
43. Larina OM, Sinelshchikov VA, Sytchev GA (2016) J Phys Conf Ser 774:012137. https://doi.org/10.1088/1742-6596/774/1/012137
44. GOST 6382-2001. Solid mineral fuel. Methods for determination of volatile matter yield. (In Russian)
45. GOST 7885-86. Carbon black for rubber industry. Specifications. (In Russian)
46. Technological line for biomass carbonization (furnace). Carbonization module type SP-K400: passport SP-K400.00.00.00 PS / LLC "Spline-M". (2022) 14 p. (In Russian)
47. Bobrova VV, Zakharov NS, Kanafina AA, et al. (2025) Polymers 17:2070. https://doi.org/10.3390/polym17152070
48. Bobrova V, Zakharov N, Kanafina A, et al. (2025) J Compos Mater 59:907-931. https://doi.org/10.1177/00219983241303395
49. Bobrova V, Zakharov N, Kanafina A, et al. (2024) Polym Polym Compos 32:09673911241287860. https://doi.org/10.1177/09673911241287860
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 А.К. Кайайдарова, В.В. Боброва, Ф.П. Погоров, С.В. Нечипуренко, Н.А. Забара, А.В. Касперович, С.А. Ефремов, С.Н. Лежнев, Б.Б. Ермухамбетова, М.М. Буркитбаев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License (CC BY-NC-ND 4.0), которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
