Pelletization of Biomass in Combination with Waste

Anurag Venugopal

Master's thesis

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá peletizací biomasy v kombinaci s odpadními materiály za účelem zvýšení produkce obnovitelné energie při implementaci efektivních strategií odpadového hospodářství. Primárně se zaměřuje na využití čistírenských kalů z čištění odpadních vod a odpadních plastových vláken z použitých autosedaček, přičemž se hodnotí jejich vhodnost jako zdroje biopaliv při přeměně na pelety. Experimentální studie zkoumá změny technologických parametrů těchto pelet z biomasy, a to jak v původním stavu, tak po tepelných degradačních procesech, jako je nízkoteplotní pražení. Práce začíná obsáhlým literárním přehledem o typech biomasy se zaměřením na její energetický potenciál a environmentální implikace. Poté zkoumá různé technologie konverze biomasy, včetně termochemických, biochemických a fyzikálně-chemických metod, s cílem posoudit jejich účinnost a dopad na životní prostředí. Praktická část zahrnuje přípravu a testování pelet vyrobených z určených odpadních materiálů. Pelety jsou podrobeny různým testům pro měření změn obsahu vlhkosti, distribuce velikosti částic, výhřevnosti a mechanických vlastností před a po procesu pražení. Výsledky poukazují na významnou ztrátu vlhkosti a změněné energetické parametry, které by mohly ovlivnit jejich uplatnění při výrobě energie. Studie také navrhuje úpravy procesu peletizace za účelem optimalizace energetického výdeje a udržitelnosti pelet z biomasy. Kromě toho obsahuje výpočty spotřeby pelet v obytných topných systémech a poskytuje praktické poznatky o energetické účinnosti a ekologických přínosech používání pelet z odpadní biomasy. Výsledky tohoto výzkumu by mohly přispět k pokroku v postupech nakládání s odpady a rozvoji technologií obnovitelných zdrojů energie, v souladu s globálními cíli udržitelnosti a zásadami oběhového hospodářství. Tato práce se zabývá nejen technickými aspekty peletizace, ale také zvažuje ekonomické a environmentální dopady, což významně přispívá k oblasti obnovitelných zdrojů energie a udržitelného nakládání s odpady.

Abstract:

This Master's thesis investigates the pelletization of biomass combined with waste materials to enhance renewable energy production while implementing effective waste management strategies. The primary focus is on using sewage sludge from wastewater treatment and waste plastic fibers from used car seats, evaluating their suitability as biofuel sources when converted into pellets. The experimental study explores the technological parameter changes of these biomass pellets, both in their original state and after undergoing thermal degradation processes such as low-temperature roasting. The thesis begins with a comprehensive literature review on biomass types, focusing on its energy potential and environmental implications. It then examines various biomass conversion technologies, including thermo-chemical, biochemical, and physio-chemical methods, to assess their efficiency and environmental impact. The practical component involves the preparation and testing of pellets made from the designated waste materials. The pellets are subjected to various tests to measure changes in moisture content, particle size distribution, calorific values, and mechanical properties before and after the roasting process. The results highlight significant moisture loss and altered energy parameters, which could influence their application in energy production. The study also proposes modifications to the pelletizing process to optimize the energy output and sustainability of the biomass pellets. Additionally, it includes calculations for pellet consumption in residential heating systems, providing practical insights into the energy efficiency and environmental benefits of using waste-derived biomass pellets. The findings of this research could contribute to the advancement of waste management practices and the development of renewable energy technologies, aligning with global sustainability goals and the principles of the circular economy. This thesis not only addresses the technical aspects of pelletization but also considers the economic and environmental impacts, making a significant contribution to the field of renewable energy and sustainable waste management.

Keywords

Biomasa, mechanické vlastnosti, udržitelnost životního prostředí, paletizace, bioenergie, odpadové hospodářství a obnovitelné zdroje energie.

Keywords

Biomass, mechanical characteristics, environmental sustainability, palletisation, bioenergy, waste management, and renewable energy sources.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Veronika Sassmanová
• Reader: Veronika Sýkorová

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Master programme:
Energetické stroje a zařízení