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随着能源需求增长，传统化石燃料减少，生物质能源备受关注。研究人员针对生物质燃料的缺点，开展粘结剂对木屑、秸秆和纸板颗粒燃料质量与燃烧影响的研究。结果显示，特定粘结剂可提升颗粒性能。这为生物质能源利用提供新思路。
在当今时代，能源问题就像悬在人类头顶的达摩克利斯之剑。随着全球人口不断增多，工业发展如火如荼，对能源的需求持续攀升。然而，传统化石燃料的储量却日益减少，就像逐渐干涸的河流，供应越来越紧张。与此同时，直接使用化石燃料引发了严重的能源和环境危机，二氧化碳排放过量导致全球变暖，空气质量下降等问题接踵而至。
生物质能源作为可再生能源，有着诸多优势。它就像大自然赐予人类的宝藏，具有碳中性的特点，在使用过程中不会增加大气中的碳含量，对环境更为友好；而且资源丰富，种类繁多，分布广泛。但生物质能源也并非十全十美，它存在着高水分含量、低能量和堆积密度等缺点，就像一块未经雕琢的璞玉，需要经过处理才能更好地发挥作用。
为了解决这些问题，俄罗斯的研究人员开展了一项关于粘结剂对生物质颗粒燃料影响的研究。他们的研究成果发表在《Biomass and Bioenergy》上，为生物质能源的利用带来了新的曙光。
研究人员采用了多种技术方法。在原料选择上，选用了松树锯末、秸秆和瓦楞包装纸板作为制备复合颗粒的原料。在研究过程中，对颗粒的密度、抗冲击性、硬度、振动耐久性、吸湿性等物理性能进行了测试；同时，运用热重分析等方法研究了颗粒的热氧化和动力学参数；最后，通过多标准分析（MCDM）方法，计算出颗粒的相对积分效率指标，从而确定最佳的颗粒组成。
下面来看看具体的研究结果。
- 颗粒密度：研究发现，复合颗粒的密度比纯锯末颗粒更大。当锯末和纸板共同制粒时，颗粒密度增加了 10%。这可能是因为细小的纸板颗粒填充了木材颗粒之间的空隙，增大了压制表面。而在含有纸板的颗粒中添加羧甲基纤维素钠（CMC）和向日葵壳，对密度没有积极影响，样本密度与 W70C30 颗粒相比，要么保持不变，要么下降 2 - 9%。用秸秆替代 30wt% 的锯末，对所得颗粒密度影响不大，仅增加了 1%。
- 机械性能：与不含添加剂的颗粒相比，羧甲基纤维素钠使颗粒的抗冲击系数和硬度提高了 2 - 55%。这表明羧甲基纤维素钠能够有效增强颗粒的机械性能，让颗粒在运输和使用过程中更不容易破碎。
- 吸湿性：在含有纸板和秸秆的颗粒中添加 5wt% 的羧甲基纤维素钠或向日葵壳，颗粒的吸湿系数比木质颗粒低 5 - 13%。较低的吸湿性意味着颗粒在储存过程中更不容易受潮，保证了燃料的质量。
- 灰分残留和热氧化：含有粘结剂的复合颗粒的灰分残留质量比木质颗粒高，最多可达 2.3%。在热氧化方面，添加 5wt% 羧甲基纤维素钠的颗粒，其热氧化活化能最低，比含有秸秆和纸板的颗粒分别低 8% 和 36%。而添加向日葵壳则会增加热氧化活化能。
- 多标准分析：通过多标准分析对颗粒的机械强度和能量特性进行评估后发现，含有纸板和羧甲基纤维素钠的颗粒效率最高，其相对积分效率指标比木质颗粒高 18%。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：不同的粘结剂和原料组合对颗粒燃料的质量和燃烧性能有着显著影响。含有纸板和羧甲基纤维素钠的复合颗粒在机械强度和能量特性方面表现出色，具有在能源领域广泛应用的潜力。这一研究成果为生物质能源的高效利用提供了理论依据和实践指导，有助于推动生物质能源产业的发展，缓解全球能源和环境危机。同时，该研究也为后续进一步优化颗粒燃料的配方和生产工艺提供了方向，具有重要的科学意义和应用价值。
