Ług czarny to odpad powstający podczas produkcji celulozy w papierniach. Obecnie jest wykorzystywany do odzyskiwania chemikaliów kuchennych i wytwarzania pary wodnej pod wysokim ciśnieniem, niezbędnej w procesach rozdrabniania i produkcji papieru. Zawiera różnorodne substancje, takie jak lignina, hemiceluloza, NaOH (wodorotlenek sodu) i Na₂S ( siarczek sodu). Biopaliwo może być wytwarzane z ligniny zawartej w ługu czarnym.
Jednakże, zgodnie z raportem IEA, czarny ług ma przed sobą świetlaną przyszłość jako źródło energii, gdyż jest uważany za jedno z pięciu najważniejszych źródeł energii na Ziemi!
Właściwości czarnego ługu
Podstawowe właściwości to:
- Podstawy projektowania urządzeń wyparnych: Optymalizuje projekt biorąc pod uwagę wymianę ciepła, charakterystykę materiałów i procesy.
- Wpływ zmian w chemii cyklu alkoholowego: Regularna kontrola odchyleń od wartości projektowej jest niezbędna do zapewnienia właściwej pracy parowników.
- Lepkość: Wpływa na ruch i przewodzenie ciepła, a jego stężenie wzrasta przy wyższej zawartości ciał stałych i wyższej temperaturze.
- Wzrost punktu wrzenia: Sprzęt musi sobie radzić ze wzrastającą temperaturą wrzenia podczas parowania, a także ze składem chemicznym i stężeniem.
Zobacz także: Czym są odnawialne źródła energii?
Właściwości termiczne ługu czarnego
1. Korelacja przewodności cieplnej:
Przewodność cieplna ługu czarnego jest modelowana z korelacją w jednostkach ± 4%k, W/m°C -0.58 +1.44×10-3 ( T°C) -3.35× 10-3 (%S). Z niepewnością około trzech, równanie to daje dokładną wartość przewodnictwa cieplnego w dowolnej temperaturze, przy zawartości ciał stałych (%).
2. Ciepło właściwe (Cp):
Posiada nierównomierne ciepło właściwe oznaczane jako Cp, które zmienia się w zależności od zawartości ciał stałych i temperatury. Takie wahania wahają się od 2700 do 3900 J/kg/°C lub 0.65 do 0.95 Btu/lbm/°F. Zrozumienie to staje się niezbędne podczas transferów cieplnych ługów czarnych.
3. Ciepło parowania:
Ciepło pary wynosi -2325 kJ/kg lub 1000 Btu/funt. Obecność tego parametru ma kluczowe znaczenie w projektowaniu i optymalizacji procesów związanych z odparowywaniem ługu czarnego, co umożliwia określenie ilości energii potrzebnej podczas tej przemiany fazowej.
Zobacz także: Czym jest biomasa?
Czarny ług produkowany przez przemysł papierniczy
Substancja ta zawiera ogromne ilości zawiesin, zanieczyszczeń organicznych i związków trujących, co prowadzi do poważnego zanieczyszczenia po uwolnieniu bezpośrednio do pobliskiego źródła wody. Główne zagrożenia to:
- Obecność w zbiorniku wodnym odpadów przemysłu papierniczego zawierających nadmiar włókien, pigmentów i soli nieorganicznej nadaje mu ciemnoczarną barwę i nieprzyjemny, specyficzny zapach.
- Czarny ług występujący w odpadach przemysłu papierniczego zawiera duże stężenie zanieczyszczeń organicznych ma wysokie zapotrzebowanie biochemiczne na tlen (BZT) od 5000 do 40000 g/l.
- Wytłaczany czarny ług stosowany w procesie rozdrabniania ma wysokie stężenie ligniny. Pełne wykorzystanie produktu ligninosulfonianowego w postaci czarnego ługu do produkcji papieru.
- Jako surowiec stosuje się skoncentrowany, sulfonowany i rozpylony czarny ług wykorzystywane powszechnie w produkcji produktów lignosulfonowych.
- W trosce o bezpieczeństwo ekologiczne i naturalną harmonię rozwoju, czarny ług papierniczy jest przetwarzany na produkty ligninowe w procesie kompleksowej utylizacji, co ogranicza negatywny wpływ na środowisko.
Przeczytaj także: Czym są paliwa elektroniczne?
Dlaczego w papiernictwie powstaje czarna ciecz?
Powodem występowania alkoholu w procesie produkcji papieru jest odprowadzanie trzech rodzajów wody.
- Pierwszym z nich jest płynny odpad powstający w procesie rozdrabniania i gotowania papieru, powszechnie znany jako płyn papierniczy.
- Drugim rodzajem wody jest woda używana do mycia, selekcjonowania i płukania miąższu po oddzieleniu go od płynu, zwanego również wodą.
- Na koniec pozostaje woda w maszynie papierniczej, którą można oczyścić i ponownie wykorzystać.
Spośród tych wód, wody środkowe stanowią ponad 10% ilości pozostałej po ekstrakcji ługu czarnego. Należy jednak pamiętać, że 90% zanieczyszczeń odprowadzanych przez zakład pochodzi z emisji ługu czarnego. W konsekwencji emisje te stają się źródłem zanieczyszczeń w papierniach.
Skład ługu czarnego ulega zmianie w procesie edycji. Materiały używane w papiernictwie, takie jak słoma, zawierają celulozę, ligninę i hemicelulozę (glikany). Do produkcji papieru wykorzystuje się wyłącznie celulozę (40%), a 25% pochodzi z drewna. 18% składa się z hemicelulozy i ksylozy, a także potasu, azotu, fosforu i innych pierwiastków, które są usuwane wraz z ługiem czarnym. Ług czarny zawiera substancje takie jak lignina i hemiceluloza, takie jak ksyloza, potas, azot i fosfor, które mają istotne zastosowanie w przemyśle i rolnictwie.
Przeczytaj także: Czym jest Renewable Fuel Standard (RFS)?
