Нові технології знижують викиди дров'яних печей на 95%

Дослідники з Орегонського державного університету досягли значного прогресу у розумінні викидів від дров'яних печей та розробці технологій, які дозволяють цим пристроям працювати набагато чистіше та безпечніше. Нові розробки потенційно можуть обмежити забруднення дрібними частинками на дев'яносто п'ять відсотків.

Ця робота має ключове значення для здоров'я людини, оскільки дров'яні печі є провідним джерелом викидів дрібних частинок розміром 2,5 мікрометра в Сполучених Штатах. Ці частинки можуть глибоко проникати в легені та навіть потрапляти в кровотік. Вплив таких частинок є відомою причиною серцево-судинних захворювань та пов'язаний з виникненням і погіршенням респіраторних хвороб.

Незважаючи на те, що відносно невелика кількість домогосподарств використовує дров'яні печі, вони є третім за величиною джерелом забруднення дрібними частинками в США після диму від лісових пожеж та сільськогосподарського пилу, повідомила Нордіка МакКарті з Інженерного коледжу Орегонського державного університету.

Житлове спалювання деревини, особливо використання неефективних печей, також є значним джерелом інших шкідливих викидів, включаючи поліциклічні ароматичні вуглеводні, чадний газ, оксиди азоту, метан, бензол та формальдегід.

«Деревина є доступним, місцевим, відновлюваним паливом з низьким вмістом вуглецю, яке повинно бути важливою частиною енергетичного балансу США, але воно має спалюватися чисто для ефективного захисту здоров'я», сказала МакКарті.

«Люди зазвичай думають про забруднення як про те, що походить від транспортних засобів та промисловості, але побутові дров'яні печі є більшим джерелом — лише кілька димних печей можуть створити шкідливий вплив на якість повітря у всій громаді».

МакКарті опублікувала статтю в журналі Асоціації управління повітрям та відходами, яка показує, що сімдесят відсотків забруднення, що виділяється з димоходів дров'яних печей, відбувається в два моменти часу: коли піч вперше запалюється та коли її перезавантажують. Команда МакКарті отримала ці знання, розробивши нову техніку моніторингу та розмістивши обладнання в будинках користувачів дров'яних печей у сільській місцевості Орегону.

Згідно з Агентством з охорони навколишнього середовища, в США налічується приблизно шість з половиною мільйонів неефективних печей, більшість з яких є моделями, що передують стандартам чистого спалювання EPA. Загалом у країні налічується приблизно десять мільйонів дров'яних печей, або одна на кожні тридцять п'ять людей.

«Багато старих печей по суті є просто металевими коробками з димоходами, і вони не включають сучасні інженерні принципи для оптимізації теплопередачі та горіння», сказала МакКарті, професор гуманітарної інженерії імені Річарда та Гретхен Еванс та доцент кафедри машинобудування.

«Вони не мають каталізаторів або вторинного горіння для зменшення викидів та зниження ризику накопичення креозоту, який може спричинити пожежі в димоходах».

Група МакКарті розробляє автоматизовані технології, які вприскують струмені первинного та вторинного повітря у вогонь, щоб забезпечити саме потрібну кількість повітря та змішування в потрібний час і місце у вогні. Прототипи показують приблизно дев'яносто п'ять відсотків зменшення викидів дрібних частинок порівняно зі старими моделями, повідомила вона.

EPA регулярно зменшує допустимий рівень викидів дрібних частинок з вісімдесятих років. У дві тисячі п'ятнадцятому році він становив чотири грами на годину для печей на дровах, а через п'ять років був зменшений до двох з половиною грамів на годину. Регулювання стимулює інновації, оскільки виробники печей покращують свої конструкції для відповідності вимогам сертифікації, сказала МакКарті.

Але дров'яні печі працюють по-різному в лабораторії та в реальному житті, зазначила вона, і печі сертифікуються на основі лабораторних тестів і часто розроблені для проходження тестів, а не для хорошої роботи в чийомусь будинку.

«Важко вимірювати викиди дров'яних печей у польових умовах, тому в минулому було відносно мало даних про продуктивність під час використання для керівництва проектуванням», сказала МакКарті. «Наше дослідження представляє нову систему, яка робить збір даних про викиди в реальному світі більш практичним».

Проект включав студента бакалаврату Орегонського державного університету Джону Вальда та був співпрацею між OSU та некомерційним дослідницьким центром Aprovecho, розташованим у Коттедж-Гроув, Орегон. Він базується на поточній роботі OSU та Aprovecho щодо ефективного горіння для приготування їжі на дровах у країнах, що розвиваються.

Приблизно два з сімома мільярдами людей покладаються на відкритий вогонь для приготування їжі, сказала МакКарті, і її команда розробляє ефективні кухонні плити для їх використання замість цього.

Дослідження демонструє важливість розробки більш чистих технологій спалювання деревини як для розвинених, так і для країн, що розвиваються. Нові автоматизовані системи подачі повітря можуть революціонізувати спосіб використання дров'яних печей, значно зменшуючи їх вплив на якість повітря та здоров'я людини.