№82-9
Еволюція використання торфу для енергетичних потреб: від вогнищ палеоліту до біорефайнингу ХХІ століття
В.В. Ішков1,2, https://orcid.org/0000-0002-3987-208X
К.М. Колчев1, https://orcid.org/0000-0003-1345-8646
О.С. Дрешпак1, https://orcid.org/0000-0003-1019-4382
Є.С. Козій2,3, https://orcid.org/0000-0002-2167-6224
В.М. Мандрікевич1 https://orcid.org/0000-0002-3998-820X
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»,Дніпро,Україна
2 Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, Дніпро,Україна
3 Технічний університет «Метінвест політехніка», Запоріжжя, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 82:107-119
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/82.107
АНОТАЦІЯ
Мета роботи. Метою даної роботи є комплексний аналіз багатовікової еволюції технологій використання торфу для енергетичних потреб – від найдавніших часів до сучасних біорефайнгових концепцій – та оцінка його перспектив у контексті біоекономіки та декарбонізації.
Методологія. Дослідження ґрунтується на комплексному міждисциплінарному підході, що поєднує дані археології, історії технологій, хімічної технології та екології. Використано історико-генетичний, порівняльно-технологічний, системний аналіз та техніко-економічні методи. Джерельну базу склали археологічні звіти, історичні та етнографічні джерела, сучасна науково-технічна література та звіти міжнародних організацій.
Основні результати досліджень. Встановлено ключові етапи еволюції: від використання торфу неандертальцями в палеоліті через його роль як базового місцевого палива в аграрних суспільствах до індустріалізації видобутку (фрезерний спосіб, брикетування) у XIX-XX ст. та переходу до глибинної переробки в XX-XXI ст. Останній етап включає розвиток композитних палив (торфовугілля, торф’яні водовугільні суспензії, торфовідхідні брикети), термічних методів (піроліз, газифікація, карбонізація) та біотехнологій (анаеробне зброджування, отримання гумінових речовин). Визначено унікальне положення торфу як «повільно відновлюваного» ресурсу з подвійною екологічною роллю: значні викиди CO₂ при спалюванні, але потенціал для стабілізації біоенергетичних процесів та інтеграції в циркулярну економіку за умови раціонального управління та рекультивації торфовищ.
Наукова новизна результатів. Полягає у реалізації комплексного міждисциплінарного підходу до історії торф’яної енергетики. Вперше в межах одного дослідження простежено єдину лінію еволюції технологій використання торфу – від палеолітичних вогнищ до сучасних концепцій біорефайнингу, що дозволило виявити стійкі закономірності та технологічні парадигми його освоєння.
Практична значимість результатів. Результати дослідження надають систематизовану основу для розробки збалансованих регіональних програм використання торф’яних ресурсів. Матеріали статті можуть бути використані органами влади та енергетичними компаніями для формування стратегій, науково-дослідними організаціями для визначення пріоритетних напрямків розробки нових технологій переробки, а також в освітньому процесі при підготовці фахівців у галузі біоенергетики та раціонального природокористування.
Ключові слова: торф, історія енергетики, паливо, термічна переробка, біотехнології, відновлювані джерела енергії.
Перелік посилань
1. Karkanas, P., & Kyparissi-Apostolika, N. (2024). Revisiting palaeolithic combustion features of Theopetra Cave: A diachronic use of dung and peat as fuel. Journal of Archaeological Science, 165, 105958. https://doi.org/10.1016/j.jas.2024.105958
2. Albert, R. M., Berna, F., & Goldberg, P. (2012). Insights on Neanderthal fire use at Kebara Cave (Israel) through high resolution study of prehistoric combustion features: Evidence from phytoliths and thin sections.Quaternary International, 247, 246–266. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2010.10.016
3. Feehan, J. (2003). The bogs of Ireland: An introduction to the natural, cultural and industrial heritage of Irish peatlands. University College Dublin.
4. Borger, G. J. (1992). Draining–digging–dredging: The creation of a new landscape in the peat areas of the Netherlands. Landscape and Urban Planning, 22, 1–10.
5. Lappalainen, E. (Ed.). (1996). Peat in Finland. Finnish Peatland Society.
6. Särkelä, A. (2000). Peat production technology in Finland. Suo, 51(2), 49–56.
7. Kopetz, H. (2007). Renewable energy in Europe: Markets, trends and technologies. Springer.
8. Bridgwater, A. V. (2012). Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass and Bioenergy, 38, 68–94. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.01.048
9. Kurkela, E., Simell, P., & Ståhlberg, P. (2004). Peat gasification in circulating fluidized bed gasifiers (VTT Tiedotteet – Research Notes No. 2246). VTT Technical Research Centre of Finland.
10. Hiltunen, M., & Arpiainen, V. (2009). Co-combustion of peat and coal: Emissions and efficiency in a pilot-scale furnace.Fuel Processing Technology, 90(7–8), 921–927. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2009.04.005
11. Zhou, H., Wu, Y., & Cen, K. (2015). Experimental study on peat-coal-water slurry combustion.Fuel, 153, 510–517.
12. Alakangas, E., Vesterinen, P., & Hurskainen, M. (2006). Solid biofuels for energy production: Handbook. VTT Technical Research Centre of Finland.
13. Pikkarainen, T., Korpijärvi, K., & Järvinen, M. (2008). Fuel briquettes from peat and waste paper: Production and combustion properties.Bioresource Technology, 99(15), 7323–7329. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.12.055
14. Morf, P., Hasler, P., & Nussbaumer, T. (2002). Mechanisms and kinetics of hydrothermal carbonization of biomass. Fuel, 81(6), 843–853.
15. Oasmaa, A., Peacocke, C., & Gust, S. (2005). A guide to physical properties and chemical composition of biomass-based pyrolysis oils (VTT Publications No. 450). VTT Technical Research Centre of Finland.
16. Graham, R. (1985). Peat and its uses in Canada. Canadian Peat Resources Ltd.
17. Weiland, P. (2009). Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology, 85(4), 849–860. https://doi.org/10.1007/s00253-009-2246-7
18. Tuomela, M. (2000). Biodegradation of lignin in a compost environment: a review. Bioresource Technology, 72(2), 169–183. https://doi.org/10.1016/s0960-8524(99)00104-2
19. Stevenson, F. J. (1994). Humus chemistry: Genesis, composition, reactions (2nd ed.). John Wiley & Sons.
20. Peuravuori, J., & Pihlaja, K. (1997). Molecular size distribution and spectroscopic properties of aquatic humic substances. Analytica Chimica Acta, 337(2), 133–149. https://doi.org/10.1016/s0003-2670(96)00412-6
21. Cherubini, F. (2010). The biorefinery concept: Using biomass instead of oil for producing energy and chemicals. Energy Conversion and Management, 51(7), 1412–1421.
22. Intergovernmental Panel on Climate Change. (2014). Climate change 2014: Mitigation of climate change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.
23. Joosten, H., Tapio-Biström, M.-L., & Tol, S. (2012). Peatlands – guidance for climate change mitigation through conservation, rehabilitation and sustainable use (2nd ed.). Food and Agriculture Organization of the United Nations and Wetlands International.
24. Parish, F., Sirin, A., Charman, D., Joosten, H., Minayeva, T., Silvius, M., & Stringer, L. (Eds.). (2008). Assessment on peatlands, biodiversity and climate change. Global Environment Centre and Wetlands International.
25. Leshtakov, A., Thiébault, S., & Vernet, J.-L. (1996). Coal used for fuel at two prehistoric sites in southern France: Les Canalettes (Mousterian) and Les Usclades (Mesolithic). Journal of Archaeological Science, 23(4), 509–512. https://doi.org/10.1006/jasc.1996.0048
26. McGovern, T. H., Perdikaris, S., & Tinsley, C. (2007). The economy of Norse Greenland. Arctic Anthropology, 44(1), 12–36.
27. Henry, A., & Théry-Parisot, I. (2014). Fuel use and management during the Mesolithic: Recent approaches in archaeobotany. Palethnologie, (6). https://doi.org/10.4000/palethnologie.1304
28. Sovijärvi, A. (1959). Peat as fuel in Finland.Suo, 10(1), 1–8.
29. Koponen, P., Luoma, S., & Hiltunen, M. (2004). Peat pellets as a renewable fuel: Combustion properties and emissions. Biomass and Bioenergy, 27(6), 541–550.
дата першого надходження статті до видання – 01.07.2025
дата прийняття до друку статті після рецензування – 02.08.2025
дата публікації (оприлюднення) – 03.09.2025
