06:18, 17 января 2026

В России разработали цифровую модель процесса пиролиза

Учёные Тюменского государственного университета разработали программную модель, которая заранее показывает, какие продукты и в каком соотношении образуются при пиролизе растительной биомассы

Исследователи разработали программную модель для пиролизных установок. Установки представляют собой оборудование, в котором отходы перерабатываются без доступа кислорода при высокой температуре. Процесс позволяет получать газ, жидкие фракции и твёрдый углеродистый остаток, которые затем используют как топливо или сырьё, то есть позволяет использовать отходы повторно.

Проблема в том, что пиролиз чувствителен к режимам работы. Небольшие изменения температуры, скорости нагрева или состава сырья могут заметно влиять на результат. Управлять этим «на глаз» сложно, поэтому учёные сосредоточились на точном цифровом описании процесса. Для этого применили методы машинного обучения. Итоговый алгоритм ищет устойчивые связи между параметрами процесса и итоговым выходом газовой, жидкой и твёрдой фракций. По сути, модель учится на реальных экспериментах и затем использует этот опыт для прогноза.

«Пиролиз часто протекает в условиях, где температура и состав сырья изменяются во времени, что требует создания нестационарных моделей. Мы создали модели и проанализировали их с точки зрения возможности интеграции в интеллектуальную систему поддержки научных исследований. В результате выбрали модель, позволяющую с высокой точностью предсказывать соотношения различных фракций выходного продукта в ходе пиролиза. Это открывает новые возможности для оптимизации пиролизных установок и повышения их энергетической эффективности», — сообщил один из авторов разработки, аспирант Школы компьютерных наук ТюмГУ Роман Бачурин.

Как «ведёт себя» сырьё

Система «собирает» данные с установки и на их основе описывает, как ведёт себя сырьё при бескислородном нагреве. Программа учитывает всё: температуру, давление, время обработки и состав исходного материала. На основе этих параметров модель прогнозирует, какие продукты получатся на выходе и в каком объёме.

Если объяснять просто, это цифровой «черновик» установки. Он позволяет заранее проверить, что произойдёт при изменении режима работы. Оператор на основе прогноза может подобрать оптимальные настройки до запуска процесса.

«Программный комплекс будет включать в себя средства для предварительного анализа данных, полученных в ходе натурных экспериментов, инструменты для изучения и визуализации корреляционных зависимостей признаков входных данных, а также функционал для прогнозирования выхода продуктов пиролиза с использованием моделей машинного обучения», — пояснила профессор Школы компьютерных наук ТюмГУ Ирина Захарова.

Формулы и реакции

В процессе пиролиза одновременно идут десятки химических реакций. Просчитать их вручную быстро невозможно. Программа берёт это на себя и наглядно показывает, как система будет вести себя при разных условиях. Это особенно важно при переработке смешанных отходов, где состав сырья, загружаемого в установку, постоянно меняется. Цифровая модель помогает сократить количество пробных запусков, что естественно снижает расход энергии и сохраняет оборудование.

Вторая жизнь отходов

Разработка может быть востребована на предприятиях, которые занимаются переработкой отходов, биомассы или вторичного сырья. Программа может использоваться и при проектировании новых установок, и при модернизации уже работающих линий.

Разработка ориентирована на практическое применение и может быть адаптирована под разные типы пиролизных установок и сырья.

Наука и новые технологии