ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

 

Журавлева Л.Н., Девятловская А.Н.

(Лесосибирский филиал СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)

 

The problem of wood waste utilization is one of the most important economic ecological and resource problems of different regions. The urgency of the problem is growing together with the growth of world production capacity and accumulation of wood waste in manufacturing area.

 

По мере развития общества происходит все более интенсивное вовлечение природных ресурсов в производственную деятельность. Под отходами в лесопильно-деревообрабатывающем производстве понимают ту часть сырья, которая не попадает в основную продукцию предприятия. Древесные отходы образуются в большом количестве практически на всех стадиях технологического процесса: лесозаготовка — лесопиление — деревообработка.

В России проблема утилизации древесных отходов относится к числу наиболее актуальных, так как в настоящее время при существующих методах переработки теряется почти половина биомассы дерева, что естественно говорит о низком уровне технологических процессов деревообработки. Из примерно 60 млн. м³ ежегодно образующихся отходов почти три четверти приходится на долю лесопиления, из них 60 % составляют крупные или кусковые (горбыль, рейки, вырезки и т.д.) и 40 % мелкие или мягкие (опилки, стружка и т.д.). В результате в стране накопилось огромное количество древесных отходов, которые можно классифицировать по сле­дующим признакам: физико-механическим и химическим свойствам, возможности использования, месту образования в технологическом про­цессе переработки, технической и экономической доступности. Наличие нескольких, весьма различных классификаций, иногда делает несопоставимыми отдельные данные, что затрудняет учет и анализ образования древесных отходов. Для определения направлений дальнейшего использования отходов в настоящее время основными показателями считаются размерно-качественные характеристики (крупные - кусковые, мелкие - мягкие) и экономические факторы (доступность и рентабельность).

Древесные отходы можно использовать после механической обработки или химической переработки, а также непосредственно без каких-либо обработок. По возможности использования, отходы лесопиления и деревообработки не равноценны. Наиболее ценные из них те, что можно использовать для производства различной продукции. К этой группе можно отнести кусковые отходы - горбыль, рейки и т.д. Спектр их использования очень широкий: от производства мелкой пилопродукции и клееных заготовок  до лесохимической продукции (изготовления целлюлозы, спирта, кормовых дрожжей и т.д.). Менее ценные те отходы, которые ограничены в использовании, так как из них можно вырабатывать только отдельные виды продукции. Это мягкие отходы - опилки, стружка, кора. Опилки и стружка применяются непосредственно для хозяйственных и промышленных целей, а также как технологическое сырьё для плитного и лесохимического производства. Менее трудоёмким является использование опилок, стружки и коры в качестве топлива и удобрений. Основные направления использования древесных отходов представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Направления использования древесных отходов

Группы и виды отходов	Направление использования (производство)
	целлюлозно-бумажное	плитное	химиче­ское	Кормо-вое	топливо	прочие
1 Кусковые отходы:
горбыли, рейки	+	+	+	-	+	+
отрезки пиломате-    риалов обрезки досок и т.д.	+	+	+	+	+	+
2 Мягкие отходы:
опилки	-	+	+	+	+	+
стружки	+	+	+	+	+	+
древесная пыль	-	+	-	-	+	-
3 Кора	-	+	+	+	+	+

 

В современной деревообрабатывающей промышленности, как отечественной, так и зарубежной, накоплен большой опыт, разработаны и реализованы многочисленные технологические проекты по переработке различных видов древесного сырья в основном по трем направлениям – в качестве строительных материалов, источника для химических продуктов и топлива.

Технологическая щепа является наиболее распространенным видом продукции, вырабатываемой из отходов на всех предприятиях, где имеется деревообрабатывающее производство. Тем более что потребность в ней в России и за рубежом растет с каждым годом, особенно в целлюлозно-бумажном и плитном производствах.

Древесные отходы становятся основой для производства эффективных заменителей деловой древесины, экономических материалов и изделий. Постоянно расширяется ассортимент и объем производства строительных материалов из отходов.

Кусковые отходы от лесопиления и деревообработки, стружка, опилки, кора, а также некоторые виды отходов лесохимической промышленности используют в промышленности строительных материалов для изготовления различных конструкционно-теплоизоляционных, отделочных, строительных материалов, стандартного домостроения, дверей, окон и других потребностей. Большой интерес представляет разрабатываемая в последнее время новая технология преобразования кусковых отходов лесопиления в однородную древесноволокнистую фракцию, область дальнейшей переработки которой практически не ограничена.

Опилки, стружка, древесная пыль, кора пока не нашли еще столь широкого и полного применения как кусковые отходы, хотя имеют перспективные направления использования.

Опилки используются не более 30 % от общего объема. Большая часть вывозится на свалки, либо бесконтрольно сжигается. Проблема утилизации опилок в российском деревообрабатывающем производстве, как и всех древесных отходов, находится на начальной стадии решения из-за целого ряда причин, главными из которых являются: низкие инвестиционные возможности отечественных предприятий, изношенное оборудование, устаревшие технологии.

Одним из основных потребителей стружки и опилок является плитное производство. Потребление 1 млн. м² плит, изготовленных из древесных отходов, сберегает 54 тыс. м³ деловых пиломатериалов. Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготовляют из древесины или древесных отходов с добавлением специальных составов. Древесностружечные плиты (ДСтП) производят из специальной стружки путем горячего прессования с добавлением связующих веществ. Развивается производство таких строительных материалов из измельченной древесины, как цементно-стружечные плиты, арболита, песчано-опилочного бетона, стеклодробленочного строительного материала, ксилолита и др.

В гидролизном производстве основными сырьевыми источниками в России являются опилки (38 - 40 %). Из 1 тонны опилок после химической переработки можно получить 185 л этилового спирта, 44 кг кормовых белковых дрожжей , 5-6 кг фурфурола, 70 кг жидкой углекислоты и других ценных продуктов. При пиролизе (сухая перегонка древесных отходов при высокой температуре без доступа кислорода)  из одного кубометра березовых отходов можно получить 100 кг древесного угля, 20 л уксусной кислоты, 5-6 л метилового спирта и 10-15 кг смолы для выработки скипидара, канифоли и др. Одним из наиболее важных продуктов лесохимического производства является древесный уголь, который широко используется в различных отраслях современного народного хозяйства.

Более половины древесных отходов, которые находят применение в народном хозяйстве, используются в качестве топлива. Для увеличения теплотворной способности опилки и кора брикетируются. Процесс брикетирования проходит без связующих добавок холодным или горячим способом. Масса 1 м³ хвойных сухих опилок 150-200 кг, а брикетов 800-1000 кг, калорийность сухих брикетов значительно выше калорийности сырых опилок и в процессе сжигания древесные брикеты дают 40 000 кал/кг. Размеры брикетов обычно не превышают  160´70´25-30 мм, плотность – 0,35 г/см³, что улучшает условия хранения и повышает транспортабельность. Отходы деревообработки после брикетирования лучше горят, а количество золы составляет менее 1 %. Получаемая при этом теплоэнергия в 2 раза дешевле.

Наиболее простой и дешевый способ утилизации древесных отходов – это использование в сельском хозяйстве в качестве кормовых добавок и удобрений. Опилки без дополнительной обработки можно применять в качестве кормовой добавки (до 25 % пищевого состава) для мясного скота. Получение кормовой муки из коры обусловлено наличием в ней целого комплекса питательных веществ. Наиболее пригодной для этих целей считается осиновая кора, где содержание сырого жира достигает 7,3 %, протеина 2,8 %, сахара  2,2 %. Кормовую муку используют в качестве добавок при изготовлении комбикорма и кормосмесей.

По сравнению с опилками кора содержит больше минеральных веществ (3 -5,5 % от общей массы), нужных для развития культурных растений. Кроме того, кора имеет способность фильтровать и адсорбировать вредные для посадок компоненты, приносимые почвенной водой. Хранение коры повышает содержание азота (за 5 лет – почти в 2 раза), понижается кислотность, притом, что количество других полезных компонентов не уменьшается. Кора, пролежавшая в старых отвалах 30 - 40 лет, имеет еще более высокий потенциал по содержанию органических веществ.

Использовать опилки и кору в качестве удобрений можно после компостирования, при этом в круговорот природы возвращается органика, повышается плодородие почв, улучшается их структура. Целью компостирования древесных отходов является устранение недостатка азота и доведения состава минеральных веществ до оптимального уровня, соответствующего типам почв, на которых будут использоваться.

Кормовые компосты являются естественными, органическими удобрениями, так как кора содержит много лигнина и имеет большой гумусовый потенциал. Процесс компостирования включает измельчение коры (размеры частиц до 10 мм), добавление минеральных веществ: на 1 т коры – 5 кг аммиачной селитры, 10 кг фосфатной муки и 2 кг хлористого кальция, и вызревание в течение 1,5 - 4 месяцев. Такой компост разлагается в почве медленно, в течение 5-7 лет, это свидетельствует о большом экономическом эффекте. Однако измельчение коры является дорогостоящей операцией: размол 1 т коры требует до 50 кВт/ч электроэнергии, кроме того, на отжим при мокрой окорке расходуется еще  20 кВт/ч. В связи с этим по сравнению с торфом себестоимость компостов из коры с минеральными добавками довольно значительна.

В России комплексное использование древесного сырья является генеральной линией развития лесопромышленного производства на перспективу до 2010 года, его темпы и пропорции определены Прогнозом научно-технического развития и схемой развития лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности.

Увеличение использования вторичных древесных ресурсов является важнейшим элементом политики ресурсосбережения, способствующим комплексному использованию древесного сырья и, в конечном счете, сохраняющим от вырубки значительные лесные массивы.