Медведев С.О. (Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
The article looks at the opportunities for small-tonnage waste wood processing. In particular, it is consider pelletizing, composting and recycling wood green.
Использование древесных отходов является неотъемлемой характеристикой современного деревоперерабатывающего производства. В развитых промышленных комплексах значение коэффициента полезного использования составляет до 100 %. В российских реалиях этот показатель достигает не многим более 30. Существует две основные группы способов использования древесных отходов: крупнотоннажная утилизация отходов и мелкотоннажное потребление. Последнее является наиболее перспективным с точки зрения простоты организация производственного процесса и достаточно небольших стартовых инвестиций. Использование древесной биомассы в этом направлении включает брикетирование, компостирование, переработку древесной зелени и др. Малотоннажное потребление обеспечивает утилизацию древесных отходов в значительно меньших объемах, нежели крупнотоннажное. Оно позволяет использовать большую часть не находящей широкого потребления древесной биомассы. Реализация таких методов, в совокупности с крупнотоннажным использованием отходов, способно придать деревопереработке статус мало- и безотходных технологий. Далее следует обратиться непосредственно к отдельным направлениям.
Брикетирование и гранулирование – это два взаимосвязанных производственных процесса, продуктом которых является прессованное высококалорийное топливо в виде брикет и гранул, обладающее КПД при сжигании, превосходящее другие виды топлив из древесного сырья. Их отличительными характеристиками являются экологичность, компактность, высокие возможности транспортировки. Серьезным недостатком выступает вероятность возникновения взрывопожарной ситуации при несоблюдении правил хранения [4].
Сырьем для изготовления прессованного топлива может служить низкокачественная древесина, сухостой, различные древесные отходы (кусковые и мягкие). Производственный процесс допускает использование измельченного сырья, состоящего из смеси различных пород, неоднородного по составу и размеру частиц. Доказано, что при прессовании опилок получается самое высокое качество брикетов и гранул. В связи с этим, стружка и дробленка подвергаются дополнительному измельчению до опилочной фракции. Процесс брикетирования позволяет достичь ряда преимуществ в использовании древесных отходов: значительно уменьшить их объем, увеличить теплотворную способность [1] и пр.
Возможность автоматизации производства делает его недорогим и эффективным. Древесные гранулы (пеллеты) обладают высокой концентрацией энергии, повышенными возможностями в транспортировке и использовании, пониженным содержанием золы. Последняя не превышает 1,5 %. Они являются экономичными при транспортировке, беспыльными и простыми в производстве (при автоматизации производства). Гранулы обладают сыпучестью, что позволяет механизировать процесс их использования. Данное биотопливо нейтрально относительно образования углекислого газа – его количество, выделяемое при горении, ранее включено деревом в процессе роста.
Компостирование является одним из наименее затратных и эффективных способов утилизации древесных отходов. Компост, получаемый в результате данного процесса, используется для повышения плодородия почвы, оптимизации состава содержащихся в ней веществ, улучшения ее структуры [2]. Не являясь способом утилизации, способствующим максимизации прибыли, компостирование, вследствие накопления на предприятиях отрасли больших объемов различных древесных отходов, актуально и должно использоваться в значительно больших масштабах. В настоящее время разработаны технологии получения компостов практически из всех составляющих древесной биомассы.
Вследствие наступления азотного голодания растений при внесении древесных отходов в почву, их применение требует специальной обработки и/или естественного обогащения атмосферным азотом. Недостаток азота и ряда других микроэлементов в химическом составе древесины компенсируется наличием целлюлозо-лигнинного комплекса веществ, способствующего обогащению почвы гумусом. Технология производства компостных удобрений включает три основные стадии: измельчение и/или подготовка древесного сырья, его смешивание с минеральными добавками и хранение в буртах. Время выдерживания компостов колеблется в зависимости от применяемых минеральных добавок, используемого сырья, условий хранения и вида почвы для которой готовится гумус. На практике оно составляет от нескольких месяцев до нескольких лет.
Наиболее оптимальным сырьем для компостирования является кора. Это обусловлено отсутствием в его составе токсических соединений, возрастанием влагоемкости, рыхлости, активности микробиологических процессов в почве. Процесс превращения коры в гумус занимает 2-3 года и сопровождается улучшением структуры почвы, повышением урожайности. Основной недостаток потребления древесных отходов, в том числе коры, в виде удобрений состоит в их медленном микробиологическом разложении [3].
Древесная зелень является ценным источником биологически активных и энергетических веществ. Благодаря данному свойству она находит применение как в чистом виде, так и по средством переработки в ряд ценных продуктов [6]. В сельском хозяйстве и животноводстве она используется для улучшения структуры почвы, укрытия различных посадок, подкормки скота. В промышленном производстве переработка древесной зелени осуществляется в ограниченных масштабах. Однако данное направление позволяет получить значительное количество ценных продуктов: хвойно-витаминная мука, эфирные масла, экстракты. Они находят широкое применение в парфюмерно-косметической, химической, фармацевтической и ряде других отраслей промышленности [5].
Производство хвойной древесной муки является наиболее разработанным и используемым методом переработки зелени. Она широко используется в животноводстве и птицеводстве. Однако переработка древесной зелени лишь с получением хвойной муки экономически неэффективна. Ее необходимо дополнять выработкой эфирных масел и экстрактов. Экономически оправданным сырьем для выработки эфирных масел является древесная зелень пихты и кедра. Основными факторами, влияющими на выход и качество масел, являются режим отгонки, температура процесса и измельчение сырья.
Перспективным направлением для извлечения экстрактивных веществ древесной зелени является применение сжиженного диоксида углерода. Его достоинствами являются получение в виде побочного продукта в ряде отраслей, дешевизна, малотоксичность (ПДК 0,5 %), пожаробезопасность, возможность выделения экстрактивных веществ из сырья в нативном состоянии и легкость его удаления из экстрактов, селективность извлечения биологически активных веществ.
В процессе переработки древесной зелени, как и в любом другом производстве, образуются твердые и жидкие отходы. Они представлены, кубовым конденсатом, флорентинной водой и отработанным остатком. Исследование состава и опытные проверки указывают на их рациональное использование. Кубовый остаток перерабатывается на хвойный экстракт, отработанное сырье – на кормовую муку. Флорентинная вода потребляется как оборотная [5].
Анализ положения с древесными отходами свидетельствует, что для придания российской деревоперерабатывающей отрасли современного характера требуется решение широкого перечня вопросов. В настоящее время их значительные объемы используются в качестве топлива и еще большие не используются вообще (вывозятся на отвалы, оставляются на лесосеке). Спецификой российского предпринимательства в лесной отрасли является недооценка бизнес-возможностей развития глубокой переработки сырья, внедрения и поддержания на высокопроизводительном уровне мало- и безотходных технологий.
Вместе с тем систематизация сведений по рациональному использованию древесных отходов указывает на значительные экономико-экологические возможности в этой сфере, и высокой рентабельности ее внедрения как при крупно-, так и малотоннажной утилизации этого сырья. Основным препятствием при реализации их переработки является дороговизна транспортировки к месту переработки, что свидетельствует об актуальности перемещения таких предприятий в лесные районы.
Серьезное значение здесь должна иметь экологическая составляющая. Так, в любом из направлений использования древесных отходов важно организовать использование сопутствующих продуктов и отходов, минимизировать воздействие производства на окружающую среду. Такие возможности существуют для каждого направления потребления древесной биомассы, чему способствует современное развитие науки и техники.
Литература
1. Благодарный, В.М. Древесные и растительные отходы - перспективное экологическое топливо [Текст] / В.М. Благодарный, Э. Раган, И. Андрейчак // Инженерная экология. - 2002. - № 5. - С. 23-33.
2. Варфоломеев, Л.А. Приготовление компостов на основе твердых отходов деревообработки [Текст] / Л.А. Варфоломеев. – М.: ВНИИТЭИагропром, 1992. – 40 с.
3. Веретенник, Д.Г. Использование древесной коры в народном хозяйстве [Текст] / Д.Г. Веретенник. - М.: Лесн. пром-сть, 1976. - 120 с.
4. Гомонай, М.В. Древесное биотопливо: брикеты и гранулы [Текст] / М.В. Гомонай. – М.: 2007. – 90 с.
5. Лобанов, В. В. Комплексная переработка древесной зелени в условиях малого пихтоваренного производства [Текст] / В.В. Лобанов, Е.И. Лобанова, Р.А. Степень. – Красноярск: СибГТУ, 2007. – 144 с.
6. Ягодин, В.И. Технология древесной зелени [Текст] / В.И. Ягодин, В.А. Выродов. – СПб.: СПбЛТА, 1996. – 92 с.