Отходы лесной промышленности и их использование в национальном хозяйстве

РЕГИОНАЛЬНАЯ ЭКОНОМИКА

Д-р экон. наук В. И. Степанов Н. А. Мезина

ОТХОДЫ ЛЕСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В НАЦИОНАЛЬНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

В статье дается обзор отходов лесной промышленности, рассмотрена их классификация и исследуются направления использования древесных отходов в различных видах производства. Приведена номенклатура выпускаемой конечной готовой продукции, а также объемы и направления ее импорта и экспорта.

Ключевые слова и словосочетания: отходы лесной промышленности, деревообработка, древесные отходы, древесноволокнистые плиты, древесностружечные плиты, топливные гранулы, пеллеты.

Отходы производственно-хозяйственной деятельности лесной промышленности как совокупности отраслей промышленности, ведущих лесоэксплуатацию, заготовку древесины, ее обработку и переработку, весьма разнообразны по видам и количеству в каждом виде. При этом некоторые виды отходов присутствуют на нескольких этапах переработки древесины. Весь спектр отходов лесной промышленности классифицируется на три группы: твердые, мягкие и древесная зелень.

К твердым отходам относятся ветки, сучья, вершины деревьев, пни, щепа, кусковые отходы в виде горбылей, реек, торцов; к мягким - отходы лесопиления и деревообработки (опилки; стружка). Древесная зелень представляет собой древесные отходы в виде хвои и листьев деревьев, древесной лапки, тонких ветвей и неодеревеневших побегов.

Отходы производственно-хозяйственной деятельности лесной промышленности в зависимости от ее этапов подразделяются на отходы, образующиеся в результате лесозаготовления, и отходы, возникающие в результате деревообработки. Структура отходов в лесозаготовлении представлена в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Отходы лесозаготовлении и лесопиления*

Количество Количество отходов на 1000 м3

Наименование отходов отходов, % заготовленной древесины, м3

на лесосеке на нижнем складе

Ветки, сучья, вершины 14,00 65 71

Пни (кряжи) 3,00 30 -

Щепа заготовительная 2,5 20 24

Кора 12,5 - 120

Опилки 1,00 - 10

Древесная зелень 6,00 50 -

Итого 39,00 165 225

* Составлено по данным ВНИИПИЭИ Леспрома.

На этапах лесозаготовления и лесопиления количество отходов составляет 39%. Это подтверждается и количеством отходов на лесосеке и на нижнем складе, которое составляет 390 м3. Следовательно, на этих этапах выход деловой древесины равен 61% (610 м3 от 1000 м3) заготовленной древесины.

В процессе деревообработки образуются различные виды отходов. В табл. 2 приведена структура отходов при пилении и строгании древесины.

Т а б л и ц а 2

Отходы деревообработки*

Наименование отходов Количество отходов при распиловке и обработке древесины, %

на обрезные доски на брус

Горбыли 6,00 12,00

Рейки 13,00 10,00

Торцы 2,00 2,00

Щепа технологическая 1,00 1,00

Опилки 12,00 12,00

Стружка 4,85 1,95

Древесная пыль 0,15 0,05

Итого 39,0 39,0

* Составлено по данным ЦНИИМОД.

Как видно из табл. 2, величина отходов на этапе деревообработки составляет 39%. Следовательно, если принять за 100% выход деловой древесины (предыдущие два этапа) - 610 м3, то отходы деревообработки от этого объема будут равны 237,9 м3. Отсюда объем продукции (обрезные доски или брус), изготовленной из 1000 м3 добытой древесины, составит всего 372,1 м3 -37,2% от всего объема заготовленной древесины. Здесь следует отметить, что из части отходов, образующихся при пилении древесины, таких, как рейки, деловой горбыль (при распиливании на брус), производится готовая продукция, и таким образом общий процент отходов снижается.

Расчеты, приведенные выше, показывают мощнейший резерв объемов древесных отходов в виде сырья, которое используется в различных производствах.

Рассмотрим направления использования древесных отходов в различных видах производства и номенклатуру выпускаемой ими продукции (табл. 3). Гидролизное производство основано на химической переработке непищевого растительного сырья (отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки), в котором содержится до 75% полисахаридов в виде целлюлозы и гемицеллюлозы. Гидролиз осуществляется путем взаимодействия полисахаридов с водой в присутствии катализаторов - минеральных кислот. Продуктами гидролизного производства являются гидролизаторы - растворы глюкозы, летучие вещества (органические кислоты и спирты) и твердый остаток (гидролизный лигнин), используемый при получении широкого спектра продукции различного назначения. Сухая перегонка древесины представляет собой технологический процесс термического разложения кусковых отходов древесины

при ее нагревании до 450-550°С без доступа воздуха с образованием газообразных продуктов, жидких веществ и твердого остатка, используемых в дальнейшем в различных отраслях материального производства. Канифольно-скипидарное производство основано на использовании отходов, образующихся при лесозаготовке древесины в виде просмолившихся после рубки леса сосновых пней. Пни измельчаются в щепу, из которой извлекаются смолистые вещества. Из полученного концентрата получают целый ряд продуктов.

Т а б л и ц а 3

Продукция, выпускаемая в результате переработки древесных отходов

Тип производства Продукция

Гидролизное производство Дрожжи кормовые, этиловый спирт, атилацетат, бутаден, пропиленгликоль, этиленгликоль, глицерин, фурфурол, фурановая смола, камфора, древесная мука, ксилолит, лигнин активированный, лизин, глюкоза пищевая, ацетатные растворители, ливуни-ловая кислота, многоатомные спирты, наполнители

Сухая перегонка древесины Древесный уголь, активный уголь, метан, ингибиторы, флотационное масло, древесная смола, уксусная кислота, метиловый спирт, ацетон, лигностон

Канифольно-скипидарное производство Канифоль, скипидар, эмульгаторы, укрепленные клеи

Древесные отходы используются при производстве древесноволокнистых плит. Исходным сырьем для данного производства является балансовая древесина - круглый лесоматериал в виде отрезов верхней части стволов деревьев. Из этих отходов производят древесную массу - волокнистую массу, получаемую при механическом истирании балансовой древесины и (или) щепы. Она является полуфабрикатом в производстве бумаги, картона, древесноволокнистых плит.

Изготовленные из древесной массы древесноволокнистые плиты представляют собой конструкционный древесный материал. Они применяются в жилищном и промышленном строительстве в качестве теплозвуковой изоляции, для отделки помещений в малоэтажном, поселковом и сельском строительстве, в производстве мебели и тары.

Еще одним промышленным направлением, использующим древесные отходы, является производство древесностружечных плит, изготовляемых горячим прессованием древесной стружки со связующим веществом - смолами. При этом плиты классифицируются на несколько видов в зависимости от способа прессования, конструкции, виду измельченной древесины, используемому связующему материалу (рисунок).

Древесностружечные плиты применяются в качестве внутренних стен в строительстве, для изготовления дверей и элементов стен; для производства кухонной и лабораторной мебели, торгового оборудования; для изготовления

частей мебели потребительского назначения; в качестве наполнителя для звукоизоляции (звукопоглощения).

Рис. Классификация видов древесностружечных плит

Отходы лесозаготовления и деревообработки используются в ряде производств. Так, из опилок, стружек, волокон и обрезков шпона получают дре-веснопластическю массу - цельнопрессованные профильные изделия или плиточные материалы, изготовленные в пресс-формах горячим прессованием измельченной древесины, пропитанной растворами синтетических смол и высушенной. Такие изделия применяются в качестве вкладышей и втулок подшипников, зубчатых колес, кабельных муфт, электроизоляционных деталей.

Древесные отходы используются в качестве топлива - дрова (преимущественно березовые), древесные брикеты, пеллеты. Древесные брикеты - это древесный уголь, предварительно измельченный, смешанный с клеящим веществом органического происхождения и спрессованный под высоким давлением. Брикеты из древесного угля по сравнению с дровами имеют ряд преимуществ: экономически более выгоны, так как расходуются в меньших объемах при одинаковом эффекте; благодаря значительной плотности горят дольше в 2-3 раза; занимают в два раза меньше складской площади; имеют более высокую теплотворную способность; экологически чистое топливо, так как не выделяют дыма и вредных соединений.

Топливные гранулы (пеллеты) - биотопливо, получаемое из древесных отходов (кора, опилки, щепа и др.) и представляющее собой цилиндрические гранулы стандартного размера (диаметр от 4 до 10 мм, длина до 50 мм). Тех-

нологический процесс изготовления гранул заключается в следующем: сырье поступает в дробильное устройство, где измельчается до состояния муки; полученная масса сушится и поступает в пресс-гранулятор, в котором сжимается в гранулы. При прессовании повышается температура массы, и лигнин, содержащийся в древесине, размягчается и склеивает частицы в плотные цилиндры. На производство 1 т гранул расходуется 4-5 м3 древесных отходов.

Топливные гранулы - экологически чистое топливо с содержанием золы не более 3%, отличаются от обычной древесины высокой сухостью (8-12% влаги против 30-50% в дровах) и большей (примерно в полтора раза) плотностью. Эти качества обеспечивают высокую теплотворную способность, которая в полтора раза больше, чем у дров. При этом высокая и постоянная насыпная плотность позволяет рационально транспортировать этот сыпучий продукт на значительные расстояния и автоматизировать процессы погрузки-разгрузки, используя специальные устройства, так называемые «рукава».

С позиции логистики транспортирование топливных гранул может быть строго регламентировано и оптимизировано. При транспортировании всех видов древесных отходов возникает проблема в загрузке транспортных средств, так как отходы не брикетируются, имеют различные размеры и форму, способы укладки, а также массу пустот между ними.

Для расчета рациональной загрузки транспортных средств по объему может быть использован коэффициент полнодревесности (Кп), который определяется следующим образом:

Кп = Упл / Ускл ,

где Уш - количество древесных отходов в плотных кубометрах;

Ускл - объем слоя древесных отходов, занимаемого при их складском хранении (штабелем, поленницей, навалом).

Значение коэффициента полнодревесности зависит от размера и формы отходов, их влажности, способа укладки на складской площади или в определенной емкости, времени хранения. Поэтому данный коэффициент может варьироваться в широких пределах по различным видам отходов. Среднее значение коэффициента полнодревесности различных видов древесных отходов приведено в табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Коэффициенты полнодревесности различных видов древесных отходов*

Вид отходов Значение коэффициента Вид отходов Значение коэффициента

Горбыль крупный в поленницах 0,53 Опилки мелкие рыхлые 0,27

Горбыль крупный в клетках 0,38 Опилки мелкие утрамбованные 0,37

Горбыль тонкий в поленницах 0,46 Опилки крупные рыхлые 0,24

Горбыль тонкий в клетках 0,33 Стружка мелкая рыхлая 0,15

Рейка уложенная деловая 0,61 Стружка мелкая утрамбованная 0,30

Рейка уложенная неделовая 0,46 Сучья и вершины деревьев 0,30

Короткие обрезки досок (торцы) 0,61 Хворост - ветки деревьев 0,25

* Источник: ИИЬ: http://www.b-n-w.ru

Величина коэффициента полнодревесности колеблется также в процессе транспортирования отходов, например, его значение для технологической щепы при свободной отсыпке до отправления потребителю составляет 0,36, после перевозки на расстояние 50 км этот коэффициент равен уже 0,4, а при перевозке на расстояние свыше 50 км - 0,42. Поэтому объемы загрузки транспортных средств древесными отходами должны быть регламентированы в соответствии с изменением коэффициента полнодревесности в процессе их транспортиров ания.

Производство топливных гранул (пеллет) как альтернативного топлива традиционным видам (нефть, газ) в странах-производителях постоянно растет. К настоящему времени ведущими странами изготавливаются следующие объемы гранул: США - 2,0 млн т, Швеция - 1,7 млн т, Канада - 1,3 млн т, Финляндия - 1,1 млн т, Германия - 0,9 млн т, Австрия - 0,8 млн т. Общее производство гранул в мире составляет около 10,0 млн т. В России производство гранул осуществляют 150 промышленных предприятий, сырьем являются древесные отходы и лузга. Динамика производства имеет следующий вид: 2008 г. - 0,6 млн т, 2009 г. - 0,9 млн т, 2010 г. - 1,0 млн т. При этом 73% произведенных в России гранул экспортируются в Великобританию и Польшу. По прогнозам зарубежных специалистов спрос на топливные гранулы в ближайшие 25 лет достигнет 200 млн т.

Качество, плотность и размеры производимых гранул зависят от сырья и технологии производства. При этом качество гранул регламентируется соответствующими стандартами, принятыми в различных странах: США - РР1, Германия - БШ, Австрия - ОКОРМ, Великобритания - ВВСР, Швейцария -8К Швеция - 88. В России стандарт на производство гранул отсутствует. За эталон можно принять стандарт США, по которому разрешено производство гранул двух сортов: «Премиум», допускающий содержание не более 1% золы, и «Стандарт», допускающий не более 3% золы (содержит больший объем коры и сельскохозяйственных отходов). При этом на сорт «Премиум» приходится 95% производства гранул в США1.

В настоящее время Россия занимает пятое место в мире по производству топливных гранул и имеет положительную тенденцию к увеличению производства этого вида топлива. Одновременно значительные объемы выпускаемых древесноволокнистых и древесностружечных плит позволят в перспективе максимально использовать древесные отходы в промышленном производстве.

Список литературы

1. Алимусаев Г. М. Пути повышения эффективности использования ресурсного потенциала спецлесхозов // Вестник Российской экономической академии имени Г. В. Плеханова. - 2004. - № 3.

2. Нуч В. Деревообработка. - М. : Техносфера, 2007.

1 См.: иЯЬ: http://www.ru.wikipedia.org