Вплоть до 19 века древесина считалась единственным видом топлива. Затем на смену пришли другие источники энергии: торф, уголь, а позже природный газ и нефть. Открытие новых источников энергии, а также истощение лесов привели к тому, что древесина перестала использоваться в качестве горючего.
Применение ей нашлось в качестве строительного и отделочного материала, а также сырья для изготовления бумаги. Но в некоторых уголках земного шара, где есть перебои с энергоснабжением и топливом, потребность в древесине может быть острой. На данный момент мировая промышленность использует древесину в следующем процентом соотношении:
57% - лесо- и пиломатериалы;
28% - производство бумаги;
4% - древесное топливо;
11% - отходы при обработке древесины.
Анализируя данные статистики видно, что большая часть объема древесины, а именно 85%, используются для производства бумаги и изготовления изделий из дерева. На использование древесины в качестве топлива приходится 4%. Оставшиеся 11% включают в себя отходы при изготовлении изделий, транспортные издержки. Часть этого объема может использоваться в качестве топлива или как сырье для повторного применения и изготовления плит ДВП и ДСП.
Отходы, получаемые в результате обработки древесины, подразделяются на две большие группы: лесные отходы и производственные.
Первый вид отходов образуется в лесу и состоит из погибших деревьев, опавших ветвей, сгоревших деревьев и отходов, получаемых в результате заготовки, отбраковки и транспортировки. Статистика данного вида отходов отсутствует. Наибольшая часть рассматриваемого вида отходов приходится на отбраковку деревьев. Лесной отходы является наиболее интересными с точки представления древесины как альтернативного источника энергии.
Производственные отходы образуются в результате переработки древесины и при приготовлении специальной пульпы для производства бумаги.
Отходы лесозаготовок как козырь энергетики
Количество лесных и производственных отходов напрямую зависит от местности, где разрабатываются лесозаготовки, а также от технологического процесса вырубки и обработки деревьев. Эти отходы представляют собой корни деревьев, кроны, ветви. По статистике на 1 га лесозаготовок приходится от 9 до 89 тонн отходов в виде сухой массы, в среднем это показатель равен 20 тоннам на 1 га.
Древесина и целлюлоза составляют большую часть отходов на лесозаготовках. Основными компонентами этих отходов являются такие вещества как углерод, кислород, водород. На долю углерода приходится 50% массы вещества, на кислород – 40% и водород – 5%. Энергия при сгорании отходов равна 18610 кДж на кг массы сухого вещества. Количество золы, образующейся в результате сгорания, зависит от количества минеральных веществ, грязи, камней и песка в отходах. Как правило, древесина в чистом виде содержит не более 1% золы, корни при этом более обогащены золой – до 10%. Анализ отходов при заготовках леса дает понимание, что древесина обладает хорошими энергетическими показателями и может использоваться как дополнительный источник энергии в некоторых странах.
Отходы при промышленной обработке древесины, и их энергетические возможности
Древесная кора и горбыль составляют основную массу отходов при производственной обработке древесины.
Основные химические элементы, содержащиеся в отходах, представляют собой углерод, кислород и водород, что в процентом соотношении составляет 50, 40и 6%, соответственно. Теплота сгорания при сжигании отходов варьируется в пределах 19420-22300 кДж на кг сухого вещества в зависимости от породы дерева.
Как правило, древесина содержит влагу. Количество влаги зависит от типа древесины и пористости её структуры, времени года и географического месторасположения деревьев. Способы хранения и транспортировки также влияют на содержание влаги в дереве. Например, если лес транспортируется по воде, то содержание влаги может достигать 80%. Для горбыля содержание влаги не превышает показателя в 50%.
По последним данным 37% сухой массы древесных отходов идет в качестве сырья для производства бумаги, а 27% используется в качестве топлива. Улучшение технологий деревообработки, повышение необходимости в получении сырья для дальнейшей переработки и энергетическая возможность использования ведут практически к отсутствию невостребованных отходов.
При переработке древесины большой интерес вызывают два вида отходов: кора и щелочной раствор. Кора сдирается с поверхности дерева при помощи специальных устройств. Щелочной раствор – это жидкость, образующаяся в результате подготовки древесного массива, отличающийся повышенной концентрацией органических соединений.
Существует так называемый черный щелочной раствор, образующийся в результате сернокислотной и щелочной обработки древесины. Раствор содержит порядка 98% щелочи, введенной для расщепления целлюлозы и растворения лигнина при высвобождении клетчатки, твердые вещества. В растворе высока концентрация карбоната натрия. Для получения щелочи раствор выпаривают. В результате этой операции до 45-70% увеличивается содержание твердых веществ. Теплота сгорания сухой массы составляет при этом 15400 кДж на кг вещества. Сухое вещество может содержать ряд загрязнений, что вызывает трудности использования регенерационного оборудования.{odnaknopka}