Содержание
Одним из наиболее доступных и востребованных природных материалов, которым пользуется человечество, является древесина и продукты ее переработки. Универсальность дерева позволяет использовать его практически во всех отраслях промышленности и хозяйства, при этом это один из немногих возобновляемых ресурсов планеты. Однако, несмотря на возможность искусственного возобновления лесных насаждений рациональная переработка древесины помогает получить намного больший эффект в сохранении лесов, сделав практически замкнутый цикл переработки, используя практически все части дерева при этом получая значительную прибыль.
Основные источники отходов древесины
Сегодня проблеме поиска новых источников сырья уделяется много внимания, и неудивительно, что и в вопросе переработки древесины постоянно работы с целью минимизации получения отходов во время производства продукции. Но даже при этом деревоперерабатывающая отрасль еще далека от 100 % использования древесного сырья. Вся технологическая цепочка деревообработки от валки леса и до выпуска готовой товарной продукции имеет просто огромные потери в виде отходов от распиловки и раскряжевки, а также необрабатываемых частей деревьев – того что остается в грунте – пней и корневищ.
Основной объем отходов первого этапа переработки древесины составляют опилки. Перерабатывать опилки производство пиломатериалов часто не в состоянии, особенно это касается мелких предприятий с примитивной технологией. Для них это дополнительные расходы, которые просто не окупаются.
Большие предприятия лесного хозяйства и деревообрабатывающей промышленности с современной технологией часто включают в производственный цикл и процесс переработки отходов производства. Так, переработка стружки, некондиционных и бракованных изделий на фанерных комбинатах, фабриках по производству древесных плит дают возможность экономить на энергоресурсах.
На предприятиях, выпускающих строительные материалы, упаковку и готовые изделия из древесины практически у всех на сегодняшний день налажен безотходный цикл производства. Здесь в ход идет не только деловой лес и сырье, но и то, что могло просто списываться как дрова или вообще оставаться гнить на вырубке. Переработкой этой категории древесины занимаются рубильные машины, справляющиеся с горбылем, ветками и сучьями, некондиционными стволами деревьев.
Виды древесных отходов
Классификация отходов производства может строиться по нескольким признакам. Одним из таких признаков может быть группировка по месту образования древесных отходов:
- Лесосечные – образуются в местах лесозаготовок;
- Промышленные – образующиеся в результате глубокой переработки древесины на промышленных предприятиях.
Лесосечные отходы не что иное, как ветки, кора, остатки от рубки и раскряжевки, сучья и верхушки деревьев, в общем, все то, что нецелесообразно к сбору, транспортировке и дальнейшей переработке.
Эти остатки древесины просто оставляют на участке вырубки или сжигают, избавляя, таким образом, здоровый лес от рассадника болезней.
Промышленные отходы образуются на предприятиях, занимающихся переработкой дерева. В зависимости от вида выпускаемой продукции отходами могут служить – горбыль, щепа, кора, сучья, некондиционный шпон, опилки, отрезки древесноволокнистых и древесностружечных плит. Эта категория древесины может классифицироваться по степени твердости:
- Натуральная древесина – горбыль.
- Мягкие отходы – стружка, опилки.
В промышленных отходах строительных материалов и древесных плит это могут быть:
- кора;
- стружка разной фракции;
- опилки чистые древесные и содержащие химические связующие вещества;
- образуемая после шлифовки пыль;
- кусковые отходы после обрезки.
При химической переработке древесины могут образовываться жидкие отходы – лигнин, или имеющие вид волокон – вискоза.
Классифицируются отходы и по степени пригодности к дальнейшему использованию и переработке – первичные, отходы полуфабрикатов, отходы, не подлежащие дальнейшему использованию. Впрочем, последняя классификация на сегодня более чем условна. Так, листва и хвоя на сегодняшний день не представляют большой ценности для промышленности и фактически они не утилизируются и не перерабатываются. Но с появлением новых технологий, они обязательно найдут свое применение, например, в производстве бумаги или упаковочных материалов.
Закон об обязательной утилизации древесных отходов
Большим шагом вперед было бы законодательное урегулирование вопроса обращения с отходами. Но, увы на сегодняшний день доработка, рассмотрение и принятие такого законодательного акта отложено на более позднее время. А пока до 2021 года идет наработка другой нормативной базы, в которой будет частично урегулирована утилизация древесных отходов. В частности, проходит экспертизу ряд актов, связанных с классификацией древесины, которая может быть в дальнейшем переработана, осуществляется экспертная оценка и верификация технологии переработки и утилизации древесных материалов.
Способы переработки древесины
Но, несмотря на отсутствие отдельного федерального закона об утилизации отходов обработки древесины наука ведет активный поиск новых и модернизацию старых технологий переработки древесных материалов. На сегодняшний день способы переработки древесины представляют три основных направления:
- изготовление пиломатериалов;
- производство полуфабрикатов для дальнейшего изготовления конечной продукции;
- переработка отходов деревообрабатывающего производства;
- глубокая переработка древесины;
Наиболее интересным и перспективным направлением развития технологии переработки дерева выступает комплексная переработка древесины, которая подразумевает получение продукта с использованием 95-97 % сырья. Для этого в отличие от примитивных механических методов используются более технологичные методы получения готовой продукции или полуфабрикатов для дальнейшего производства:
- биологические методы;
- химические методы;
Все эти методы более затратные по сравнению с обычным дроблением или лущением дерева, но и при этом получаемый продукт более ценный – начиная от офисной бумаги и вискозных волокон и заканчивая скипидаром и ценными древесными маслами и смолами.
Биологические методы
Самым простым методом переработки отходов древесины выступает биологический метод. Конечным продуктом такой обработки является компост – ценное удобрение богатое гумусом. В процессе переработки стружка, опилки и щепа под воздействием бактерий разлагаются, образуя ценнейший продукт повышения плодородия почв. В традиционном виде используются специальные бункеры или открытые площадки, в новейших технологических решениях всю процедуру контролирует компьютер, проводя процесс таким образом, чтобы получить перегной в нужное время с заранее определенными параметрами влажности и насыщенности кислородом.
Механические методы
Механическая обработка древесины позволяет получить необходимое сырье для производства древесных плит, строительных материалов, полуфабрикатов для изготовления целлюлозы, древесного спирта так и обычных пиломатериалов. Механическая обработка применяется в виде распила, дробления, получения шпона. Распил применяется для изготовления пиломатериалов. В результате этого процесса получается обрезная и необрезная доска, брус, рейки, отходом считается горбыль и опилки. Дробление древесины позволяет получить сырье для изготовления плит и листов, наполнителя для строительных материалов. В результате дробления получается щепа разной фракции – от самой мелкой для ДВП и до крупной, служащей для изготовления древесно-ориентированных плит.
Химические методы
Химическая переработка древесины позволяет при помощи химически активных веществ получить новые ценные соединения, применение которых необходимы в технологии производства бумаги, спирта, канифоли, растворителей, смол и лаков. Химические методы используют разные технологии – от получения однородной целлюлозной массы до газообразных соединений таких, как углекислота.
Пиролиз древесины
Высокотемпературный нагрев без доступа воздуха позволяет расщепить древесину на простые вещества, в результате чего образуются древесный уголь – ценное топливо и необходимое сырье для металлургии, жидкие вещества, такие как фенолы и формальдегиды, и газообразные горючие вещества такие, как метан. Несмотря на то, что этот процесс требует специального оборудования использовать эту технологию в производстве можно для самых разных целей. Например, до сих пор используются автомобили, имеющие газогенераторную установку, работающую на древесине.
Метод гидролиза
Основным продуктом гидролиза древесины является древесный этанол. Этот метод позволяет получить 200 литров чистого этанола из 1 тонны дерева. Обработка гидролизом имеет ряд промежуточных этапов, в результате чего получается целлюлозная масса, из которой и перегоняется этанол.
Газификация древесины
Для получения газообразного топлива применяется метод газификации древесины. Этот метод основан на процессе распада молекул древесины и превращении простых веществ в газ при небольшом, дозированном доступе воздуха во время высокотемпературного нагрева. После получения насыщенного газа происходит процесс удаления из него жидкости и очистки от углекислоты. В результате получается высококалорийный газ, пригодный для использования в промышленных энергетических установках. Аппарат для газификации способен переработать не только цельную древесину, но и опилки, щепу и другие виды отходов деревообработки.
Оборудование для переработки дерева
Получение качественного сырья для производства конечной продукции во многом зависит от правильного подбора оборудования. Это могут быть станки и агрегаты для получения специального вида сырья, например, для производства фанеры необходим шпон, а может быть и оборудование для переработки древесных отходов, таких как опилки, стружка или щепа. Промышленный подход к процессу заготовки сырья требует применения разных типов установок. Например, получение щепы или опилок необходимо не только для быстрой переработки, но и для удобства транспортировки и хранения. Ведь намного проще измельчить ветки, обрезки досок и горбыль и загрузить щепу в контейнер или кузов машины, чем складировать, а потом мучиться с погрузкой неликвида. Именно поэтому для переработки древесины используются как стационарные, так и мобильные установки для измельчения.
Измельчители древесных отходов
Рубительная машина применяется в основном для первичной переработки крупных веток, небольших бревен и горбыля. Этот агрегат часто выполняется в виде мобильного комплекса для работы на лесозаготовках и санитарной резке насаждений в городской зоне. Работа машины напоминает движение гильотины – нож с большой силой и частотой разрубает дерево, превращая его в небольшие головешки, а дальше дробилка завершает процесс, измельчая его в щепу.
Ножевые дробилки
Это устройство дает возможность сразу перерабатывать древесину в щепу нужного размера. Рабочим органом этого шредера выступает кассета из дисковых ножей, схожих с циркулярным кругом. Зубья ножей вгрызаются в древесину на высокой скорости в результате получается щепа небольшой фракции. Такая дробилка для горбыля может использовать не только свежие пиломатериалы, но и древесину, которая уже использовалась, в том числе и с крепежными элементами.
Молотковые дробилки
Молотковые дробилки для древесины используют ударный принцип расщепления волокон. На массивном диске закреплено несколько литых стальных головок на подвижном соединении – молотков. Вращаясь на большой скорости, диск разгоняет молотки, которые при ударе о массив заставляют его ломаться на мелкие части.
Печи
Стационарные и мобильные печи используются для получения древесного угля. Принцип работы этого агрегата заключается в высокотемпературном расщеплении древесины на летучие газы и углеродные соединения. В процессе пиролиза сгорают нестабильные соединения, оставляя только древесный уголь.
Станки
Чаще всего специальные станки для производства опилок применяются для получения мелкофракционных древесных опилок – основного сырья для целлюлозы и вискозы. На фабриках применяются стационарные станки, а для условий лесозаготовок применяется мобильный вариант таких агрегатов.
Использование древесных отходов
Реализация идеи переработки древесных отходов как бизнес-проект на самом деле позволяет не только решить проблему утилизации отходов производства, но и обеспечить неплохую прибыль.
Самым простым и вполне обоснованным проектом может быть изготовление топливных брикетов из опилок и стружки. Стружка также может использоваться и для изготовления строительных блоков, обладающих хорошими теплоизоляционными свойствами. Даже заготовка сырья для фабрик и цехов изготавливающих ДСП и ДВП также способна обеспечить неплохую прибыль. Даже в небольших предприятиях применение современного оборудования для переработки отходов дает возможность сократить производственные расходы и обеспечить дополнительный доход за счет производства сопутствующей продукции.
Как видно внедрение новых технологий переработки древесины открывает дополнительные возможности для получения выгоды из производства продукции из отходов. Перспектива этого направления деятельности заключается и в том, что полное использование дерева позволяет снизить объемы вырубок лесов и тем самым обеспечить сохранность природы. Такой подход в недалекой перспективе позволит не только сократить объем новых вырубок, но и дать возможность вырасти новым массивам на месте промышленных заготовок.
