Реферат: Рациональное использование древесных отходов

Дерево было и остается одним из наиболее востребованных материалов, используемых человеком.

Трудно найти сферу деятельности, где не было бы места изделиям из него. В ходе деревообработки непременно образуются отходы, которые необходимо переработать или утилизировать.

Профессиональная переработка отходов древесины – прибыльный бизнес, который позволяет позаботиться об экологии и неплохо на этом заработать.

Виды отходов древесины

Современные технологии позволяют по максимуму использовать древесину, тем не менее без отходов обойтись просто невозможно. Они появляются на каждом этапе работы, начиная с вырубки леса и его разделки и заканчивая завершающей стадией обработки готового изделия. Основные отходы деревопереработки:

• листья или хвоя;
• кора дерева;
• пни с корневищем;
• опилки разных фракций;
• щепа и стружка.

Листву и мелкие ветви, оставшиеся после валки леса, часто оставляют гнить на земле, что является далеко не лучшим решением. Гниющая древесина – рассадник вредителей леса. В некоторых случаях подобные отходы сжигают, но это неэффективный способ утилизации. Горящая неочищенная древесина загрязняет атмосферу, а в случае жаркой ветреной погоды небольшой костер может стать причиной полномасштабного лесного пожара.

Гораздо более рациональным видится переработка отходов, в процессе которой из отбраковки можно получить ряд полезных материалов. Перечень того, что можно изготовить из остатков древесины, обширен, это различные виды топлива, плиты, химические вещества и, конечно же, обычная бумага.

Что такое древесные отходы, их виды

Леса – это ценный ресурс планеты. Их называют «легкими Земли», они необходимы для сохранения флоры и фауны. Кроме древесины, они дают много полезного сырья в виде ягод, грибов, лекарственных трав.

И хотя деревья считаются возобновляемым ресурсом, увеличивающееся использование древесины делает актуальным рациональное их применение.

В процессе всех видов деятельности, начиная от лесозаготовок и заканчивая переработкой древесины, образуются отходы.

Древесные отходы разделаются по размерам и структуре:

• Кусковые – ветки деревьев, обрезки, горбыль, небольшие куски.
• Мелкие – древесная стружка, опилки, древесная пыль, щепа.
• Кора.

В Федеральном классификационном каталоге отходов (ФККО) отходы древесины занесены в несколько блоков.

Чистая древесина, такая как опилки, стружка относятся к V классу опасности (почти не опасные). Отходам из ДВП и ДСП присужден IV класс опасности (малоопасные).

Химическая переработка

Воздействуя на отходы древесины различными химическими соединениями, можно выделить вещества, входящие в его состав, и получить массу ценных промышленных материалов. Собственно, в этом и заключается химическая переработка древесины. Используя данный метод, можно изготовить различную продукцию, на этом базируется ряд технологических процессов:

• целлюлозно-бумажная промышленность;
• гидролиз древесины;
• перегонка методом пиролиза;
• производство канифоли и скипидара.

Химической переработкой древесины занимаются специализированные комбинаты, использующие сложное оборудование и технологии. Результатом же переработки является ряд самых различных материалов, начиная с бумаги и картона и заканчивая уксусной кислотой и сложными белковыми соединениями.

Особо стоит отметить производство бумаги. Целлюлоза – важнейшее, что может дать дерево человечеству. Бумага используется везде: это тетрадки для школьников, книги для любителей чтения, кроме всего прочего, бумага – самый надежный носитель информации. Использование в процессе производства этого полезного во всех отношениях продукта отходов древесины позволяет существенно экономить и рационально использовать лес.

Что можно производить из отходов древесины

Отходы лесопиления и деревопереработки в нашей стране уже достаточно давно используются для изготовления новых изделий и материалов. Однако конкуренция в данной отрасли по-прежнему низкая. Поэтому использование мусора в виде сырья для производства является перспективной идеей бизнеса.

Что же можно производить из отходов древесины? Рассмотрим наиболее популярные направления.

Брикеты

Одним из самых перспективных производств считается бизнес по изготовлению топливных брикетов. Связано это, прежде всего, с тем, что при сжигании этих брикетов выделяется почти такое же количество тепла, что и при сжигании каменного угля.

При сжигании угля, древесных брикетов и простых дров выделяется соответственно 22 МДж/кг, 19 МДж/кг и 10 МДж/кг теплоты.

Кроме того, в результате процесса горения брикетов не остается большого количества золы и выделяется сравнительно низкий объем углекислого газа.

Линия брикетирования состоит из дробилки, аппарата сушки, ударно-механического пресса, узла загрузки и узла охлаждения брикетов.

Считается, что производство топливных брикетов – бизнес, который окупается за непродолжительный срок.

О технологическом процессе получения топливных брикетов, об использующемся при этом оборудовании рассказывают в следующем небольшом видео

Пеллеты

Топливные пеллеты применяют при отоплении не только домов частного сектора, но и производственных помещений. Самым востребованным материалом для изготовления пеллет являются опилки. Для данного производства потребуется оборудование, включающее агрегаты по фасовке и упаковке, охладители, пресс-грануляторы, сушильные машины, дробилки. Можно приобретать аппараты из Европы, которые изначально ориентированы на производство пеллет из опилок. Причем в данном случае опилки могут быть влажными, т.к. установки осуществляют их одновременную сушку. Для работы таких аппаратов используется дизельное топливо и газ.

В бизнесе по производству топливных пеллет можно использовать солому, отходы зерновых культур, но качество продукта при этом будет снижено. Пеллеты без примесей применяют для отопления частных домов, с примесями – производственных помещений. Также пеллеты с большим содержанием дополнительных компонентов продаются в виде наполнителей для кошачьих туалетов.

ДВП

Древесноволокнистые плиты находят широкое применение при строительстве, при совершении отделочных работ и при изготовлении мебели. Процесс производства ДВП из отходов состоит из следующих стадий:

• осуществление очистки и дробления сырья;
• пропарка;
• повторное измельчение;
• сушка;
• формование;
• осуществление прессования, шлифовки и декоративной отделки.

Для открытия бизнеса можно приобрести и российское, и зарубежное оборудование.

Топливо

Для воплощения бизнес — идеи по производству топлива потребуется пиролизная установка. Она состоит из трех главных узлов: узла, на котором происходит подготовка древесины, котла для пиролиза и газопоршневой электростанции. Производство таких установок осуществляется в нашей стране уже около 80 лет.

Другие изделия

Обратите внимание! Для успешного бизнеса можно использовать не только опилки.

Так, например, кору и иголки хвойных растений можно варить с целью получения полезного и ценного конденсата. Наличие в нем многих биологически активных веществ, витаминов, органических кислот и т.д. обуславливает его применение в производстве косметики, лекарств и корма для животных. Также сама оставшаяся хвоя может быть переработана в кормовые добавки в виде муки, ценность которой заключается в имеющихся у нее бактерицидных свойствах.

Помимо прочего, отходы древесины могут использоваться в бизнесе по производству удобрений. С этой целью прибегают к такому методу уничтожения органических остатков, как компостирование. В результате разложения заложенного в компостные траншеи сырья получается удобрение, подобное гумусу.

Механические способы переработки

Гораздо более простой, но не менее полезной является механическая переработка. Метод заключается в том, что отходы измельчают, используя специальное оборудование. Переработку древесины в щепу считают самым простым и полезным способом превратить обрезки дерева в новый строительный материал, подготовить для транспортировки или последующей химической обработки.

Измельчение древесины не требует сложных технологий и может быть реализовано на даче или на приусадебном участке. В зависимости от объема работы это может быть утилизация обрезков, оставшихся от расчистки сада, или прибыльный бизнес. В любом случае до начала работы надо обзавестись измельчителем.

Существуют различные устройства для измельчения древесины. Они имеют свои конструктивные особенности, отличаются мощностью, производительностью, допустимыми параметрами отходов. Можно купить устройство с желаемыми характеристиками или сделать своими руками.

Виды измельчителей

Задача данного типа устройств – измельчение веток, горбыля, обрезков, древесины с серьезными дефектами для получения щепы заданного размера. Существуют устройства с горизонтальной и наклонной загрузкой. Исходя из конструктивных особенностей, можно выделить барабанные устройства, ножевые, дисковые, роторные.

Большинство моделей предназначено для стационарного использования, некоторые же (мобильные) могут использоваться непосредственно на участке вырубки леса.

Молотковые дробилки

Рабочий инструмент дробилки – несколько молотков, подвижно закрепленных на вращающемся диске. Дробилка измельчает путем нанесения серии ударов по материалу, подлежащему переработке. Благодаря энергии вращения тяжелых молотков удается разбивать не только отходы пилорамы, но и цельные стволы. Некоторые модели могут измельчить бревно толщиной до полуметра и более.

Использование молотковой дробилки в домашнем хозяйстве является оправданным благодаря таким достоинствам, как универсальность, неприхотливость и простота обслуживания, высокая мощность, полное отсутствие отходов.

Стоит также отметить высокое качество получаемой на выходе щепы, она может использоваться в любых технологических процессах без дополнительной обработки.

Ножевые дробилки (шредеры)

Шредер измельчает дерево вращающимися ножами, что позволяет получить на выходе щепу с точно заданными геометрическими параметрами. Данное устройство может работать не только с чистой древесиной, но и измельчать отходы строительства, в том числе изобилующие металлическими крепежными элементами. Различают вертикальный и горизонтальный тип шредера.

Шредер для того или иного производства выбирают исходя из перечня выполняемых им работ, объема отходов, которые необходимо переработать.

Изготовление топливных брикетов

Дерево хорошо горит, потому многие используют отходы древесины для изготовления топливных элементов. Отличные результаты дает брикетирование – прессовка опилок, щепы, веток в брикеты стандартного размера. Такое горючее идеально подходит для бытовых и промышленных твердотопливных котлов с автоматизированной подачей топлива.

Конечно, изготовить брикет с помощью одного только пресса в принципе невозможно. Брикет попросту развалится. Для соединения щепы в единое целое используют смолы или вяжущие компоненты из нефтепродуктов. Стоит также отметить, что зола, полученная в результате сгорания подобного топлива, сама по себе является продуктом переработки древесины. Это отличное удобрение.

Помимо брикетов, как правило, имеющих форму правильного параллелепипеда, многие модели котлов используют топливо мелкой фракции – гранулы. Они изготавливаются подобным способом. Основное достоинство гранул – регулируя подачу в топку, можно точно контролировать температуру котла.

Строительные материалы из отходов деревопереработки

Во все времена дерево рассматривалось как строительный материал, потому и неудивительно, что щепу и опилки используют для создания плит с разными характеристиками прочности. На современной стройке трудно обойтись без ОСП – ориентированно-стружечных плит. Они являют собой многослойный материал из клееной щепы. Характеризуются высокой прочностью и долговечностью. Для их изготовления используется крупная тонкая щепа, каждый слой которой укладывают перпендикулярно предыдущему.

Мелкие опилки используют для изготовления ДВП – древесно-волокнистой плиты. Подобное изделие незаменимо не только в строительстве, но и в мебельном производстве. Для тех же целей применяют ДСП – древесно-стружечную плиту. Она характеризуется высокой прочностью и простотой обработки.

Варианты использования опилок

Побочные продукты, остающиеся при обработке древесного сырья – стружка и мелкие опилки – материал, используемый во многих производствах. Их применяют в сельском хозяйстве, строительстве, при изготовлении топлива и др., в качестве материала для копчения мясных продуктов. Существует специальное оборудование для переработки и производства прессованных опилок.

Производство топлива

Особенности климата большей части территории России вызывают необходимость устройства надёжной отопительной системы в загородных домах. А для него требуется подходящее топливо. Оптимальным вариантом станет использование угля, дров или прессованных брикетов из отходов древесины.

Топливные пеллеты – это цилиндрические гранулы из спрессованных опилок. Ими растапливают домашний камин, печь, банный котёл, мангалы, барбекю. Процесс производства из опилок такого топлива включает в себя ряд этапов:

1. Дробление крупных опилок на более мелкие фракции.
2. Просушка.
3. Полное удаление имеющихся примесей.
4. Увлажнение. Содержание влаги доводится до 12 %.
5. Прессовка при помощи специального оборудования. Для этого не применяются формообразующие связывающие вещества.
6. Охлаждение.
7. Повторная просушка.
8. Упаковка готовых пеллетов.

Применение древесных пеллетов в качестве твёрдого топлива имеет ряд преимуществ по сравнению с дровами или углём. Быстрое возгорание, высокая степень горения, удобное хранение и др.

Изготовление стройматериалов

Производители строительных материалов используют органические наполнители при изготовлении бетонных блоков, дерево-блоков, арболитов, фибролитов. Эти материалы, как и клееный брус, применяются для строительства малоэтажных монолитных зданий, хозяйственных построек, гаражей. Они обладают высокими теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами, паропроницаемостью. Такие показатели обеспечивают здоровый микроклимат в помещениях. Благодаря таким свойствам дополнительная теплоизоляция стен не требуется. Также продукты переработки дерева применяются в качестве утеплителя, для стяжки.

При производстве строительных материалов с опилками из древесины изготавливаются смеси, включающие в себя песок, цемент, а также антисептические вещества для повышения огнестойкости и отталкивания вредителей – насекомых, грызунов и др.

Из опилок и стружки изготавливаются древесные плиты – ДСП, ДВП, фанера. Для производства таких плит применяется метод прессования смеси продуктов переработки лесоматериалов со специальными химическими соединениями, которые служат связующим компонентом.

Эти материалы из отходов древесины используются при производстве мебели, отделочных строительных работ. Они полностью сохраняют свойства натуральной древесины, а по ряду показателей превосходят её. Плиты из опилок и стружек не подвержены гниению и растрескиванию, воздействию грибков паразитов, короблению. Они не деформируются, сохраняют первоначальный размер. Стоимость мебели, изготовленной из таких досок ниже, что делает её более доступной. По прочности такие изделия превосходят предметы, изготовленные из обычной древесины. Водостойкость доски из опилок и стружек выше из-за натуральных и синтетических смол, входящих в её состав. Обрабатывать такие плиты: красить, распиливать, склеивать и др. легче, чем материалы из обычной древесины.

Домашнее и сельское хозяйство

Отходы переработки древесины используются в земледелии и животноводстве. Из них можно изготовить удобрения, компост. Они применяются для мульчирования почвы с целью защиты корней растений во время сильных морозов или ураганного ветра. Чтобы изготовить эффективные удобрения в опилки добавляются специальные компоненты – мочевина и др., для предупреждения высасывания азота из почвы. Отходы деревообработки с азотистыми соединениями пригодны не только в качестве удобрения, но и средства для мульчирования. Опилки из хвойной, преимущественно сосновой древесины – средство для борьбы с колорадским жуком. Удобрения из опилок не содержат семян сорняков, удерживают влагу в почве. Ими присыпают садовые дорожки для удобства и эстетичности. Применяют их и для выращивания грибов и проращивания семян.

Стружки и опилки используют на фермах в качестве подстилки для стойлового содержания животных. Они обладают гигроскопичностью – способностью впитывать влагу и уменьшать запах в помещении, антибактериальными свойствами. Прессованными опилками наполняют лотки для кошачьих туалетов. Переработка древесных отходов позволяет получить ценные продукты для земледелия.

Опилки используются для поделок – интересных фигурок, посуды. Для этого приготавливается смесь сырых опилок с крахмалом, водой, клеем ПВА. Такие изделия безопасны для здоровья человека.

Ремонтные и строительные работы

Отходы переработки древесины: опилки, стружки, древесная щепа применяются в строительных, ремонтных и отделочных работах. Они используются как утеплитель для одноэтажных зданий. Этот бюджетный материал в смеси с гипсом, известью, цементом подходит для конструкции любого типа. Предварительно их обрабатывают растворами антисептиков. Это отпугивает грызунов, насекомых и прочих вредителей и устраняет опасность возгорания строения. Готовая смесь засыпается в стены и утрамбовывается. Такой способ утепления эффективен и соответствует экологическим требованиям.

Древесная щепа – измельчённые с помощью специального оборудования отходы переработки древесины. Применяется она для декорирования газонов, мульчирования почвы, производства строительных материалов – арболитов, щепоцементных плит и др., твёрдого топлива. Щепа используется в пищевой промышленности: для копчения продуктов, для настаивания алкогольных напитков.

Производство древесного угля

Пожалуй, лучшим способом утилизации древесных отходов является изготовление древесного угля. В результате пиролиза (сгорания в атмосфере без кислорода) можно создать топливо с достаточно высоким коэффициентом теплоотдачи. В первую очередь уголь используют в бытовых и промышленных котлах, но этим сфера его применения не ограничивается. Уголь применяют в медицине и в металлургической промышленности.

Выделяют три класса древесного угля.

А – изготавливается из веток и твердых отходов лиственных деревьев.

В – создается путем смешивания твердых и мягких отходов.

С – смесь твердых, мягких и хвойных пород.

Подготовленные отходы загружают в печи, в которых при температуре около 450 градусов происходит процесс пиролиза. В результате обработки древесина разделяется на три фракции: газ, жидкость и твердый остаток – древесный уголь.

Особенностью процесса пиролиза является тот факт, что каждая полученная фракция проходит дополнительную обработку и используется для тех или иных целей. Твердый уголь стабилизируется, охлаждается и расфасовывается в мешки и пакеты. Жидкий остаток сливают, он проходит несколько степеней переработки, благодаря чему получают метиловый спирт, альдегиды, уксусную кислоту. Не пропадает и газ, выделенный в процессе пиролиза. Химически это смесь различных горючих газов, в основном метана, в которой присутствуют примеси окисла углерода. Газ очищают и используют повторно для разогрева следующей порции отходов или для отопления помещений.

Классификация древесных отходов

Древесные отходы состоят из следующих материалов:

• Хвойные, лиственные
• Кусковые
• Отходы лесозаготовок на лесосеке
• Обломки ствола, хворост, валежник
• Отходы кроны
• Пни и корни
• Отходы лесозаготовок на лесных складах
• Отходы кроны
• Отходы раскряжевки
• Отходы лесопиления
• Обрези бревен
• Горбыль, рейка
• Отрезки пиломатериалов
• Отходы деревообработки
• Рейки, торцовые срезы
• Отрезки пиломатериалов
• Древесные отходы
• Хвойные, лиственные
• Кусковые
• Отходы фанерного производства
• Карандаши
• Отрезки бревен
• Шпон рванина, обрезки шпона и фанеры
• Отстриг
• Мягкие
• Отходы лесопиления
• Щепа
• Опилки
• Отходы деревообработки
• Опилки
• Стружка
• Шлифованная пыль
• Кора
• Отходы окорки, кора на древесине
• Кора
• Древесные отходы
• Хвойные, лиственные
• Древесная зелень
• Отходы лесозаготовок
• Листва (хвоя)
• Мелкие ветви

В крупных городах представлет проблему утилизация древесных отходов, образующихся при рубках ухода за деревьями и санитарной рубке в процессе ухода за зелеными насаждениями на улицах, парках, скверах, лесопарках и т.п. – это низкокачественная древесина средней крупности, вершины, сучья, окомлевки хвойных и лиственных пород. Кроме того, проблему представляют также древесные отходы, выделяемые при сортировке ТБО – отходы пиломатериалов при ремонте зданий и помещений, выбывшие из употребления деревянные изделия, тара и мебель.

Попытка классификации отходов по отраслевому принципу была сделана в 80-е годы – были разработаны и утверждены ТУ 13-539-85 “Отходы древесные. Технические условия”. В настоящее время действует ГОСТ Р 56070-2014 “Отходы древесные. Технические условия”.

Древесные отходы производства представляют собой отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообработки. Древесные отходы классифицируются по трем основным признакам: виду древесных отходов (породный состав, тип отходов, размер), отраслевой принадлежности и области применения.

Наибольшую ценность у древесных отходов представляют крупнокусковые отходы (длиной более метра) в виде стволов малоценной древесины, реек, горбыля, обрезки пиломатериалов и заготовок, карандаши.

Менее ценными являются кусковая мелочь и мягкие древесные отходы. Использование их в качестве сырья ограничено.

Общий объем образования древесных отходов производства в Российской Федерации оценивается в 15-20 млн. плотных кубических метров, и объем использования – в 8-13 млн. м3, главным образом, за счет использования крупных кусковых отходов.