Удобрение из коры деревьев. Биологические отходы Технологическое применение остатков деревообработки и лесопиления
УТИЛИЗАЦИЯ ДРЕВЕСНОЙ КОРЫ ДЕРЕВОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Девятловская А.Н., Журавлёва Л.Н., Девятловский Н. В.
(Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
The chemical properties of fresh barking bark and the bark lain in dumps different periods of time are defined in the article. Recommendations on the bark composting technology and its use as soil in greenhouse farms are developed.
Key words : bark , punch , utilization , fertilizer
Проблемы повышения эффективности использования древесины в лесопилении может быть обеспечено за счёт ресурса сберегаемых технологий и режимов, предусматривающих рациональные способы её раскроя на основные виды продукции и комплексное использование получающихся отходов. В современных условиях для предприятий Красноярского края эта проблема приобретает особую актуальность из-за истощения сырьевых запасов ценной хвойной древесины и снижения технологических характеристик распиливаемого сырья.
Актуальность этой проблемы с каждым годом возрастает и приобретает особый смысл для предприятий, на которых в процессе переработки древесины сбрасываются в качестве отходов: кора, опилки и щепа, которые не находят сбыта и вывозятся в отвалы. Территории, прилегающие к таким предприятиям, загрязняются и представляют пожарную опасность для находящихся вблизи строений.
Задача создания безотходной технологии использования древесины важна на каждом этапе её переработки: окорки древесины, использование предварительно окоренных кусковых отходов и порубочных остатков на лесозаготовительных предприятиях, в процессе раскроя на пиломатериалы. Получающиеся в процессе переработки древесные отходы: кора, опилки, щепа могут быть продуктивно использованы в условиях сельского хозяйства, в энергетических целях, в качестве сырья для получения различных строительных плит и других материалов для нужд народного хозяйства.
Кора является сырьем будущего, и несомненно на ее базе возникнут новые технологические процессы, дающие возможность продуктивно и выгодно использовать ее. Решение проблемы промышленного использования коры приобретает важное народнохозяйственное значение и в плане комплексного использования древесного сырья рассматривается как одна из актуальных задач.
Помимо ежегодно сбрасываемых в отходы древесной коры, опилок и мелкой щепы на предприятиях целлюлозно-бумажного производства и лесопиления имеются ранее образованные отвалы неиспользованных отходов. Содержание этих отвалов состоит из смеси коры и древесины с большим количеством примеси грунта и по внешнему виду представляет собой сильно диспергированную сыпучую массу темно-коричневого цвета с частицами слаборазложившейся коры и отщепов древесины. Такие отвалы коры на предприятиях по высоте достигают несколько метров и занимают большие площади заводских территорий, засоряют водоемы и подходы к местам выгрузки из сплава сырья. Длительное хранение необработанной коры в отвалах приводит к загрязнению естественных водоёмов, нарушает биологическое равновесие между отдельными звеньями биоценозов и тем самым санитарное состояние территорий в местах расположения отвалов .
Учёными разных стран ведётся поиск оптимальных решений использования коры как сырья для химической, фармацевтической промышленностей, использование её в сельском хозяйстве и сырья для волокнистых полуфабрикатов.
Выбор экономически выгодного направления использования коры в каждом конкретном случае определяется в зависимости от качества коры, объёма производства и экономического профиля района потребления. Экономика любого из возможных способов утилизации коры в первую очередь зависит от реальной стоимости коры как сырья с учётом расходов на сбор, транспорт, хранение и предварительную подготовку её к переработке.
Проблема утилизации коры стоит и в нашем регионе так как в самом городе и в близлежащих районах расположены лесоперерабатывающие предприятия. В настоящее время основным методом утилизации коры в больших количествах при сравнительно простом процессе является её сжигание.
Объектом исследования служила свежая кора и кора скопившаяся в отвалах непригодных для сжигания и отходов окорки лесоперерабатывающих предприятий Ангаро-Енисейского региона. В работе определены некоторые химические свойства коры свежей окорки и коры, разное время пролежавшей в отвалах, а также разработаны рекомендации по технологии приготовления корокомпостов и использования их в качестве грунта в тепличных хозяйствах города.
Для приготовления корокомпоста использовали следующие стадии: сортировка, измельчение, закладка коры, внесение минеральных удобрений, компостирование\и готовность компоста. В связи с этим кору предварительно сортировали на хвойные и лиственные породы, так как они отличаются по анатомическому строению и химическому составу . Особенно сильно это отличие выражено у бересты берёзы, представляющей собой в основном пробковую ткань, заполненную битулином.
Кора хвойных пород более стойка к микробиологическому разложению, чем кора лиственной древесины, и поэтому нуждается в более тонком измельчении и тщательном подборе доз азотосодержащих добавок. На течение процесса компостирования заметное влияние оказывает степень измельчения коры. Слишком крупные частицы коры компостируются медленнее, очень мелкие слипаются в комки и снижают аэрацию бурта, мелко размолотая кора требует больше азота для разложения. Таким образом кору измельчали до размеров частиц 3-10 мм при 70%-ной влажности с помощью мельниц.
Компостирование проводили в буртах шириной 3 метра и высотой до 1,5 метров. Для ускорения процесса разложения коры и обогащения компоста питательными веществами в кору вносили азотосодержащие и другие добавки. Лучшими источниками азота являются аммонийные формы удобрений, которые создают нейтральную реакцию среды. Оптимальной дозой азота для коры хвойных пород древесины считается 0,8-1% по массе, для лиственных 1,5-2%. В условиях наших районов приравненных к северу вносили на один кубометр коры 4,3 кг мочевины (соответствует 1% азота) и 3 кг простого или 1,5 кг двойного суперфосфата и 0,7 калийных удобрений.
Измельчённую и обогащённую азотом, фосфором и калием кору с влажностью до 75% компостировали в буртах в течение четырёх месяцев. Для повышения качества компоста и ускорения его созревания еженедельно перемешивали кору, измеряли температуру на глубине 50 см и поддерживали влажность не менее 60%. Начавшийся в бурте микробиологический окислительный процесс разложения коры сопровождается энергичным выделением тепла и идёт успешно при любой температуре наружного воздуха. Однако формировать новые бурты из свежей неразогревшейся коры можно только при температуре не ниже 15°С . Такой компост имеет кислотность равную 5,5 – 6 pH , пористость 80 – 90%, обладает способностью удерживать до 300 г воды на каждые 100 г сухого вещества. Компост считается готовым, когда содержание азота в 1м 3 компоста достигает 300 г.
О микробиологических процессах можно судить по изменениям, происходящим в коре при её хранении по соотношению углерод – азот (С: N ). Процессы, происходящие в коре хранящейся в отвалах, аналогичны процессам в свежей коре при компостировании в буртах с добавлением азота, только эти процессы в отвалах идут значительно медленнее. Так, по данным работы , соотношение С: N в зрелом компосте – 68, в свежей коре – 140, взятой с отвалов – около – 70. Методы анализа на углерод и азот те же, что и в работе . По данным соотношений С: N , кору с отвалов можно считать недозрелым коровым компостом и, после соответствующей подготовки, можно использовать в качестве грунта. Чем дольше кора пролежала в отвалах, тем меньше требуется азота для достижения рекомендуемого соотношения С: N .
Готовую компостируемую массу просеивали с целью удаления неразложившихся остатков. В результате чего получали высококачественный компост, содержащий азот, фосфор, калий, кальций и гумус. Корокомпост, как и торф, является хорошим гумусообразователем. Причем в корокомпосте гумусообразующих веществ на 20% больше, чем в торфе, а наличие в нем большого количества СаО способствует улучшению заплывающих кислых почв. Содержащийся в компосте азот находится в медленно действующей форме, разлагающейся в течение 2-3 лет. Таким образом, приготовленные на его основе удобрения обладают длительным действием.
Приготовленный корокомпост использовали в тепличных хозяйствах города для выращивания огурцов. В качестве опытных образцов брали чистый корокомпост и с добавлением торфяного субстрата в различных соотношениях. Проведённые исследования показали, что частичная замена торфа коровыми компостами позволила повысить урожайность огурцов до 25%. Выращенные на грунтах с добавкой компостированной коры овощи отличаются повышенной питательностью и устойчивостью к заболеваниям корневой гнили (нематод).
Данные наблюдений показывают, что кора, разлагаясь с выделением тепла, создаёт комфортные условия для жизнедеятельности растений, способствуя их развитию и росту. Кора содержит около 85% органических веществ, легко разлагаемая часть коры стимулирует биологическую активность почвы и является источником минеральных и углеродистых веществ, используемых растениями в процессе жизнедеятельности. Высокая пористость и способность удерживать влагу способствуют водно-физическому улучшению почв. С этих позиций кора может быть оценена как хороший кондиционер почвы.
Изучив эту проблему в нашем регионе уверенно можно сказать, что наиболее целесообразно использование отходов коры деревоперерабатывающих предприятий для нужд сельского и тепличного хозяйств. Отличительной особенностью является простота процесса подготовки коры, не требующая сложного и дорогостоящего оборудования, а также возможность использования как свежей, так и уже скопившейся в отвалах коры практически в неограниченных количествах. При этом в круговорот природы возвращается искусственно изъятая у нее органика.
Решение задачи по комплексному использованию древесного сырья расширит область использования ежегодно сбрасываемой в виде промышленных отходов и скопившихся в отвалах запасов древесной коры.
2.Нифантьева Г.Г. Опыт использования коры в качестве тепличного грунта /Г.Г. Нифантьева, Н.О. Осипова, А.Н. Девятловская, В.А. Миняйло // Вклад учёных и специалистов Лесосибирска в выполнение программы «Интенсификация-90» лесопромышленного комплекса: сб. ст. краевой науч.-техн. конф. – Лесосибирск, 1987. – С. 104.
3.Использование компостов из коры как субстрата для выращивания овощей в теплицах. Информ. Листок Архангельского центра информации и пропаганды, №361. -Архангельск, 1975.
4.Нифантьева Г.Г. Использование коровых валок / Г.Г. Нифантьева, В.А. Миняйло // Проблемы химико-лесного комплекса: сб. ст. всерос. науч. –практ. конф. – Красноярск, 1993. – С. 128.
В настоящее время, развитие технологии ресурсосбережения является очень актуальным вопросом, отходы деревообработки также подпадают под категорию материалов, требующих рационального использования. Но, несмотря на это, леса по-прежнему продолжают вырубать и продавать практически ненормированными объёмами.
Множество деревообрабатывающих предприятий после выполнения работ оставляют около 25 – 40 % отходного древесного материала, дальнейшая судьба которого неизвестна. Так как сбережение лесных массивов является не только проблемой страны, но и всего мира, то должны быть введены нормативы по обращению и реализации, распространение которых затрагивало бы и древесные отходы.
По существующим статистическим данным, Россия обладает наибольшим запасом леса во всём мире, их примерная площадь занимает более 800 тыс. га на территории страны, эта цифра ровняется примерно 25% лесных насаждений всей планеты.
Большая часть лесных насаждений располагается на Дальнем Востоке и в Сибири. Лес – это источник сырья для всех древесных изготовляющих или перерабатывающих предприятий, но также лес считается и средой обитания животных, птиц и прочих млекопитающих, без него большинство из них просто исчезнут. Вымрут целые популяции зверей, как известно это может привести к катастрофическому исходу, поэтому так важна, её использование в производстве не только сохранит первичный древесный материал, но и уменьшит отходы древесины, что позволит значительно сократить вырубку лесов.
Также лес является источником многих видов ягод, лечебных трав и грибов, большинство из которых очень полезны не только для животных, но и для людей, их исчезновение может лишить человеческий организм нужных витаминов. А в некоторых случаях даже лекарственных препаратов, изготовляющихся на органической основе лесных трав.
Существование проблемы, комплексного использования остатков деревообработки началось ещё при развитии лесопильной промышленности. В то время никто не задумывался, об экологических проблемах, которые могут наступить из-за уменьшения зелёных насаждений. Поэтому отходы просто уничтожались методом сжигания, чтобы не занимать территорию и не нести угрозу предприятиям, как легко воспламеняемый материал.
За прошедший период, деревообрабатывающие технологии развиваются, внедряется автоматизированное управление и прочие новшества, позволяющие извлекать максимум прибыли, но отношение к отходам практически не изменилось. В основном это относится к мелким и средним лесоперерабатывающим производствам, которые, не хотят тратить средства на развитие технологий переработки и вторичного использования, поэтому отходы деревообработки просто окружают такие компании.
Виды отходных материалов лесопиления и деревообработки
Отходы деревообработки или лесопиления, как правило, делят на группы, в зависимости от их происхождения или состояния.
Первая группа
- хвосты;
- подгорбыльные доски.
Это первая доска, которую получают при распиле бревна на доски, она может быть пропиленной лишь наполовину либо же не пропиленной совсем. Толщина и ширина распила нормируется, для получения более равномерной следующей доски.
Вторая группа
К этой группе относят:
- кусковые обрезки;
- продольные обрезки;
- поперечные обрезки;
- торцовые срезы;
- обрезки сухих брёвен;
- срезы заготовок;
- остатки деревянных деталей;
- фанерные кряжи;
- карандаши.
Также отходы деревообработки могут иметь брак и вырезку, при производстве древесных изделий.
Третья группа
Это обрезки готовых изделий, таких как:
- фанера;
- шпон;
- клеёная фанера;
- ДВСП.
И прочих древесных материалов, изготовленных из первичного или вторичного сырья, но полностью готовых к использованию. Как правило, они происходят в процессе ремонта или реконструкций зданий.
Четвёртая группа
К четвёртой группе относят такие отходы деревообработки, как:
- древесная пыль, получаемая при шлифовке поверхности доски;
- опилки;
Подобный вид применяют, для изготовления древесных плит, с помощью клея и специального оборудования для пресса.
Также все выше перечисленные группы делят два типа:
- деловые;
- неделовые.
Деловые – это, как правило, более крупные остатки лесопиления или деревообработки, такие как горбыль и кусковые обрезки. Такие отходы деревообработки могут быть легко переработаны основными обрабатывающими компаниями и применены для изготовления изделий, требующих такого сырья.
Неделовыми считают более мелкую фракцию, остатков лесопиления в основном это третья группа или ниже. Такое вторсырье требует создания определённых условий, а также технологических процессов, которые бы подстраивались под их свойства. Неделовые отходы считаются менее востребованными из-за более затратного производственного процесса.
Технологическое применение остатков деревообработки и лесопиления
Более крупные отходы, относящиеся к первой группе, используют для изготовления громоздких или объёмных изделий, таких как:
- щиты;
- паркеты;
- бочки;
- поддоны;
- ящичная тара;
- паллеты.
В мебельной индустрии, отходы деревообработки часто используют для изготовления мелких комплектующих деталей, которые не требуют первосортного материала и являются лишь комплектующей частью. Это даже выгоднее, чем использовать дорогостоящее первосортное сырьё, на изготовление таких незаметных деталей.
В строительной промышленности, также частично используют древесные отходы, как правило, они идут на изготовление кровельных материалов или теплоизоляционных элементов.
Непригодные же древесные отходы, для изготовления каких-либо изделий или деталей, используют в промышленных организациях, как топливо. Сжигая такие , можно получить:
- электрическую энергию;
- тепловую энергию;
- пару;
- горячую воду.
Кусковые отходы – применяются как сырьё, для изготовления целлюлозно-бумажной продукции, на промышленных предприятиях этого направления.
А древесную стружку используют как фильтр, на очистных сооружениях, для очистки сточных вод из промышленных зон, от остатков нефти.
В некоторых отраслях, отходы деревообработки используют даже для получения химических продуктов, такой результат, конечно, требует сложных технологических процессов, но все же это ещё одна ниша применения вторичного материала. В совокупности все подобные методы, позволяют сберегать ежегодно от вырубки сотни гектар леса.
Наиболее трудный процесс переработки, относится к древесной коре, так как она получена при мокрой окорке, то имеет высокий процент вместимости влаги, что требует её предварительной сушки, перед переработкой. Однако и кору можно считать важным сырьевым продуктом, так как её используют в фармацевтическом производстве, с неё делают:
- дубильные вещества;
- этиловый спирт;
- лечебные настойки;
Также кора является незаменимым составляющим таких строительных материалов, как:
- изоляционные плиты;
- древесный пластик.
Стоит отметить, что древесные отходы имеют множество вариантов применения, в таких производствах, как:
- строительное;
- бумажное;
- мебельное;
- очистные сооружения и т. д.
Одна на самом деле, лишь малый процент всех производственных и промышленных предприятий страны заинтересованы в использование вторичного материала. Все потому что нет никакого поощрения со стороны государства, нет беспроцентных кредитов на развитие технологий по переработке стружки, коры и обзола. Закупка специального оборудования обойдётся в крупную сумму, а окупится оно или нет не известно, так как в России вполне распространённым материалом является первичное сырьё, которое уже полностью подготовлено к использованию лесопильными и обрабатывающими организациями.
Ситуация, сложившаяся, в стране с отходными материалами деревообработки
Несмотря на полезность развития такой отрасли промышленности, как подготовка к вторичному использованию остатков древесины, в России на данный момент ней пользуются лишь крупные предприятия. Средние же и мелкие предприятия, которых, кстати, намного больше в стране, чем крупных считают нерентабельным, перерабатывать и использовать древесные отходы. Все потому что намного проще приобрести новый лес, использовать его в производстве и получить с минимумом технологических действий финансовую прибыль.
На крупных предприятиях картина отличается, из-за объёма обработанного сырья, так как после закупки каждой партии леса и её обработки, остаётся определённое количество отходов. Этот утиль со временем образуется в объёмные насыпи. Для получения дополнительной прибыли на таких предприятиях налаживают процесс использования образовавшихся отходов на территории организации, в производственной цепочке их используют как материал для изготовления дополнительной продукции, в зависимости от направления предприятия, могут производить:
- прессованные плиты;
- паллеты;
- уплотнители;
- утеплительные материалы;
- топливо для собственных печей или для получения электроэнергии.
Мелкие и средние предприятия не развивают такие технологии, как маленький объём остаточного материала не позволяет быть этой отрасли рентабельной.
В процентном соотношении, переработка дерева на пилораме, дает на выходе, сырьевой продукции около 60%. Оставшиеся 40% — это отходы, они вмещают в себя 14% — горбыля, 12% — опилок, 9% — срезки и мелочи, остальное это кора или торцевые обрезы.
Решение проблем применения отходных материалов деревообработки
Не единственным, но оптимальным решением проблемы использования отходов лесопиления на мелких и средних предприятиях, есть создание кооперативных подразделений, в максимальной близости к источникам образования вторичного древесного материала. А также налаживания тесных связей и развития технология с энергетическими компаниями, которые заинтересованы в поставке топливной продукции.
Вам будет интересно — брикетирование опилок в домашних условиях
Расширенный перечень биологических отходов: