CC BY
56
23. Ефимова Н.А. Влияние потепления климата на режим отопления зданий / Ефимова Н.А. Байкова И.М. Лаперье В.С. // Метеорология и гидрология. - 1992. - № 12. - С. 95-98.
24. Анисимов О.А. Влияние антропогенного изменения климата на обогрев и кондиционирование зданий / О. А. Анисимов // Метеорология и гидрология. 1999. - № 6. - С. 10-17.
25. Влияние глобальных изменений природной среды и климата на функционирование экономики России / под общ. ред. Н.П. Лаверова. - М. : Изд-во УССС, 1998.
26. Климатические характеристики отопительного периода на субъектах Российской Федерации в настоящем и будущем / Кобышева Н.В., Клюева М.В., Александрова А. А., Бу-лыгина О.Н. // Метеорология и гидрология, 2004. - № 8. - С. 46-52.
27. Национальный доклад по проблемам изменения климата. - М. : Минэкономразвития России. 2002.
28. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. - М. : Стройиздат, 1983.
29. СНиП 23-01-99 . Строительная климатология / Госстрой России. - М. : Изд-во ГУП ЦПП, 2003.
Волощук В.А., Рокочинский А.Н. Оценка влияния глобальных изменений климата на параметры отапливаемого периода Ривненского региона
На основе ретроспективного анализа метеоданных второй половины XX в., а также исходя из прогноза возможных изменений погодно-климатических условий в случае глобального потепления, оценены изменения параметров отапливаемого периода и объемов теплопотребления жилищно-коммунального сектора Ривненского региона.
Ключевые слова: глобальное потепление, параметры отапливаемого периода, теплопотребление.
Voloshchuk V.A. Rokochynsky A.M. An evaluation of influence of global changes of climate on the parameters of the heated period of Rivne region
On the base of retrospective analysis of the meteorological data of the second half of XX-th century and taking into account forecast of possible changes in climate conditions under global warming the article gives estimation of changes of heating season parameters and energy consumption in Rivne region communal thermal energy sector
Keywords: global warming, heating season parameters, heat energy consumption.
УДК 674.815 Доц. С.В. Гайда, канд. техн. наук -НЛТУ Украши, м. Львiв
ЕФЕКТИВНЕ ВИКОРИСТАННЯ ВЖИВАНОÏ ДЕРЕВИНИ ЯК ОСНОВА ДЛЯ ЗМЕНШЕННЯ ВИКИД1В СО2
Дано докладний огляд та грунтовний аналiз про визначення, потенщал, прин-ципи класифшацп вживано'' деревини та проблеми, яю виникають в Укра'ш у пере-робленш вживано'1 деревини як основи для зменшення викидiв СО2 - пом'якшення змши ^мату. За цими дослщженнями отримано такий розрахунковий результат -кшькють вживано'1 деревини в Укрш'ш (припущення, 2008) становить близько 2,9 млн т/рш. Розраховано, що щ 2,9 млн т/рш вживано'1 деревини можуть зробити такий внесок: зберегти 15 ПДж/рш вщ спалювання викопного палива для виготов-лення енерги; зберегти 1 млн т/рш свiжоï деревини завдяки переробленню та бага-тократному використанню; скоротити на 1 млн т/рш викиди СО2. Розраховано, що найменше викидiв СО2 отримуемо тшьки тод^ коли вся вживана деревина буде вико-ристана для виробництва енерги, а якщо ш, то викиди СО2 збшьшуються. Додаткова кшькють викидiв СО2 з'являеться (пропорцшно зростае), якщо частину вживано'' деревини, яка використовуеться для виробництва енерги, замшювати свiжою деревиною, але це збшьшення е малим або навт незначним, порiвняно з викидами СО2, отриманими вщ спалювання (замши деревини) викопного палива для виробництва енерги.
Ключовi слова: деревина, вживана деревина, речовини захисту деревини, сис-тематизащя вживано'1 деревини, повторне використання, управдшня вiдходами, от-римання енергп, поводження iз вщходами з деревини, вуглець, оцiнка життевого циклу (ОЖЦ), викиди СО2, пом'якшення змiни клiмату, змiна клiмату.
Стан питания. Розширення мiжнародноi економiчноi ствпращ Укра-iни потребуе проведения енергетичноi полiтики котра була б когерентною полггищ провiдних держав свiту, насамперед Свропейського спiвтовариства. Невiдповiднiсть енергетичноi пол^ики та практичних дiй Украiни у цш сферi може поставити нас у дискримшацшне становище. У сферi енергетики краши вС докладають значних зусиль щодо пiдвищення свое!" енергетично1' безпеки, розширення використання власних вщновлюваних енергоресурсiв, зменшен-ня шкiдливого впливу енергетики на довкшля. На перюд до 2010 р. краши вС мають плани щодо збiльшення частки вщновлюваних джерел енергii вiд рiвня 6 % у 1997 до 14,6 % [9] вщ загального споживання первинних енерго-ресурсiв.
У 2000 р. споживання деревини i деревних вiдходiв для виробництва енерги становило 5,8 ТВт/рiк. Згiдно з прогнозом спещалю^в Украши споживання деревини та деревних вiдходiв для виробництва енерги у 2030 р. становитиме близько 13 ТВт год./рж, а у 2040 р. може досягнути 16,3 ТВт год./рш [5]. Можливе i подальше нарощування енергетичного використання деревини. Уже е реальш пропозицп, спрямованi на збiльшення продуктив-ностi лiсiв Украши до рiвня сусiднiх краш. Тому на 2050 р. можна прогнозу-вати збшьшення використання вiдходiв деревини до 25 ТВт год./рж.
У груднi 1997 р. у Кюто (Японiя) делегацп 160 краш пiдписали Протокол про спшьт зусилля щодо зниження рiвня емiсii парникових газiв (ПГ) в атмосферу. У процес реалiзацii Кiотського протоколу, ввропейський Союз зобов'язався скоротити викиди европейських парникових газiв (С02, СН4, N20 i т.д.) на 8 % вщ рiвня 1990 р. до 2010 р. [4, 13].
Екологiчнi показники технологш спалювання деревини залежать вiд ступеня 11 забруднення. Типовий рiвень емiсii забруднюючих речовин пiд час спалювання деревно! трiски на европейських станщях становить: 3О2 -60 мг/МДж; N02 - 90 мг/МДж; твердих часток - 300 мг/нм шсля очищення у мультициклонi й 40 мг/нм - шд час використання системи конденсаци про-дугав згоряння, золи менше 0,05 % [8].
За датськими нормами, для фермерських котельних установок, яю спалюють бюмасу, рiвень вмiсту твердих часток не повинен перевищувати 600 мг/нм . Вмют сiрки у деревиш незначний, тому емiсiя БО2 на установках i станцiях, яю спалюють деревну бiомасу, вiдповiдае встановленим нормам без вживання допомiжних заходiв. Рiвень емiсii СО i N0 шдтримуеться у при-пустимих межах унаслщок вiдповiдного контролю за процесом горшня. Для досягнення припустимих концентрацш твердих часток здебiльшого викорис-товують мультициклони, для бiльше ретельного очищення - тканинш й елек-тростатичш фiльтри.
Одним з найбiльш важливих джерел бюмаси (рис. 1), ^м залишкiв лiсового господарства та енергетичних культур, е вживана деревина (ВЖД),
яка виникае з браковано:' продукци, спожитих та вщпрацьованих виробiв нап-рикiнцi свого життевого циклу (наприклад, старих меблевих виробiв, деревини з будiвельних майданчикiв, пакувань тощо). Як наслщок - ефективне використання ВЖД приведе до зменшення викидiв СО2.
Рис. 1. Переб1г життевих цикльв деревини, вироб1в ьз деревини, вживано'1 деревини та СО2
Актуальшсть. Загальна площа земель лiсового фонду Украши стано-вила у 2008 р. 10,9 млн га, люислсть - 15,6 %. За 50 роюв лiсистiсть Украши виросла майже у 1,5 раза, а запас деревини - у 2,5 раза i досяг 1,83 млрд м . До 2010 р. щ показники вщповщно зростуть i становитимуть - 11,3 млн га, 16,1 %, 2,04 млрд м3.
В Украш щорiчно заготовлюеться близько 15 млн м . Для покриття дефщиту деревину iмпортують - 6,6 млн м у 2008 р. Загальний об'ем вико-
33
ристання деревини у 2008 р. становив 22 млн м : 9,24 млн м (42 %) станови-ли вироби, 12,76 млн м3 - деревнi вщходи. 0станнi використовуються лише
33
на 60 %, а шшг 1,9 млн м (15 %) - недоступш; 3,2 млн м (25 %) - незадiянi. О^м цього, в Украт щорiчно утворюеться 1 млрд т. ТБВ, у яких близько 3 млн т (у середньому 3 %) становлять деревш вщходи. Тшьки необхщна мо-бiлiзацiя додаткових ресуршв - комплексне використання деревних вiдходiв i
деревини, яка була у використанш, дало б змогу покрити дефщит деревини в Укрш'ш, зокрема задовольнити потреби деревообробно1 промисловост з ви-пуску плит i пилопродукцй (табл. 1), а також - для виробництва енергй. Су-марний еквiвалент вiд використання деревних вiдходiв для виробництва енергй становив би 16 ТВт. год/рж. Сектор енергй на базi деревини, напевно мае iмунiтет на глобальну економiчну кризу. Попит на поновлюваш джерела енергй, зокрема деревну бюмасу, продовжуе стабiльно зростати завдяки сти-мулювальнiй полiтицi уряду, спрямованiй на енергетичну безпеку.
Табл. 1. Динамика, виробництва плит I пиломатер'шл'ш в Украии [1]
Матер1али Од. вим. Роки
2004 2005 2006 2007 2008 2009*
ДСП 3 млн м 0,998 1,150 1,329 1,641 1,622 1,189
ДВП млн м 23,800 24,100 22,200 25,300 28,700 20,865
Фанера млн м 0,141 0,171 0,163 0,176 0,163 0,092
Пиломатер1али 3 млн м 2,060 1,900 1,418 1,749 1,644 1,118
У регюш СЕК ООН деревина е надшним, стшким джерелом поновлю-вано! енергй. О^м цього, використання деревини, як джерела енергй, допо-може крашам досягти сво!х цiлей щодо скорочення викидiв вуглецю, оскшь-ки вуглекислий газ (С02), який видiляеться шд час спалювання деревини, походить з вуглещв, якi поглинають дерева протягом !хнього життя, а викиди вщ спалювання поглинуть новi дерева, що ростуть (рис. 2). Особливу роль у цьому переб^у життевих циклiв вiдiграе вживана деревина, яка за неможли-вого перероблення вщдае свiй вуглець назад у природу. Ощнивши життевий цикл (ОЖЦ) виробiв з деревини з врахуванням вмюту вуглецю, можливо роз-рахувати його кшьюсть у певний промiжок часу, тобто шд час матерiального користування виробами з деревини. Зважаючи на розумшня про дедалi бшь-шу небезпеку, якою е змiна кшмату, необхiдностi гарантування енергетично! безпеки i пiдвищення цiн на викопнi види палива, СС розробив новi непрог-рамнi заходи щодо боротьби iз змiною клiмату i заохочення використання по-новлюваних джерел енергй в Сврош. Свропейська комiсiя (СК) опублжувала програмний документ мСтратегiя в област використання поновлюваних джерел енергй" (СК, 2007 р.), вщповщно до якого частка поновлюваних джерел енергй у загальному обсязi споживаннi енергй в СС повинна становити до 2020 р. 20 %. У крашах СС велика увага придшяеться ВЖД, яку дедалi часть ше розглядають як джерело енергй i додаткову сировину для виробництва плитних матерiалiв. Згiдно з опублiкованими дослщженнями [4, 8, 10, 14], у 20-ти крашах СС у 2006 р. кшьюсть ВЖД становила 29,6 млн т (44,4 млн м ), а це близько 13 % вщ рiчного споживання деревини в цих крашах - 227 млн т (340,5 млн м ), або вщповщае 444 ПДж/год (0,7 % вщ первинного енергоспо-живання 67000 ПДж/рж). Для кожного з 454 млн мешканщв цих кра!н рiчна кшьюсть ВЖД становить 65 кг/чол. Передбачаеться, що близько 3-4 млн т/рш забруднено! ВЖД (з рiзними домшками хiмiчних елементiв i 1хшх складни-кiв) становитиме 10-13 % рiчноl кiлькостi ВЖД|. Цi 29,6 млн т/рж зроблять внесок для виробництва 150 ПДж/рж енергй замiсть використання кам'яного вугiлля; зекономлять 10 млн т свiжоl деревини через перероблення ВЖД i ба-
гатократне використання; скоротять викиди СО2 на 11 млн т [4]. Тепер у цих 20-ти крашах ВЖД використовують 34 % для виробництва електроенерги; 38 % для перероблення i багатократного використання; 28 % - компост, зва-лища тощо.
Вироби з деревини материал
Рис. 2. Лк i вживана деревина як частини глобального вуглецевого циклу
Класифжащя ВЖД. Головний критерш класифжаци ВЖД - це стушнь Ii забруднення. На пiдставi докладного аналiзу багатьох лiтературних джерел украшських та закордонних науковщв встановлено, що основним ^m^ieM класифiкацii вживано! деревини e ступiнь ii забруднення. У термш "вживана деревина" закладено промисловi вщходи деревини (зокрема браковану про-дукцда) та спожитi (вiдпрацьованi) вироби з деревини, деревинних матерь алiв або з композитних матерiалiв iз вмютом деревини понад 50 % маси. Дос-лiдники НЛТУ Украши розробили Класифжатор ВЖД [2] i, на пiдставi зю-тавлення аналогiчних груп вiдходiв (ВЖД), якi прийнято у крашах СС, запро-понували для украшського законодавства у сферi поводження з вщходами деревини i вживаними виробами з деревини чотири категори, як можуть ма-ти матерiальне та енергетичне призначення, та вщходи лiквiдацii, якi не належать до жодно!" iз категорiй (табл. 4):
• перша категор1я - вживана деревина I (ВЖД-I) - природна та тшьки мехашч-но оброблена деревина з незначними забрудненнями натуральними зв'язками (парафш, церезин, петролатум, вюк, гач, мастило та ш.), а також деревина вщ стихшних катакл1зм1в;
• друга категор1я - вживана деревина II (ВЖД-II) - оброблена деревина та де-ревш матер1али без речовин захисту деревини та без галогенооргатчних зв'язшв у покриттях;
• третя категор1я - вживана деревина III (ВЖД-III) - оброблена деревина та де-ревт матер1али без речовин захисту деревини та з галогенооргашчними зв'язками у покриттях;
четверта категор1я - вживана деревина IV (ВЖД-1У) - деревина та деревт матер1али, як оброблет речовинами захисту;
в1дходи шкввдаци - вживана деревина ПХБ (ВЖД-ПХБ) - деревина та дерев-т матер1али, яю мютять пол1хлороват б1фетли (ПХБ), пол1хлороват терфе-тли (ПХТ), пол1бромоват б1фенши (ПББ) концентрацию 50 мг/кг 1 бшьше, а також фракци кам'яновугшьно! смоли, яю мютять бенз(а)трен та його спо-луки понад норму.
У багатьох крашах рiзнi науковцi широко вивчали забруднешсть вжи-вано! деревини [3, 8, 9], яка була визначальною щодо И класифжацп, тобто належностi до то! чи шшо! групи, та використання. Наприклад, у Нiмеччинi 15.08.02 р. прийнято "Положення про переробку та уташзацш деревних вщ-ходiв", де особливу увагу придiлено вживанш деревинi [12]. Пiсля двох поправок (1.03.03 р. та 20.10.06 р.) до цього Положення термш "вживана деревина" представлений у широкому аспект^ а на пiдставi цього - наведено класи-фшащю вживано! деревини та iнших деревних вiдходiв та !хне використання [2, 4, 6]. За останньою редакщею - це "Положення про регулювання вживано! деревини" (АШо^уегогёпи^ - АкИо^У), де наведено особливостi поводжен-ня з цими вiдходами.
Походження i розрахунок потенцшно! кiлькостi ВЖД в Укра!ш. ВЖД утворюеться на деревообробних виробництвах, у секторi будiвництва пiд час лжвщацп i будiвництвi будiвель, у торгiвлi (тара, шддони, кабельнi барабани й iн.), в мунщипальному господарствi (вироби з рекреацшних зон i iн.), у шм'ях (старi меблi, столярнi вироби i iн.) тощо. Розрахунок потенцшно! кшь-костi ВЖД здiйснено iз розрахунково! кiлькостi споживання деревини i утво-рення ТБВ, наприклад, для 2008 р.: вщповщно 13 % вщ кiлькостi 22 млн м3 (14,3 млн т) деревини i 1 % - вщ 1 млрд т. ТБВ (табл. 2).
Походження 2008 р. 2009 р.*
млн т % млн т %
Торпвля (тара, тддони) 0,258 8,90 0,225 8,65
Буд1вельт дерев'ят ввдходи 0,658 22,69 0,457 17,58
Деревообробна промисловшть 0,184 6,34 0,105 4,04
Господарська д1яльтсть 0,395 13,62 0,335 12,88
1нша ВЖД 0,364 12,55 0,243 9,35
Разом ВЖД (13 % вщ спожито! деревини) 1,859 64,10 1,365 52,50
Додаткова ВЖД (1 % вщ ТПВ) 1,041 35,90 1,235 47,50
Всього 2,900 100,00 2,600 100,00
Споживання деревини в Укра!т 14,300 10,500
Прим1тка: * припустимий розрахунковий потенщал вживано! деревини в Укра-1н1 за 2009 р.
Варiанти поводження ВЖД. Вщповщно до розробленоi концепцii використання ВЖД (рис. 3), спочатку дослщжують цю деревину на вмют хлор-фенолу, креозотового мастила та шших шюдливих консервантiв, а по^м спрямовують дерев,янi сортименти з великим !хшм вмiстом на окреме тер-мiчне оброблення. Частина деревини (залiзничнi шпали, технiчнi стовпи то-
що), яка просочена принаймш, може бути спрямована для повторного вико-ристання. 1з залишеного матерiалу (деревини) вибираеться сировина можли-во з незначним забрудненням i призначаеться для перероблення на стружку для ДСП. Решта тдлягае енергетичному використанню.
Рис. 3. Концепщя утилiзацu вживано'1 деревини
Можливi варiанти управлiння ВЖД за категорiями зображеш на рис. 4. Залежно вщ категорп ВЖД, цi вiдходи можуть бути використаш як для перероблення на виробництво ново! або аналопчно! продукцп менших розмiрiв, так i для виробництва енергп - електрики i тепла. Необроблена деревина категорiя ВЖД-1 i значна частина категорп ВЖД-11 насамперед приз-начеш для перероблення як вторинна сировина. Вщповщно до якостi зiбраноl деревини для категорш ВЖД-1 та ВЖД-11 визначаеться придатшсть до вико-ристання для перероблення або виробництва енергй.
Рис. 4. УтилЬащя ВЖД за категорiями
Зрозумшо, що всi чотири категорп дуже придатш для використання для отримання енергп (наприклад, тепла або комбшованого виробництва тепла та електроенергй), але кожна з груп мае сво! вимоги до технологи спалю-вання. Вiдходи категорп ВЖД-11, ВЖД-Ш треба спалювати у спещальному обладнаннi потужнiстю вiд 50 кВт до 1 МВт. Вщходи категорп ВЖД-1У призначенi для спалювання пiд час дотримання вiдповiдних параметрiв (за
потужност понад 100 кВт i пiд час дотримання вимог щодо обмеження емюи шкiдливих речовин). Окрiм цього, ВЖД-1У iз дуже шкiдливими домiшками повинна утаизуватись у спецiальних заводах спалювання ТПВ.
У табл. 3 запропоновано критерй класифiкацii ВЖД за наявшстю у нiй шкiдливих елементiв та Гхшх сполук для рiзних видiв спалювання (табл. 3).
Табл. 3. Критери спалювання ВЖД для рiзних категорш [3, 4,12]
Код Позн. Компоненти Допустима концентрация, мг/кг сухо! ВЖД
ВЖД-1 ВЖД-11 ВЖД-Ш ВЖД-1У
С04 В Бор та його сполуки 15,0 30 - > 30
С10 Бе Зал1зо та його сполуки 100,0 - - -
С11 са Кадмш та його сполуки 0,5 - - -
С19 Си Мвдь та Г! сполуки 5,0 20 - > 20
С21 А8 Миш'як та його сполуки 0,8 2 - < 2
С26 И8 Ртуть та гг сполуки 0,05 0,4 - > 0,4
С27 РЬ Свинець та його сполуки 3,0 - - -
С34 И Титан та його сполуки 5,0 - - -
С38 Б Фтор та його оргатчт сполуки 10,0 30 - > 30
С39 С1 Хлор та його сполуки 100,0 300 > 300 -
С40 Сг Хром та його сполуки 2,0 - - -
С41 гп Цинк та його сполуки 50,0 - - -
С57 N Сол1 азотистоГ кислоти, оксиди азоту 0,5 - - -
С66 ПХФ Феноли та фенолов! сполуки 1,0 2,0 - > 2
С39 Ыпаап у-Гексахлорциклогексан, 1зомер (у-ГХЦГ, ЛД50 25-200 мг/кг) 0,25 0,5 - > 0,5
С80 К-вуг. смоли Бенз (а) трен та сполуки, що мштять бенз (а) п1рен (С20Н12) 0,05 0,1 - > 0,1
Потужтсть котельт, МВт < 1,0 0,05<1, 0 0,1 < 1,0 > 0,1
Деревш вдаоди у категорш ВЖД-1...ВЖД-1У можуть бути також ви-користанi для виробництва активованого вугшля - деревного вугшля i про-мислового виробництва синтетичного газу, а також у газифжацй заводiв з обов'язковим контролюванням викидiв. Пiд час цих процедур, оргатчт заб-рудники речовини, як мiстяться у вiдходах деревини повшстю руйнуються через високi температури. Важк метали зв'язуються у твердi залишки або затримуються пiд час очищення виниклих газiв. Проблема утилiзацii вiдходiв категорii ВЖД-1У (наприклад, залiзничних дерев'яних шпал, просочених антисептиками) - найактуальшша для транспортноГ галузi та для краГни, зага-лом. Тому виконують дослщження з використання подрiбненоi ВЖД-1У як палива, вiдповiдно до Директиви СС 94/67 вщ 16 грудня 1994 р. iз спалювання шюдливих вiдходiв [11]. З шшого боку, використання шкiдливих дерев-них вiдходiв, як палива, стало можливим завдяки виробленню оптимальних режимiв роботи котельних агрегатiв та спалювальних заводiв.
Тiльки цю ВЖД (зокрема категорш ВЖД-1 та ВЖД-11), яка не мае заб-руднень, або з незначними забрудненнями, зпдно з визначеннями категорш,
можна залучати до повторного використання та перероблення. Дотримання цих вимог забезпечуеться шляхом обов'язкового вiдбору вiдповiдних проб та порiвняння !х з допустимими граничними значеннями забруднювачiв - кон-центращю хiмiчних елементiв та 1хшх сполук, та аналiзу положень, для отри-мання трiски, яка використовуеться як сировина у виробнищв деревних плитних матерiалiв (табл. 4). Вiдходи деревини оброблеш так, що перестають бути вщходами i можуть бути перероблеш як первинна сировина для люоп-ромислово! продукцп.
Табл. 4. Обмеження для тр^ки та стружки iз ВЖД, як використовують
для виготовлення деревних плит (мг/кг сухен деревини) [3, 4]
Код Позн. Компоненты Формули сполук Кон-я
С04 В Бор та його сполуки: борна кислота Н3В03; диамотй фосфат (КН4)2ИР04; бура Ка2В407 •10Н20 30
С11 еа Кадмш та його сполуки еа (СК)2, еа3Л82, сасо3, еа (ко3)2 2
С19 Си Мвдь та й сполуки Си804; Си81Б; ^04^0 20
С21 Миш'як та його сполуки Л8283; Л8285; Л8483; Л8484 2
С26 И8 Ртуть та й сполуки етилмеркурфосфат, етилмеркурхлорид 0,4
С38 Б Фтор та його оргатчт сполуки КНБ2; т^; (^^Бб; МЙ81Б6; 2п81Б6; 100
С39 С1 Хлор та його сполуки ПВХ (СН2-СНС1-) п 600
С40 Сг Хром та його сполуки: К2СГ207; ^С^; (ЫН^С^; б1хромат калш К2Сг20г2Н20 30
С58 ПХБ/ ПХТ/ ПББ Пол1хлороват б1фетли, пол1хлороват терфет-ли, пол1бромоват б1фе-тли С6И5(С1)Х- С6И5(С1)У; С6Н5(Вг)х- С6И5(Вг)у 5
С66 ПХФ Феноли та фенолов1 сполуки: пентахлорфенол С6НС150; натрш пентахлорфенолят С6С150№^Н20 3
Перероблення деревних вiдходiв здавна вщбувалося за одним перевь реним способом: розпиляти i спалити. У сучаснш цившзаци утилiзацiя деревини вщбуваеться за iншими напрямами. Мета перероблення ВЖД, яка пройшла вс види сортування i розподшу за категорiями, - отримання техно-лопчно! трiски як сировини для виробництва деревостружкових плит, виготовлення столярних плит та шших рiзноманiтних виробiв. Всi види старо!', змшано! i сиро!' деревини, використаних меблiв, пiддонiв, кабельних коту-шок, телефонних стовшв, деревини з будiвельних майданчиюв, вiд мунщи-пально!' i господарсько! дiяльностi i т.п. переробляються у трюку, здебшьшо-го у два етапи. Спочатку здшснюють попередне подрiбнення деревини будь-яко! товщини (завдовжки близько 5 м) до фракци в межах 150-400 мм. Шсля цього металевi включення вiддiляються вщ деревини за допомогою магштно-го сепаратора. Для подрiбнення може використовуватися весь модельний ряд подрiбнювальних установок рiзного типу.
Вибiр системи поводження. Як наслщок - правильний вибiр системи поводження ВЖД (рис. 5) зумовить мшмальш викиди СО2. На сьогодш в Свропейських крашах рiвень використання ВЖД аналiзують за трьома систе-
мами: перероблення, виробництво енерги та звалище. Зрозумшо, що за обду-маного поводження у цих крашах кiлькiсть BЖД, яка зосереджуеться на зва-лищах мiнiмiзyeться, а зате у двох шших системах створюеться розумна кон-кyренцiя за сировину, як основа ефективного використання.
Pue. S. Bu6ip euemeMu пoвoджeння вжuванoю дepeвuнoю
Прогнозуючи подальший розвиток економжи та енергетики на основi сучасних найбшьш ефективних технологш, експерти дiйшли висновку про можливють частково1' або повно1', залежно вiд регiонy, замiни ядерного та ви-копного палива вiдновлюваними джерелами енерги. Наприклад, сценарiй, розроблений для Дани, демонструе, що перехщ до стало1' енергетично1' систе-ми не перевищить витрат, необхiдних для тдтримання традицiйноï енергетики, зокрема, принаймш на найближчi 3G рокiв, але викиди СО2 можна скоро-тити на 7G %.
Енерги, якi отримуемо з BЖД, можуть замшити викопне паливо, яке використовуеться на електрику, теплопостачання та транспортування палива. Тому BЖД значною мiрою сприятиме скороченню викидiв парникових газiв, здебiльшого CO2, що утворюеться внаслщок спалювання викопного палива. Поховання оргашчно1" речовини призводить до викидiв CH4, а також зростан-ня кшькосп парникових газiв, зокрема СН4, а саме: у 21 раз бшьше, шж СО2. Тому необхiдно уникати звалищ BЖД, оскiльки це скоротить викиди CH4.
Oскiльки, до парникових належать шють газiв, зокрема СО2, СН4, N2O, то використання BЖД замiсть викопних палив робить вагомий внесок у зни-ження парникового ефекту. Так, шд час спалювання вугшля, викиди парникових газiв (СО2, СН4 i N2O) у перерахуванш на CO2-еквiвалент (CO2-екв.) становлять близько 2GG т/ТДж корисно1' енерги, тодi як цей показник для де-ревно1' трiски - близько 1G т/ТДж [13]. Для цих трьох систем у перерахунку на 1 кБт год. розраховано викиди парникових газiв та CO^ra. шд час отри-мання енергй' з мазуту, як основи порiвняння, та з BЖД, яка вилучена з перероблення, i з BЖД, яка уникнула звалищ (рис. 6).
Рис. 6. Викиди парникових газiв зарiзних варiантiв виробництва енерги
Точна кшьюсть ВЖД, яка використовуеться для виробництва енерги та перероблення, не е вщомою в УкраАт. Тому необхщно проанашзувати рiзнi сценари використання ВЖД та розрахувати викиди СО2 за розрахунковим по-тенцiалом певного року, зокрема нашi дослiдження стосувались об,емiв 2008 р.
Можливi Сценари для майбутнього вибору управлшня. У табл. 5 описано три сценари можливого щорiчного використання ВЖД в Укра1ш, зокрема за потенцшним об'емом 2,9 млн т за 2008 р. Вщмштстю цих трьох сценарий е частка ВЖД, яка використовуеться для виробництва енерги та уташза-цп вiдходiв. Сценарш 1 "Виробництво електроенерги та перероблення", схоже, вщображае нинiшню ситуацш краще, тодi як сценарiй 2 "Виробництво електроенерги тшьки" вiдображае загальне використання ВЖД для виробництва енерги i сценарiй 3 "Максимальне перероблення" прагне використо-вувати якомога бшьше ВЖД для перероблення, але не бiльше, нiж 80 %, ос-кiльки 20 % не вщповщае переробленню. Для розрахунково! кшькост 2,9 млн т ВЖД з теплотворною здатшстю 15 ГДж/т кшьюсть енерги може становити 43,5 ПДж/рж (12,1 млрд кВт год./рж), яка становить близько 6,7 % вщ поточного щорiчного споживання первинно! енерги в Укра1ш, яка стано-вила у 2008 р. 181 млрд кВт год.
Сценари Енерпя Перероб. 1нше викор. % енерги
Потенщал для Украши (припущення) 0,70 0,29 1,91 24 %
С-1: Виробництво електроенергИ та перероблення 1,45 1,45 - 50 %
С-2. Виробництво електроенерги тшьки 2,90 - - 100 %
С-3: Максимальне перероблення 0,58 2,32 - 20 %
Зпдно з припущеннями, яю показано в табл. 6, кшьюсть вироблено! енерги розраховуеться як додаткова необхщна кiлькiсть свiжоl деревини i ви-копних видiв палива. Порiвняно цi три сценари, де передбачаеться, що кожен з них забезпечуе таку ж кшьюсть корисно! енерги i виробiв з деревини. Якщо для виробництва енерги використано менше ВЖД, то буде задiяна додаткова кiлькiсть викопного палива. А якщо для перероблення буде спожито и також
менше, то буде використана додаткова кшьюсть свiжоl деревини, яка шдтри-мала б деревообробну промисловють.
Табл. 6. Показники, як використат для nорiвняння трьох сценарив [6, 7]
Показники Значення одиниць
Теплотворна здаттсть вживано1 деревини 15 ГДж/т (4167 МВт год./т)
Середня енергоефективтсть для тепла 60 %
Середне тдвищення енергоефективност1 на електроенергш 20 %
Частина ВЖД, яка використовуеться для комбшованого виробництва тепла та електроенерги 20 %
Втрати волокон тд час перероблення 10 %
Додаткова викопна енерпя на перероблення 0,0035 т/т (0972 МВт год./т)
Бшьш високий ККД на викопт види палива 10-13 %
Нижча теплота згоряння викопного палива 17 ГДж/т (4,72 МВт год./т)
Викиди СО2 внаслвдок спалювання викопного палива 78 т/ТДж (280,8 т/ГВт год.)
Викиди СО2 з нових джерел постачання деревини 0,030 т/т
Результати ввд сценарив. Для трьох сценарив на табл. 5 показано кшьюсть корисно! енерги, яка роздшена на теплову та електричну енерги, i додатковий попит на свiжу деревину (рис. 7). Сценарш 2 "Виробництво електроенерги тiльким виробляе найбiльший обсяг корисно! енерги (27,8 ПДж/рiк), але також потребуе найбшьшо1 кiлькостi свiжоl деревини (2 млн т/рiк). Тодi як сценарiй 3 "Максимальне перероблення" забезпечуе найменший обсяг корисно1 енерги (5,5 ПДж/рж), але не потребуе додатково1 свiжоl деревини. Сценарiй 1 "Виробництво електроенерги та перероблення", як реалютичний i середньозважений за сценарiями 2 i 3, дае середню кшь-кiсть корисно1 енерги (13,9 ПДж/рж) i потребуе близько 0,8 млн т/рж свiжоl деревини вщ сталого лiсокористування.
Електрика Додаткова свша деревина Рис. 7. Корисна енергiя i додаткова ктьшсть свiжо'i деревини за 3 сценарiями
Отже, частка ВЖД, яка використовуеться для вироблення енерги, уза-гальнено впливае на результати. Для сценарш 1 "Виробництво електроенерги та перероблення" ця частка становить 50 %, для сценарш 2 "Виробництво
eлeктроeнeргiï тшьки" - 100 %, a зa сцeнaрieм 3 мMaксимaльнe пeрeроблeн-ня" - лишe 20 %. Ha рис. S покaзaно додaтковi кшькост викопного пaливa, нeобхiдного для eнeргeтики i для пeрeроблeння, i потрiбний додaтковий об-сяг свiжоï дeрeвини. Збiльшeння кiлькостi BЖД, якa використовуeться для виробництвa eнeргiï, призводить до змeншeння кiлькостi викопного пaливa, ane зумовлюe збiльшeння нa додaтковоï кшькост свiжоï дeрeвини.
Cцeнaрiй 3 "Maксимaльнe пeрeроблeння" нe потрeбуe додaтковоï свь жо!" дeрeвини, ane потрeбуe знaчноï кiлькiсть додaткового викопного пaливa -близько 39,4 ПДж/рж, тодi як с^тарт 2 "Bиробництво eлeктроeнeргiï тшьки" мae нaйбiльшу потрeбу у свiжiй дeрeвинi - близько 2 млн т/рш, ane нeмae ^обх^шси у додaтковому викопному пaливi. Cцeнaрiй 1 "Bиробництво eлeктроeнeргiï тa пeрeроблeння" мae додaтковий попит близько 0,S млн т/рiк
свiжого дeрeвa 24,7 ПДж/рш.
i додaткову кiлькiсть викопного пaливa - близько
20% 40% 60% 80%
Частка вж и ва н oï д ер с в и н и для виробництва енсргп
Рис. 8. Додатковi викопHe паливо i ктьшсть свiжоï дeрeвини eidHOCHO частини ВЖД, яка використовуеться для отримання eнeргiï заметь пeрeроблeння
О^м цього, як викиди тарникових гaзiв (здeбiльшого викиди CO2) e нaйбiльш aктуaльними для нишшнього тa мaйбутнiх рiшeнь. Ha рис. 9 розрa-ховaно викиди C02, якi пов,язaнi з додaтковим використaнням викопного та-ливa i зaбeзпeчeнням свiжою дeрeвиною зi стaлого лiсового господaрствa. Розрaховaно, що нaймeншe викидiв C02 отримуeмо тiльки тод^ коли вся вжи-вaнa дeрeвинa будe використaнa для виробництвa eнeргiï, a якщо нi, то викиди C02 збiльшуються. Додaтковa кшьюсть викидiв C02 пропорцiйно зростae, якщо чaстину BЖД, якa використовуeться для виробництвa eнeргiï, зaмiню-вaти свiжою дeрeвиною, ane цe збiльшeння e мaлим aбо нaвiть нeзнaчним, по-рiвняно з викидaми C02, отримaними вiд спaлювaння (зaмiни дeрeвини) гам^ного вугiлля для виробництвa eнeргiï.
Bикиди C02 e нaймeншими для с^тарто 2 (Bиробництво eлeктро-eнeргiï тшьки) i стaновлять 0,0 S7 млн т/рж, оскiльки зaлeжaть вiд викорис-тaння свiжоï дeрeвини, i e тайбшьшими для сцeнaрiю 3 (Maксимaльнe пeрe-роблeння) - 3,076 млн т/рж. Mожливо припустити, що зa пaритeтних умов
сценарш 1 (50 % виробництво енергй та 50 % перероблення) викиди СО2 бу-дуть становити 1,854 млн т/рж, як найбiльш реалiстична картина у майбутньому. Порiвняно з "Базовим 2008" для Укра!ни збiльшення частки ВЖД для перероблення викиди СО2 збшьшаться до 0,633 млн т/рж, тодi як збiльшення частки ВЖД для виробництва енергй, зумовило б максимальне скорочення викидiв СО2 на 2,443 млн т/рж.
20% 40% 60% 80% юо% Частка вживансп деревини для виробництва енергй
Рис. 9. Додатковi викиди СО2 вiдносно частини ВЖД, яка використовуеться для отримання енергй заметь перероблення
Отже, основне завдання для Укра!ни - удосконалення управлшня вживаною деревиною на вЫх рiвнях, яке повинно базуватись на загальних технiчних, економiчних i екологiчних стандартах, зосереджуючись на таких моментах: аналiз управлiння вживаною деревиною; розрахунок потенщалу ВЖД, як вторинного сировинного матерiалу i джерела енергй; удосконалення баз даних про техшчну, економiчну, екологiчну i статистичну шформащю; запровадження нових пiдходiв управлшня вживаною деревиною з урахуван-ням вже юнуючих схем. Щоб просувати збалансоване поводження вживаною деревиною на високому Свропейському рiвнi, Укра!на повинна звернути ува-гу на таю особливi питання: подальше збiльшення штеграцй керуючих систем для ВЖД; удосконалення якост укра!нських баз даних про вживану деревину i И потенцiалу на основi техтчно!, економiчноl i статистично! шфор-мацй; аналiз всiх рiзних керiвних пiдходiв для ВЖД в Укршш, щоб встанови-ти надiйну основу для стратепчних рiшень; подальший розвиток методоло-гiй, зокрема аналiз рiзних систем управлшня вживаною деревиною, щоб до-сягти об'еднано!, загально! схеми управлшня вживаною деревиною в Укршш.
Використання деревини для втримання змiни кшмату е iстотним. Деревина вщграе основну роль у боротьбi iз змiною клiмату - бiльше використання ВЖД буде стимулювати розширення укра!нських лiсiв, i скорочувати викиди парникових газiв, замiщаючи кам'яне вугшля альтернативним пали-вом. Вплив деревини на змшу клiмату: лiси i деревопереробна промисловiсть вiдiграють стратегiчну роль у послабленш змiни клiмату, яку потрiбно тдси-
лити; люи - мвуглецевi насоси"; "вуглецева слчна труба" створюе збiльшення зберiгання вуглецю у виробах Ï3 деревини; Byrae^Bi зберiгання у зiбраних виробах Ï3 деревини можуть розширити вyглeцeвi вигоди конфюкацп, що за-безпечуються люами; тому 1'хню роль у пом'якшенш змiни клiматy потрiбно розвивати.
Загальш висновки.
1. Проанал1зовано, що в Украш сьогодт е проблема деревних сировинних ресурив. Значну частину 1мпортно1 деревини можливо замшити на вжи-вану деревину.
2. Прораховано, що потенщал ВЖД в Укршт становить близько 3 млн т/рш. Розрахункова кшьюсть ВЖД за 2008 р. становить 2,9 млн т, що мо-же принести для Украши 43,5 ПДж/рш (12,1 ТВт/рш) або 6,7 % р1чного використання енергп в Укра1'т (181 ТВт. у 2008 р.). Ц 2,9 млн т ВЖД можуть також зберегти 15 ПДж/рш енергп, отримано! з вугшля, 1 млн т св1жо1 деревини i зменшити на 1 млн т викиди СО2.
3. Розраховано, що найменше викидiв СО2 отримують тiльки тодi, коли вся вживана деревина буде використана для виробництва енергп, а якщо m, то викиди СО2 збшьшуються. Додаткова кшьюсть викидiв СО2 з'яв-ляеться (пропорцшно зростае), якщо частину ВЖД, яка використо-вуеться для виробництва енергп, замiнювати свiжою деревиною, але це збiльшeння е малим або навиъ незначним порiвняно з викидами СО2, от-риманими вiд спалювання (замiни деревини) викопних палив для виробництва енергп.
4. Вперше розроблено класифшатор ВЖД, який е актуальною спробою сис-тематизацп вiдходiв деревини та запропоновано класифiкацiю ВЖД за ступенями забруднення.
5. Запропоновано концепщю yтилiзацiï та основнi шляхи поводження ВЖД.
6. Розроблено на пiдставi оцiнки життевого циклу виробiв з деревини вибiр системи господарювання ВЖД.
7. Розраховано, що викиди парникових газiв iстотно зменшуються, якщо ВЖД використовувати паритетно як для перероблення, так i для виробництва енергп.
8. Основт досягнення у використант ВЖД: потeнцiал, якiснi аспекти, кла-сифiкацiя, мeтодологiя для еколопчно1", тeхнiчноï i eкономiчноï оцiнок ВЖД.
9. Наведено обмеження для трюки та стружки iз ВЖД, яких використову-ють для виготовлення деревних плит.
10. Представлено критeрiï класифшаци ВЖД (допyстимi концентраци шюдливих компонентов) для рiзних видiв спалювання.
Висновки i рекомендацп до пом'якшення змши клiматy:
• перероблення ВЖД допоможе пом'якшити змiнy клiматy, якщо цш дeрeвинi надати "друге" життя;
• замша викопного палива i енергомштких матeрiалiв на вживанi вироби з де-ревини;
• стимулящя використання ВЖД за рахунок сyбсидiй, наданих для використання ще! деревини як палива;
• стимуляция збирання, сортування i перероблення ВЖД; фшансова стимуляция як, наприклад, зменшення ПДВ для тдприемств, як використовують вживану деревину;
• стимуляция ринкiв шляхом заохочування через пропозицп державно1 закутв-m ВЖД з домаштх господарств;
• надавати перевагу використанню ВЖД у виробництвi плитних матерiалiв наскiльки це можливо за яшстю сировини, оскшьки це значно сприяе послаб-ленню змiни кл!мату;
• збiльшення усвiдомлення про значення ВЖД для боротьби iз змшою клiмату.
• не "субсидшвати здалека" вживану деревину як додаткову деревну сирови-ну, за винятком мшцевого масштабу, виходячи з соцiально-економiчних i еколопчних мiркувань;
• якщо вживану деревину спалювати з енергетичною метою, то важливше от-римувати тепло, шж тiльки електрику;
• визнати, що перероблення виробiв з деревини завдяки ïхнiх основних власти-востей збшьшуе eкоефективнiсть утилiзацiï за мшмального використання енергiï, порiвняно з шшими матерiалами;
• вживана деревина е важливим сировинним матерiалом для плитноï промис-ловостi, який поспйно зростае порiвняно з бiомасою, яка йде на виробництво енергiï; у майбутньому директивнi рiшення Украши повинн базуватись на ефективному використанн ВЖД.
• необхвдно уникати масивного спалювання ВЖД, через енергетичн причини.
Л1тература
1. Гайда С.В. Анашз, особливосп, проблеми та досвщ використання додаткових ресур-ав сировини - в1дход1в та вживано'1 деревини / С.В. Гайда, В.М. Максим1в // Люове господар-ство, люова, папер. та деревооб. пром-сть : м1жвщ. наук.-техн. зб. - Льв1в : НЛТУ Украши. -2007. - Вип. 33. - С. 63-73.
2. Гайда С.В. Розроблення класифшатора вживано! деревини / Гайда С.В., Макси-шв В.М., Туниця Т.Ю. // Люове господарство, люова, папер. та деревооб. пром-сть : м1жвщ. наук.-техн. зб. - Льв1в : НЛТУ Украши. - 2008. - Вип. 34. - С. 55-68.
3. Гайда С.В. Х1м1чний склад та ступшь забруднення - основа систематизаци вживано'1 деревини // Л1сове господарство, люова, папер. та деревооб. пром-сть : м1жвщ. наук.-техн. зб.
- Льв1в : НЛТУ Украïни. - 2008. - Вип. 34. - С. 68-80.
4. COST Action E 31. National summary reports on the European market of recovered wood.
- 2004. - 335 p.
5. Geletukha G. Bioenergy development in Ukraine: state of the art and perspectives / Gele-tukha G., Zhelyezna T., Matveev Yu., Zhovmir M. // Proceedings of the 8th Polish-Danish workshop on biomass for energy. Starbienino, 12-15 June 2003. / Gdansk University of technology. - Gdansk.
- 2003. - P. 9-18.
6. Holzmann M. Management von Altholz in Österreich - Mengen, Qualitäten, Aufbereitung, Verwertung; Diplomarbeit an der Fachhochschule Burgenland, Pinkafeld, September. - 2005.
7. Jungmeier G. Energy Aspects in LCA of Forest Products - Guidelines from COST Action E9 / ungmeier G., F. McDarby., A. Evald, C. Hohental, A. Peterson, H. Schwaiger, B. Zimmer // Int J LCA. - 2002.
8. Mantau, U. Wood resources availability and demands - Part I National and regional wood resource balances 2005; Background paper to the UN-ECE/FAO Workshop on Wood balances / Mantau, U., Steierer F., Hetsch S., Prins Ch. - Geneva. - 2008.
9. Marutzky R. Qualitatsanforderungen und Entsorgungswege fur Rest-und Gebrauchtholzer. In: Alt- und Restholz - Energetische und stoffliche Verwertung, Beseitigung, Verfahrenstechnik, Logistik, VDI-Verlag, Düsseldorf. - 1997. - S. 114-118.
10. Merl A.D. Amounts of Recovered Wood in COST E31 Countries and Europe, Proceedings of the 3rd Conference of COST ActionE31 / Merl A.D., M. Humar, T. Okstad, V. Picardo, A. Ribeiro, F. Steierer. - Klagenfurt. - 2007.
11. Peek, R.-D. German experience on wood residues / Federal Research Center for Forestry and Forest Products (BFH) Leuschnerstr. 91, D-21031 Hamburg, Germany. - 2006. - 12 p.
12. Verordnung uber Anforderungen an die Verwertung und Beseitigung von Altholz V (Altholzverordnung), Art. 2 a der Verordnung vom 20. Oktober 2006. BGBl. I Nr. 48. - S. 2298, 2331.
13. Werner F.. Post-Consumer Waste Wood in Attributive Product LCA / Werner F., Althaus H-J., Richter K. and Scholz R.W. / Context specific evaluation of allocation procedures in a functionalists conception of LCA/Int J LCA 12(3). - 2007. - P. 160-172.
14. Wilnhammer M. Estimating Potential Sustainable Wood Supply / Background paper for the Workshop. UNECE/FAO Timber Section, Geneva, Switzerland. - 2009. - 45 p.
Гайда С.В. Эффективное использование использованной древесины как основа для уменьшения выбросов СО2
Дан подробный обзор и обстоятельный анализ об определении, потенциале, принципах классификации использованной древесины и проблемах, которые возникают в Украине в переделывании использованной древесины как основы для уменьшения выбросов СО2 - смягчение изменения климата. По этим исследованиям получен такой расчетный результат - количество использованной древесины в Украине (предположение, 2008) составляет около 2,9 млн т/год. Рассчитано, что эти 2,9 млн т/год использованной древесины могут сделать такой взнос: сохранить 15 Пдж/год от сжигания ископаемого топлива для изготовления энергии; сохранить 1 млн т/год свежей древесины благодаря переделыванию и многократному использованию; сократить на 1 млн т/год выбросы СО2. Рассчитано, что менее всего выбросов СО2 получаем только тогда, когда вся использованная древесина будет использована для производства энергии, а если нет, то выбросы СО2 увеличиваются. Дополнительное количество выбросов СО2 появляется (пропорционально растет), если часть использованной древесины, которая используется для производства энергии, заменять свежей древесиной, но это увеличение является малым или даже незначительным, сравнительно с выбросами СО2, полученными от сжигания (замены древесины) ископаемого топлива для производства энергии.
Ключевые слова: древесина, использованная древесина, вещества защиты древесины, систематизация использованной древесины, повторное использование, управление отходами, получение энергии, поведение с отходами из древесины, углерод, оценка жизненного цикла (ОЖЦ), выбросы СО2, смягчение изменения климата, изменение климата.
Gayda S. V. The effective use of post-consumer wood is basis for diminishing of C02-emission
This paper gives an overview about the Ukrainian definitions and classification principles for hazardous wastes and the problems arising there of for the Ukrainian post-consumer wood recycling as basis for diminishing of TO2-emission - mitigates climate change. The most interesting results gained during research are the following: the amount of Recovered Wood in Ukraine (assumption, 2008) is about 2,9 Mio. t/a. These 2,9 Mio. t/a contribute to: 15 PJ/a fossil fuel savings because of energy generation; 1 Mio. t/a fresh wood savings because of recycling and reuse; 1 Mio. t/a CO2 reduction. The total CO2-emissions decrease significantly by an increasing share of recovered wood used for energy generation and vice versa. The additional amount of CO2-emissions from providing fresh wood is increasing by an increasing share of recovered wood for energy, but the increase is insignificantly or even negligible compared to the achievable CO2-reduction from substituting fossil fuels for energy generation.
Keywords: wood, post-consumer wood, wood preservative agents, post-consumer wood systematization, recycling, waste management, energy recovery, assignment waste wood, carbon, life cycle assessment (LCA), CO2-emisisons, mitigates climate change, climate change.
