CC BY
111
УДК 630*33
ОЦЕНКА ОБЪЕМОВ И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ЛЕСОЗАГОТОВОК НА ПРИМЕРЕ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
В.И. Дитрих, А. А. Андрияс, А.И. Пережилин, В.П. Корпачев
ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет» 660049 Красноярск, пр-т Мира, 82; e-mail: [email protected]
В работе представлены объемы лесосечных отходов, образующиеся в процессе лесозаготовок по лесничествам Красноярского края. Описаны перспективные направления их использования.
Ключевые слова: лесозаготовка, лесосечные отходы, использование отходов
In article are presented volumes of a waste of timber cuttings, formed in the course of timber cuttings on forest areas of Krasnoyarsk region. Described perspective directions of their use.
Key words: timber cutting, waste of timber cuttings, use of a waste
ВВЕДЕНИЕ
Красноярский край площадью 233,97 млн. га (13,8 % всей территории страны) обладает крупнейшими в России лесосырьевыми ресурсами (7,8 млрд. м3, или 9,4 % общероссийского запаса леса; 62,0 млн. га покрыты лесом, что составляет 14,5 % лесопокрытых площадей нашей страны).
Ежегодно производится заготовка древесины в объеме около 10 млн. м3 по рубкам главного пользования (15 % от расчетной лесосеки), а с учетом всех видов рубок - 13 млн. м3.
Основная причина недоиспользования расчетной лесосеки заключается в падении объемов лесозаготовок из-за потери эффективных рынков сбыта, большого износа оборудования (как лесозаготовительного, так и лесоперерабатывающего), разрушении (построенной еще в советское время) инфраструктуры, высокого уровня издержек на заготовку и вывозку деловой древесины и т.д. Все это, в свою очередь, обуславливает низкую инвестиционную привлекательность лесной промышленности и приводит к ухудшению сложившейся ситуации в отрасли.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Анализ имеющейся информации показывает, что лесопромышленный комплекс испытывает трудности, причиной которых является:
1) ограниченный рынок сбыта древесины;
2) высокий уровень издержек на заготовку и вывозку деловой древесины;
3) слаборазвитая инфраструктура (дорожная, энергетическая, транспортная, производственная);
4) низкая инвестиционная привлекательность лесной отрасли;
5) значительные объемы незаконных (неучтенных и бесконтрольных) рубок и рост теневого оборота лесной продукции;
6) кадровые проблемы.
Большой процент износа и недостаточность мощностей по лесопереработке, в том числе по глубокой химико-механической переработке древесины, усугубляет проблему комплексного использования заготавливаемого древесного сырья. В результате этого значительное количество древесной массы (низкосортной хвойной, лиственной древесины и древесных отходов) не используется и приводит к накоплению большого количества отходов, требующих утилизации (рис. 1, с. 267). Неиспользуемая и оставленная древесная масса является не только источником физического (захламление территорий) и химического (экстрагирование различных соединений, выделение продуктов разложения и т.д.) загрязнения окружающей среды, но и является потенциально опасным объектом для возникновения вспышки и развития очага фитовредителей (как энтомовредителей, так и эпифитотий).
В таблице 1 приведены источники, типы и объемы накопления отходов, в зависимости от вида производства.
Поэтому, учитывая динамику и объемы лесозаготовок как по России в целом, так и по Красноярскому краю (рис. 2) в частности, наиболее остро встает необходимость более активно использовать накопленные и образующиеся ежегодно в большом количестве отходы деревообработки и малоценную древесину.
Рассмотрим более подробно данную проблему на примере отходов лесозаготовок в Красноярском крае и возможные пути их использования с учетом перспективных планов развития края и лесной отрасли.
По данным на 2007 год основные объемы древесины заготавливаются в Богучанском (3181,9 тыс. м3), Кежемском (2221,5 тыс. м3), Енисейском (1139,6 тыс. м3) и Мотыгинском (553,8 тыс. м3) районах, что составляет 74,7 % от всего объема лесозаготовок в крае (Развитие ...,2007).
Таблица 1 - Тип и объемы накопления отходов в зависимости от вида производства
Доля выхода, %
Вид производства Отходы конечная продукция отходы потери (распыл)
1. Лесозаготовки и лесное хозяйство Пни, корни, ветви, древесная зелень (хвоя, листва), низкокачест- 63-80 20-37 -
2. Лесопиление и деревообработка венная, гнилая и горелая древесина
2.1. Лесопиление и механическая обработка древесины Кора, опилки, рейка, горбыль, трещиноватая древесина, стружка, щепа, кусковые отходы 45-55 38-48 7
2.2. Плитное производство (в т.ч. древесные пластики) Кора, отсев стружки, опилки, шлифовальная пыль, отходы форматной обрезки 85-90 5-10 5
2.3. Фанерное производство Кора, карандаши, опилки, шпон-рванина, кромки, шлифовальная пыль 40-50 42-52 8
2.4. Комбинированное производство -//- (в зависимости от комбинации технологий) 65-70 22-27 8
3. Лесохимическое производство (целлюлозно-бумажное и гидролизное производство, в т.ч. производство этилового спирта) Лигнин 62-68 35-38 -
б)
Рисунок 2 - Объемы лесозаготовок в России (а) и Красноярском крае (б) в 1900-2009 годах (по официально опубликованным данным)
Таким образом, Красноярский край является одним из лидеров по объемам лесозаготовок в России.
Стоит отметить, что неотъемлемой частью процесса лесозаготовок является образование отходов, объемы которых напрямую зависят от объемов лесозаготовительных работ.
В данной работе представлен расчет возможного количества отходов лесозаготовок по лесничествам Красноярского края.
Объем порубочных остатков получен в виде усредненного процентного отношения от общего объема заготавливаемой в Красноярском крае древесины.
В общем случае объемы порубочных остатков зависят от породы, характеристик древостоев по лесорастительным зонам (по широте) и технологии лесосечных работ. Такая уточненная методика расчетов приведена в источнике (Вторичные...,1983). Однако ее использование невозможно в связи с большим объемом необходимых данных, которые варьируют в широких пределах в зависимости от регионов заготовки, применяемых технологий лесопромышленных фирм.
В конце 70-х, начале 80-х годов прошлого столетия Минлеспромом была разработана отраслевая методика определения количества лесосечных отходов, в основе которой лежала методика, изложенная в работе (Вторичные ...,1983).
Исходными данными для расчета лесосечных отходов послужили площади лесхозов Красноярского края с ежегодными объемами лесопользования, представленные департаментом природных ресурсов и лесного комплекса администрации Красноярского края.
Средние запасы насаждений и породный состав по Красноярскому краю были взяты из материалов, представленных в источнике (Соколов, 1997).
Средние величины диаметров и объемов стволов, а также среднее значение плотности древесины принимались в соответствии с данными, приведенными в работах (Баценко, 1974; Соколов, 1997) для насаждений с разрядами высот 4, 5.
В соответствии со справочными таблицами (Вторичные...,1983), данные для расчета объема лесосечных отходов представлены в таблице 2.
Итоговые данные по отходам лесосечных отходов представлены в таблице 3.
Таблица 2 - Исходные данные для расчета объема лесосечных отходов
Порода Средний диаметр ствола, см Средний объем ствола, м3 Масса кроны, кг, на 1 м3 древесины Средняя плотность, т/м3
Сосна 32,1 1,03 122,0 0,81
Ель 23,3 0,47 203,0 0,80
Лиственница 31,9 1,00 120,0 0,95
Кедр 33,4 1,20 234,6 0,81
Пихта 23,4 0,43 149,0 0,80
Береза 30,0 1,03 194,0 0,85
Осина 30,0 1,03 150,0 0,75
Таблица 3 - Количество образующихся отходов лесозаготовок по лесничествам Красноярского края
№ Лесничество Расчетная лесосека, тыс. м3 Всего заготовлено, тыс. м3 Общая масса кроны, т Объем древесной массы отходов, тыс. пл. м3
1 2 3 4 5 6
1 Таймырское - - - -
2 Туруханское 15,4 15,4 2596,83 3,18
3 Эвенкийское 3953,9 25,4 4283,08 5,25
4 Байкитское 2975,2 89,4 15075,08 18,49
5 Тунгусско- Чунское 2823,7 360,2 60738,73 74,48
6 Борское 2036,7 86,5 14586,06 17,89
7 Нижнее- Енисейское 2635,0 238,7 40250,79 49,36
8 Североени- сейское 4453,2 219,1 36945,74 45,30
9 Енисейское 5242,9 990,1 166955,61 204,73
10 Мотыгин- ское 3714,8 785,7 132488,66 162,46
11 Терянское 1593,1 544,7 91850,04 112,63
12 Гремучин- ское 2608,0 1169,0 197122,63 241,72
13 Хребтовское 1726,6 560,1 94446,86 115,81
14 Кодинское 6159,2 3131,7 528082,91 647,56
15 Манзенское 747,0 186,6 31465,43 38,58
16 Богучанское 551,1 146,9 24771,01 30,38
17 Невонское 1250,1 979,3 165134,46 202,49
18 Чунское 2187,3 657,4 110854,08 135,93
19 Тюхтетское 1365,8 58,9 9932,01 12,18
20 Таежинское 1709,4 370,8 62526,15 76,67
21 Пировское 826,1 286,7 48344,79 59,28
22 Казачинское 824,3 253,8 42797,03 52,48
23 Усольское 1690,9 243,0 40975,88 50,25
24 Абанское 585,7 74,1 12495,11 15,32
25 Долгомос- товское 407,8 153,3 25850,21 31,70
26 Большемур- тинское 1093,7 287,2 48429,10 59,39
27 Дзержинское 528,2 313,3 52830,21 64,78
28 Боготоль- ское 54,2 34,8 5868,15 7,20
29 Больше- улуйское 245,3 28,8 4856,40 5,96
30 Ачинское 395,9 30,9 5210,51 6,39
31 Козульское 869,2 224,8 37906,90 46,48
32 Емельянов- ское 482,0 86,0 14501,75 17,78
33 Сухобузим- ское 519,5 124,8 21044,40 25,81
34 Рыбинское - - - -
35 Канское 243,5 94,9 16002,51 19,62
36 Иланское 377,6 87,1 14687,24 18,01
37 Тинское 215,4 31,9 5379,14 6,60
38 Пойменское 106,3 45,8 7723,03 9,47
39 Шарыпов- ское 88,1 1,7 286,66 0,35
40 Назаровское 115,0 33,6 5665,80 6,95
41 Мининское 59,9 9,7 1635,66 2,01
Окончание таблицы З
1 2 3 4 5 6
42 Краснояр- ское 203,9 54,9 9257,51 11,35
43 Маганское 176,S 27,5 4637,19 5,69
44 Уярское 259,2 75,1 12663,74 15,53
45 Ирбейское 1042,2 69,6 11736,30 14,39
46 Ужурское 106,7 6,0 1011,75 1,24
47 Балахтин- ское 365,6 33,S 5699,53 6,99
4S Даурское 750,4 35,1 5918,74 7,26
49 Манское 52S,1 154,4 26035,70 31,93
50 Верхнеман- ское 305,4 S5,4 14400,5S 17,66
51 Саянское 269,9 29,6 4991,30 6,12
52 Новоселов- ское 27S,2 7,9 1332,14 1,63
53 Красноту- ранское S,7 3,9 657,64 0,81
54 Идринское 6S0,7 103,0 17368,38 21,30
55 Кизирское 723,3 47,S 8060,28 9,88
56 Курагинское 1167,2 101,6 17132,30 21,01
57 Минусин- ское 12,1 246,7 41599,79 51,01
5S Каратузское 954,0 19,9 3355,64 4,11
59 Ермаковское 409,7 93,0 15682,13 19,23
60 Саяно- Шушенское 211,6 93,S 15817,03 19,40
61 Усинское 301,9 64,2 10825,73 13,27
Ит 66232,6 14415,3 2430779,96 2980,72
ог о
К перспективным направлениям использования отходов лесозаготовительного производства в Красноярском крае, можно отнести следующие:
1. Выпуск различных видов биотоплива (использование энергии биомассы):
• Древесные топливные гранулы (пеллеты) -твердое биотопливо получаемое из отходов деревообработки. Представляют собой прессованные цилиндры диаметром 4-10 мм, длиной 2-5 см, переработанные из высушенных остатков отходов лесоперерабатывающего производства: древесные опилки, стружка, кора, ветки и т.д.
• Древесные топливные брикеты - твердое биотопливо получаемое из опилок древесины. Представляют собой прессованные цилиндры диаметром 30-50 мм, длиной 100-150 мм. Имеют широкое применение и могут использоваться для всех видов топок, котлов центрального отопления, котлов на дерево и пр., отлично горят в каминах и печках, грилях и пр.
• Биомазут - жидкое биотопливо, производится по непрерывной технологии из щепы, коры, кусковых отходов после предварительного их измельчения. При этом более 10 % от биомассы абсолютно сухой древесины получается биомазута и около 25-30 % древесного угля. Является эффективным заменителем дизеля, тяжелой нефти, легкой нефти, а также природного газа для использования в паровых котлах, применяемых в промышленности и для отопления жилых районов.
• Биодизель - жидкое биотопливо, производится путем переэтерификации растительных жиров со спиртом в присутствии катализатора. Продукты реакции - моноэфиры: метиловые эфиры жирных
кислот (биодизель) и глицерин (используется в производстве мыла и в фармакологии). В Европе и США метиловые эфиры жирных кислот (Fatty Acid Methyl Esters - FAME), рапсового масла (Rape Methyl Ester -RME) и соевого масла (Soybean Methyi Ester - SOME) уже используются в качестве альтернативных дизельных топлив и добавок к нефтепродуктам.
• Биоуголь - это твердый углеродный продукт, полученных из древесных отходов методом пиролиза. Относится к продуктам лесохимии. Используется в качестве восстановителя в производстве кристаллического кремния, в качестве сырья при получении активных углей.
• Древесноугольные топливные брикеты - это твердый углеродный продукт, образующиеся при прессовании древесноугольной мелочи со связующим. Относится к продуктам лесохимии. Используется в качестве бытового топлива в каминах, печах, банях и т.д.
• Активный древесный уголь - это твердый углеродный пористый продукт, являющийся адсорбентом. Относится к продуктам лесохимии. Используется при очистке от примесей растворов и газовых сред. Образуется при обработке древесного угля газообразным активирующим агентом при S00-950 °С. Древесные активные угли - высокопористые углеродные материалы, способные путем адсорбции примесей очищать жидкие и газообразные среды с высокой степенью очистки.
• Биогаз - смесь газов, выделяющихся в процессе анаэробного брожения отходов лесопиления (его основные компоненты: метан (СН4) - 55-70 % и углекислый газ (СО2) - 2S-43 %, а также в очень ма-
лых количествах другие газы, например - сероводород (Н28). Анаэробный процесс протекает при температуре от +35 до +45 °С без доступа кислорода. В этих условиях, под действием имеющихся в биомассе бактерий, древесные отходы разлагаются с выделением следующих веществ:
- метан - 60-70 %;
- углекислый газ - 30-40 %;
- небольшое количество сероводорода - 0-3 %;
- примеси водорода, аммиака и окислов азота;
- органическая масса.
2. Выпуск древесных композиционных плитных материалов:
• Древесностружечные плиты (ДСтП) - это листовой композиционный материал полученный из древесных частиц (преимущественно стружки) и связующего методом горячего прессования (ГОСТ 10632-89 Плиты древесностружечные. Технические условия).
• Ламинированная древесностружечная плита (ЛДСтП) изготавливается по самым высоким стандартам из лучших материалов. Для облицовывания поверхности используются пленка для ламинирования. При получении ламинированных древесностружечных плит (ЛДСтП) ДСтП облицовывают синтетическими материалами или текстурными бумагами, пропитанными синтетическими смолами.
• Древесноволокнистаях плита (ДВП) - листовой композиционный материал, полученный из древесного волокна с добавлением связующего методом горячего прессования или сушки ковра.
• Древесностружечная плита из плоской ориентированной стружки (ОСП или 08Б) - листовой композиционный материал с крупноразмерной стружкой, за счет этого плиты характеризуются повышенной прочностью и являются заменителем фанеры в строительстве.
• Облегченная ячеистая плита - особый вид ячеистых материалов, используемый при изготовлении легких и жестких конструкций в виде панелей различного назначения. Из всех конструкционных материалов такие панели обеспечивают одно из са-
мых высоких соотношений «прочность/масса» и «жесткость/масса».
3. Выпуск продукции на основе измельченной древесины:
Древесная мука - мелкий сыпучий продукт, получаемый сухим механическим размолом древесных стружек (ГОСТ 16361-87 Мука древесная. Технические условия).
4. Выпуск плитных материалов на основе неорганических связующих:
• Арболит - строительный материал, разновидность ячеистых бетонов. По совокупности своих технических характеристик арболит признан специалистами одним из лучших строительных материалов, с высокими энергосберегающими свойствами (ГОСТ 19222-84 Арболит и изделия из него. Общие технические условия).
• Гипсостружечная плита (ГСП) обладает лучшими звукопоглощающими и теплоизоляционными качествами, более технологичны в применении, так как их можно резать, сверлить и обрабатывать обычными инструментами как обычные плиты.
• Цементно-стружечная плита. Представляет собой крупноформатный, прочный, листовой материал, производимый из специально изготовленной тонкой стружки, служащей заполнителем, а также портландцемента, применяемого в качестве вяжущего и химических добавок-минерализаторов (ГОСТ 2681686 Плиты цементностружечные. Технические условия).
5. Выпуск лесохимической продукции:
Биологически активные вещества - это жизненно
необходимые вещества для животных и растительных организмов. К ним относятся высокомолекулярные биоорганические соединения такие, как белки, ферменты, углеводы и низкомолекулярные биорегуляторы: липиды, стерины, витамины, антибиотики, терпе-новые соединения и др. Источником всех перечисленных соединений может служить растительное сырье, в том числе древесная зелень хвойных пород (табл. 4). Получаемые на основе этого сырья продукты содержат биологически активные вещества.
Таблица 4 - Продукты переработки хвойной зелени
Продукты переработки древесной зелени Нормативно-техническая документация на продукцию
1. Хвойная хлорофилло-каротиновая паста ГОСТ 21802-84
2. Хвойный воск ОСТ 56-65-82
3. Масло эфирное хвойное - сырец ТУ 56-258-85
4. Хвойный провитаминный концентрат ОСТ 56-32-85
5. Паста бальзамическая хвойная ОСТ 56-58-83
6. Хлорофиллин натрия хвойный ОСТ 56-33-85
7. Зелень древесная ГОСТ 21769-84
8. Пихтовое масло ОСТ 13221-86, ГОСТ 2290-76
9. Витаминная мука ГОСТ 13797-84
10. Кормовая мука ГОСТ 16361-87
Развитие направлений полного и комплексного использования древесного сырья является приоритетным направлением развития лесной отрасли России. Для этого в настоящее время создается необходимая основа государственной поддержки таких предприятий, как на законодательном, так и на
экономическом уровне. Однако развитию массового использования отходов и низкосортного сырья мешают следующие причины: концентрация сырья происходит на значительном удалении от возможных центров использования, большие транспортные издержки, энергоемкость производственных про-
цессов, сложность технологических циклов и т. д. Наряду с этим, на выбор рационального направления использования низкокачественной древесины и отходов зависит от следующих факторов: характеристика древостоев, наличие потенциальных потребителей в пределах экономически транспортной доступности, возможность строительства и расширения мощностей и т.д. Обозначенные причины в сочетании с другими проблемами лесопромышленного комплекса (невысокая рентабельность, большой износ мощностей и др.), делают невозможным осуществление проектов по внедрению безотходных производств, основанных на комплексном использовании заготавливаемого сырья, без государственной поддержки. Все это взаимосвязано с задачами устойчивого лесопользования, экономической эффективностью и решением экологических задач, что в значительной степени зависит от энергетической и экологической политики, как отдельного региона, так и государства в целом.
ВЫВОДЫ
Таким образом, с учетом всех приоритетных инвестиционных проектов Красноярского края и учитывая, существующие объемы заготовки древесины на территории Красноярского края и имеющиеся мощности по переработке древесных отходов, можно сделать вывод, что дефицит мощностей составляет около 70 %. Необходимо добавить, что предприятия по глубокой переработке и использованию отходов сосредоточены в основном в районе двух крупных центров деревообработки (Красноярский и Лесосибирский промузлы) и ориентированы
на выпуск следующей продукции: целлюлознобумажная продукция, плитное производство (ДВП, ДСП, МДФ) и топливные гранулы (пеллеты). Что, на наш взгляд, не приведет к использованию и вовлечению в производство значительной части образующихся отходов. Поэтому необходимо рассмотреть в качестве конкурирующих вариантов и другие, перечисленные ранее, варианты использования древесной массы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Баценко, А. А. Диаметры насаждений и параметры лесных машин / А.А. Баценко // Лесная промышленность. - 1974. - № 2. - С. 27-31.
Вторичные материальные ресурсы лесной и деревообрабатывающей промышленности. Образование и использование: Справ. / В.С. Васильев [и др.]. - М.: Экономика, 1983. - 223 с.
Лесная биоэнергетика: учеб. пособ. / Под ред.
Ю.П. Семенова. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. -348 с.
Лесной план Красноярского края. - Утв. указом Губернатора края от 26.12.2008 г. № 219-уг.
Развитие деятельности по заготовке и переработке древесины. Отраслевая программа на 2007-2017 годы. -Красноярск, 2007. - 209 с.
Сайт Администрации Красноярского края. - Режим доступа: www.krskstate.ru Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления. - Утв. зам. председателя Государственного комитета РФ по охране окружающей среды 07.03.1999 г.
Соколов, В. А. Основы управления лесами Сибири / В.А. Соколов. - Красноярск: изд-во СО РАН, 1997. -308 с.
Поступила в редакцию 21 августа 2009 г. Принята к печати 13 октября 2010 г.
- ■
г • Т..
Дитрих В.И. и др., «Оценка обьемов и возможные пути...», с. 346-351 Рисунок 1. Типичная картина накопления отходов лесозаготовок и лесопиления
» ■ ’■'лг** •*'' ГУ'4* -* \
-.Г {)ГЯк<-'%^3’Л7я й*г> ^
Лоскутов Р.И. «Роль способов подготовки почвы...», с. 273-274.
Рисунок 2. А - Площадка, созданная бульдозером на вырубке через 10 лет после посадки. Уход не проводился; Б - Площадки, созданные бульдозером на вырубке через 19 лет после посадки кедра. Уход не проводился; В - Свободно растущий кедр на площадке с удалённой дерниной размером 1,5 х 1,5 м в 19-летнем возрасте. Уход не проводился; Г - . Площадка, созданная бульдозером на вырубке. Снято на пятый год после подготовки почвы. Уход не проводился
