АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА

ANALYSIS OF METHODS OF RECYCLING WASTE FROM WOODWORKING PRODUCTION

Maria Smirnova

student, Department of IUK7 "Ecology and industrial safety", Kaluga branch of Moscow State Technical University named after N.E. Bauman,

Russia, Kaluga

Maria Morozenko

scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of IUK7 "Ecology and Industrial Safety", Kaluga branch of Moscow State Technical University named after N.E. Bauman,

Russia, Kaluga

АННОТАЦИЯ

В деревообрабатывающей промышленности часто встаёт вопрос утилизации и переработки древесных отходов для экологического и экономического блага. Поэтому в данной статье рассматриваются основные методы переработки отходов деревообрабатывающего производства, а также применение вторичной продукции в различных сферах жизнедеятельности.

ABSTRACT

In the woodworking industry, the issue of recycling and recycling of wood waste for environmental and economic benefit often arises. Therefore, this article discusses the main methods of recycling waste from woodworking production, as well as the use of secondary products in various spheres of life.

Ключевые слова: древесные отходы; переработка; биологический, механический, химический методы деревообработки.

Keywords: wood waste; recycling; biological, mechanical, chemical methods of woodworking.

Древесина на сегодняшний день является восполняемым природным ресурсом. Но для полного восстановления лесных насаждений необходимо много лет, что сокращает общее количество доступных ресурсов. Переработка древесины включает в себя два основных этапа: изготовление основного изделия и обработку образующихся отходов. Использование остатков производства, составляющих до половины всего поступающего сырья, позволит рационально расходовать древесные ресурсы планеты.

«Выбор наиболее эффективного способа использования отходов деревообработки зависит от типа производства, его объёма, номенклатуры и количества образующихся отходов, а также от условий транспортирования и сбыта продукции» [1, с. 14].

Отходы древесины можно переработать несколькими способами: биологическим, химическим, механическим. Выбор технологии обусловлен профилем предприятия по выпуску продукции из вторсырья. Например, одни производят упаковочную бумагу, другие канифоль, иные занимаются брикетированием опилок.

Биологический метод применяется для низкосортного вторичного сырья: гнилые и больные части деревьев. Компостирование считается экологически безопасным и экономически эффективным способом переработки отходов деревообрабатывающей промышленности.  А чтобы ускорить данный процесс часто используют микроорганизмы, которые способствуют брожению. Реакция проходит за счёт микробиологического синтеза. В результате переработки получают следующие вторичные продукты: белковые кормовые дрожжи, этиловый спирт, альдегиды, фурфурол, ксилит.

Микробиологический синтез (ферментация) – промышленный способ получения химических соединений и продуктов (тех же кормовых дрожжей). Осуществляется благодаря жизнедеятельности микробных клеток. Продукция используется в нефтехимии, фармацевтике, сельском хозяйстве и других сферах.

Механический метод применяется на крупных и небольших предприятиях в качестве простейшей утилизации древесных отходов. Механическая обработка заключается в разрыве древесных волокон, их дроблении и измельчении с помощью пильных, строгальных, фрезеровальных станков и инструментов. Остатки производства такие как: горбыль, щепу, кору, ветки, пни, старые доски и прочие, – дробят в однородную массу. Древесина превращается в опилки, стружку и пыль, что позволяет изготавливать из них древесные плиты (ДСП, ДВП), пеллеты, брикеты, которые получают прессованием.

Химический метод – самый сложный способ обработки древесных отходов. «Он используется на крупных перерабатывающих предприятиях, например, целлюлозно-бумажных или химических. Данная методика включает несколько технологий, выбор которых зависит от вида конечной продукции, сорта дерева и состояния остатков» [4]. Основными химическими методами переработки древесины являются: пиролиз, гидролиз и газификация.

Пиролиз – это переработка древесных отходов в жидкое и твёрдое топливо, газ, фенолы и другие химические соединения, основанная на принципе термодеструкции древесных составляющих: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Технология заключается в нагреве сырья при температуре 450°С без доступа воздуха, в результате чего оно распадается на газ, жидкость и твёрдый остаток. Процесс пиролиза состоит из нескольких этапов: измельчение и просушка сырья; пиролиз; охлаждение древесного угля и его стабилизация, чтобы исключить вероятность самовозгорания; конденсация в процессе пиролиза. В результате пиролиза древесных отходов получают: древесный уголь, который используют в качестве топлива, удобрений, в системах фильтрации, в металлургии и в химическом производстве; древесный спирт (метанол), который используют в химической промышленности; горючие газы, которые используют на котельных в качестве энергии для поддержания пиролиза.

«Гидролизом древесины называют процесс взаимодействия полисахаридов (клетчатка) с водой в присутствии катализаторов (концентрированная серная или соляная кислота), в результате которого полисахариды распадаются на моносахариды (молекулы глюкозы)» [2, с. 49]. Большое влияние на скорость процесса гидролиза оказывает степень измельчения древесины. Чем меньше размер частиц, тем глубже и быстрее идёт гидролиз. Получаемые в результате гидролиза древесины сахара могут быть выделены в кристаллическом виде, но в большинстве случаев они подвергаются дальнейшей химической переработки для получения этилового спирта, кормовых дрожжей и других продуктов.

Газификация древесных отходов происходит в результате термической переработки отходов деревообработки в газогенераторах. Работа газогенератора основана на процессе превращения твердого топлива в газ. Преобразование протекает под воздействием высоких температур (до 450...550 °С) без доступа воздуха либо в процессе горения при недостатке воздуха. В реакторной зоне происходят термохимические реакции, которые и приводят к образованию древесного газа.

«Из 1 кг щепы древесины получают около 2,5 м³ газа с теплотой сгорания 900–1200 Ккал/Нм³. Таким образом, эффективность газификации достигает 85-90%» [3, с. 778]. Удобное применение древесного газа и большой процент производительности делает газификацию более эффективным и чистым процессом, чем сжигание.

Продукция, полученная химическими методами переработки отходов деревообрабатывающей промышленности, используется в производстве упаковочной бумаги, лакокрасочных материалов, на фармацевтических и парфюмерных фабриках.

Таким образом, описанные методы переработки древесных отходов обладают своими преимуществами и недостатками. Для каждого случая необходимо рассматривать большое количество факторов, влияющих на выбор того или иного метода переработки или даже комбинировать их для более эффективного рециклинга отходов деревообрабатывающего производства.

Список литературы:

1. Кислицына С.Н. Способы переработки отходов деревообрабатывающей промышленности: учеб. пособие по направлению подготовки 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств»/ С.Н. Кислицына, И.Ю. Шитова. – Пенза: ПГУАС, 2016. – 140 с.
2. Михайлов Г.Н. Пути улучшения использования вторичного древесного сырья: Сб. науч. Тр. – М.: ВНИПИЭИ леспром, 1988. – 222 с.
3. Kozlov A., Svishchev D., Marchenko O.V., Solomin S., Shamansky V., Keiko A. Development of s multi-stage biomass gasification technology to produce quality gas. 25th European Biomass Conference. Proceedings of the International Conference. Stockholm, June 12-15, 2017. P. 776—781.
4. Переработка древесных отходов: способы и проблемы // Журнал «Лесной комплекс», федеральный журнал для руководителей и специалистов предприятий ЛПК России. [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: https://forestcomplex.ru/ (дата обращения: 01.06.2024)