1.7. Переработка отходов заготовки и использование растительного сырья

Процессы фотосинтеза в природе, происходящие из года в год, приводят к созданию примерно 200 млрд. тонн органического сырья (биомассы), что более чем в 20 раз превышает суммарную добычу угля, нефти и газа. Значительная часть этого количества биомассы приходится на древесину, однолетние сельскохозяйственные растения.

На одного жителя России в среднем приходится 3,88 га лесных насаждений и 341 м³ запасов древесины, при общей площади лесного фонда (четвертая часть всех лесов земного шара, в том числе половина хвойных) - примерно 910 млн. га и запасах древесины - около 80 млрд. м³.

До 2000 различных продуктов, получаемых из древесины, используются человеком. Среди потребителей древесины: деревообрабатывающая, целлюлознобумажная, строительная, топливо - энергетическая, химическая, горнодобывающая промышленность и сельское хозяйство. Из общего количества заготовки в СССР (ежегодно около 400 млн. м³) около половины (более 150 млн. м³) не утилизировалось и являлось обременительными отходами.

Примерно такое же количество древесины превращалось в отходы (опилки, стружки). Мероприятия, связанные с проблемой отходов древесного и другого растительного сырья, можно разделить на две основные группы направленные:

1. На предотвращение их образования.

2. На утилизацию имеющихся и образующихся отходов.

Дробленые отходы растительного сырья (опилки, стружки) в виде заполнителя часто вместе с песком в смеси с минерально – вяжущими материалами (портландцемент, гипс), водой и иногда химическими добавками, играющими роль минерализаторов и ускорителей твердения цементов (например CaCl₂, Al₂ (SO₄)₃ с Ca(OH)₂ и др.), служат для получения арболита, образующегося в результате твердения смеси перечисленных ингредиентов. Расход заполнителя составляет 160-250 кг/м³. Сырьевую смесь арболита, представляющую собой легкий бетон (объемная масса 400-700 кг/м³), формуют в виде плит блоков, панелей и др. Например, для изготовления строительных перегородок используют арбозолобетон, на получение 1м³ которого расходуют 0,8 м³ увлажненных опилок, 0,4 м³ золы, 0,16 м³ известкового теста, 0,3 м³ воды и 185 кг цемента.

Отходы растительного сырья можно эффективно использовать в качестве выгорающих добавок, вводимых в сырьевые смеси при производстве строительного керамзита, керамического кирпича.

1.7.1 Утилизация отходов древесины

Отходы древесины образуются на всех стадиях ее обработки – от рубки леса (ветки, щепа) до получения столярных изделий из нее (опилки, стружка). Древесные отходы могут классифицироваться по породам древесины (хвойные, лиственные), по ассортименту исходного сырья (отходы пиломатериалов, древесины); по влажности (сухие – до 15%, влажные – 31% и выше), по структуре (кусковые крупные, кусковые средние, стружка), по стадийности обработки (отходы первичные и вторичные).

Количество отходов деревообрабатывающих производств в большой степени зависит от качества поставляемого сырья, типа и размера изготавливаемой продукции, техновооруженности предприятия и его мощности. Количество отходов, образующихся, например, на мебельных фабриках, составляет от 45% до 63% исходного сырья (пиломатериалов, фанеры).

Одним из основных методов переработки и утилизации древесных отходов является получение искусственной древесины – прочного материала, который обрабатывается резаньем и отливается в формы и штампуется. Его объемная масса в зависимости от метода получения находится в пределах 0,4-1,4 кг/м³. По способу получения искусственная древесина может быть объединена в следующие группы:

Древесно-цементные массы. При их производстве древесная мука (размельченная до структуры муки древесина), опилки, стружки и.т.д. связывается посредством каких-либо цементных или связующих веществ. Так, смесь магнезиального цемента с опилками, мелкой стружкой, асбестом и другими компонентами дает ксилолит. Древесно-цементные массы изготавливаются в виде плит и употребляются, главным образом, в строительстве.

Древесно-стружечные плиты. (ДСП) – древесные материалы, изготовляемые горячим прессованием древесных частиц стружки со связующими веществами (например, мочевино- и фенолформальдегидными смолами). По способу прессования ДСП различают: плоского прессования и экструзионные, т.е. получаемые выдавливанием. ДСП выпускаются облицованными и необлицованными шпоном, синтетической пленкой. Применяют в мебельной промышленности, строительстве и других отраслях.

Древесно - слоистые пластики – материал, получаемый горячим прессованием из древесного шпона, пропитанного синтетическими термопластичными смолами. При объемной массе 1200-1400 кг/м³ древесно-слоистые пластики обладают высокой прочностью на изгиб (150-300 МПа.), твердостью и химической стойкостью, легко поддаются механической обработке. Из них изготавливают подшипники, зубчатые колеса, электроизолирующие прокладки и др. В строительстве применяют в качестве конструкционного и облицовочного материала.

Древесно – волокнистые плиты (ДВП). Древесину (опилки щепа) измельчают механическим, термомеханическим или химико-механическим путем до тонкого волокна. Есть два способа производства ДВП: мокрый – без добавки связующего вещества и сухой – с добавлением 4-8% синтетической смолы. Для повышения механической прочности, а также стойкости против воды, огня, насекомых и микробов в состав плит вводят смолы, антисептики и др. вещества. После отлива плиты сушат. Различают пять основных групп ДВП: изоляционные, изоляционно–отделочные, полутвердые, твердые и сверхтвердые. ДВП применяют в строительстве для теплоизоляции кровли, стен, перекрытий, для отделки помещений, в мебельной промышленности.

Массы, получаемые пьезометрической обработкой древесины (опилок, щепы, древесной муки и пр.). Древесину подвергают водному гидролизу, после чего прессуют в прессформах под давлением 50-80 МПа при температуре 200-250 ⁰C. Из подобных материалов наиболее известен баркслаит – твердая масса черного света с блестящей поверхностью. Выпускается в виде прессованных изделий (шкивы, ручки, панели, тормозные колодки и пр.). Техническую щепу используют в качестве сырья при производстве сульфитной и сульфатной целлюлозы, полуфабриката тарного картона, гидролизного спирта и кормовых дрожжей.

Чистые еловые опилки и стружки деревообрабатывающих цехов считаются лучшим сырьем для изготовления древесной муки, употребляемой в качестве наполнителя в производстве фенольных пластмасс, линолеума, взрывчатых веществ и пьезотермопластиков.

Брикетирование древесных отходов улучшает их свойства при использовании в качестве органического топлива. Из древесины можно получать горючий газ. Сосновая стружка является хорошим фильтрующим материалом и применяется для доочистки нефтесодержащих сточных вод в кассетных фильтрах отстойниках. Сорбционная способность – 0,1 г на 1 г опилок (стружки). Загрузка фильтров может быть как целиком из стружки, так и комбинированной – керамзит и стружка. Другие опилки применяют как вспучивающие и выгорающие материалы в производстве керамзита. Разработана технология получения осахаренных кормов для животноводства.