Лесозаготовка: воздействие на окружающую природную среду отходов древесины

    К настоящему времени синтезировано  и выделено из природного сырья более 6 млн. веществ, к которым ежегодно прибавляется около 200 тыс. новых химических соединений. Часть их вовлекается в биологический круговорот и оказывает влияние на биосферу. В процессе хозяйственной деятельности человека ежегодно выбрасывается в атмосферу около 4 млрд. загрязняющих веществ. К наиболее распространенным газообразным загрязняющим веществам относятся окислы серы, азота, углерода, соединения фтора, хлора, некоторые углеводороды и фотохимические окислители (озон, пероксиацетилнитрит). Кроме газов, в атмосфере содержатся частицы сажи и пыли. Только в результате сжигания угля в атмосферу поступает около 120 млн. т золы в год, а вместе с остальными видами пыли — 200—300 млн. т. Серьезными источниками загрязнения являются также пестициды и различные дефолианты. В современном мире около 40% вредных выбросов в атмосферу поставляет энергетика и около 20%—транспорт (примерно 55% транспортного загрязнения атмосферы городов в мире дают автомобили).

    Охране  воздушного бассейна, сохранению благоприятного состояния атмосферного воздуха  в нашей стране придается большое значение. Правовой основой защиты атмосферы от загрязнения в РФ является Закон РФ об охране атмосферного воздуха, Основы законодательства РФ о здравоохранении и другие законодательные акты (правительственные постановления, государственные стандарты, нормы и другие документы).

  Реализация  планов по охране от загрязнения атмосферного воздуха позволила сократить поступление вредных примесей в воздушный бассейн городов и промышленных центров более чем на 20%. Введены в действие сотни различных установок, обеспечивающих улавливание и обезвреживание вредных веществ, выделяемых в атмосферу промышленными предприятиями и другими источниками загрязнения.

    В 1983 г., несмотря на значительный рост объемов  промышленного производства, общее количество вредных веществ, поступающих в воздух от стационарных источников загрязнения, сократилось почти на 9 млн. т по сравнению с 1975 г. За этот же период улавливание и обезвреживание вредных веществ увеличилось с 65 до 75%. Многое делается по утилизации сернистого ангидрида на промышленных предприятиях, внедрению организационно-технических  мероприятий,  направленных  на   снижение загрязнения. 
 
 

3. Возможность извлечения какого-то вторичного ресурса.

    Древесные ветки, покрытые хвоей и листьями, образующиеся при рубках главного пользования и ухода за лесом, считаются худшими из лесных отходов и практически полностью уничтожаются.

    Между тем, в живых клетках дерева содержится много биологически активных веществ: витамины, ферменты, гормоны, антибиотики, а также белки,  жиры, углеводы и прочие вещества, пригодные для лечебных, пищевых и кормовых целей. Ядовитых или вредных веществ в наших наиболее распространенных древесных породах не обнаружено. В весовом отношении листва, хвоя, молодая кора составляет небольшую долю, но по стоимости содержащихся в них веществ они не уступают строительным материалам и целлюлозе. Например, в кроне дерева содержится приблизительно годовая норма важнейших витаминов, необходимых для одного человека. Вещества, образующие древесную зелень, разделяют по производственным признакам на 4 группы: зольные; водорастворимые органические вещества; растворимые в органических растворителях; нерастворимые в воде и органических растворителях. В золе сосновой хвои содержится калий, кальций, фосфор, меньше натрий, магний, железо, марганец, кремний. К водорастворимым органическим веществам относятся дубители, горечи, углеводы, витамин С и др. К растворимым в органических растворителях веществам относятся пигменты: зеленые (хлорофилл а и в) и желтые (каротиноиды). Нерастворимая в воде и органических растворителях часть хвои состоит, в основном, из целлюлозы, гимицеллюлоз.

    С экономической точки зрения важно, чтобы переработка древесных  отходов и сырье велось в соответствии с основным технологическим процессом лесозаготовок.

    Хвойная мука – ценный продукт для скармливания животным в виде добавок к основным кормам. Самое ценное, что содержится в хвойной муке – это каротин. Хвоя по содержанию белка и безазотистых экстрактных веществ превосходит даже травы. Кроме того она богата витаминами и важными микроэлементами для жизнедеятельности организма животных (кобальт и марганец) см.табл.1.

    Для изготовления муки используют сельскохозяйственную кормовую дробилку. Обрубка сучьев производится на промежуточной площадке, находящейся на некотором расстоянии от верхнего склада, или на волоке. Сучья с хвоей отправляют автомашинами на заводы витаминной муки или хлорофилло-каротиновой пасты. Для лучшего сохранения витаминов и питательных веществ в зеленой массе нужно ускорить ее сушку. При сушке на открытом воздухе теряется до 50% общего количества питательных веществ и 65-95% витаминов, находящихся в зеленой массе. При искусственной сушке в течении 5-30 сек. Витамины сохраняются на 65-95%.хвойная хлорофилло-каротиновая паста представляет собой лечебный препарат, технология производства которая разработана сотрудниками Ленинградской лесотехнической академии им. С.М. Кирова.

    Таблица 1.

    Хлорофилло-каротиновая паста – поливитаминофитонцидный препарат сложного состава и широкого круга действия. Применяется для лечения ожогов, обморожений, язв, кожных и гинекологических заболеваний; в ветеринарии (для борьбы с яловостью коров), для активации косметической продукции. Хвойная хлорофилло-каротиновая паста является ценным медицинским препаратом, поэтому технология ее строго регламентируется. Лечебные свойства пасты объясняются наличием в ней большого количества биологических активных веществ. Хвойную хлорофилло-каротиноваую пасту получают при экстракции смолистых веществ хвои бензином и обработке их водным раствором щелочи.

    Свежую  сосновую (еловую) лапку или их смесь  подают на вагонетках, размельчают  на вальцах для ускоренного проникновения  растворителя в хвою. Это делают перед экстракцией. Экстрактор представляет собой цилиндрический аппарат с крышкой, внутренним холодильником и ложным дном, под которое подведен барбатер острого пара и змеевик глухого пара. Хвойная лапка загружается на ложное дно аппарата. На ее поверхность кладется охлаждающий элемент – внутренний холодильник, представляющий собой полую чечевицу, через которую пропускают холодную воду.

    Чечевица  соединена со штуцерами крышки (для ввода и вывода воды) брезентовыми шлангами, на которых она свободно висит. При экстракции чечевица лежит на поверхности экстрагируемой хвои и опускается вместе с ней при ее усадке. После загрузки в экстрактор хвои крышку последнего закрывают и из бака при помощи насоса качают бензин (на 1 м³ размельченной хвои 70-80 л). Его наливают столько, чтобы он заполнил пространство под ложным дном . не соприкасаясь с лапкой. Растворитель (бензин) во время экстракции кипит, пары его поднимаются, проникая сквозь слой лапки, конденсируются при соприкосновении с охлаждающим элементом и верхним слоем хвои, соприкасающимся с чечевицей. Стекающая флегма извлекает из хвойной лапки растворимые вещества. Процесс экстракции длится 3,5 часа, после чего прекращают нагрев аппарата (отключают глухой пар) и подачу воды в охлаждающий элемент – внутренний холодильник. Когда вся жидкость в экстракторе стечет в нижнюю часть, открывают нижний клапан для стока экстракта смолистых веществ в бак-фильтр. Из бака-фильтра продукт смолистых веществ спускается в испаритель для экстракта – перегонный куб. (см. приложение рис.1)

    Использование лесных ресурсов будет неполным без  реализации коры деревьев. Не менее 3% полезного  сырья из кубомассы деревьев можно взять за счет использования коры различных пород деревьев. Дубильные вещества содержаться в коре ели и ивы, смолистые – в коре березы, волокна липовой коры находят широкое применение в промышленности. Еловая и ивовая кора являются ценным сырьем для производства дубильных экстрактов. Для заготовки еловой коры используют период сокодвижения в дереве. Липовая кора – это исходное сырье для выработки мочала и товарного луба. Березовая кора используется для изготовления дегтя.

    Изготовление теплоизоляционных материалов из коры. Изыскание теплоизоляционных материалов является в настоящее время важной проблемой для промышленности, так как ни один из применяемых материалов не отвечает техническим требованиям, предъявляемым к нему в современной технике. Лучшим теплоизоляционным материалом являются пробковые плиты, которые дефицитны из-за высокой стоимости коры пробкового дуба и поэтому должны быть заменены корой более доступных пород деревьев.

  Исследования  Института лесохозяйственных проблем  и химии древесины Латвийской ССР показали, что основой нового вида теплоизоляционного материала является кора сосны, ивы, лиственницы, тополя и других деревьев.

  В состав, этого материала входит (количество в %): кора (сосны, лиственницы, тополя, ивы) — 90; смола МФ-17—10; катализатор (щавелевой кислоты 10-процентной три части к весу смолы и воды — шесть частей к весу смолы); антипирин — аммоний сернокислый — 5% к весу коры.

  Технология  изготовления теплоизоляционного материала  проходит следующие стадии:

1. Заготовка, транспортировка и хранение коры.
2. Измельчение коры должно производиться при медленном вращении трущихся поверхностей (во избежание чрезмерного ее раздробления), т. е. частицы коры должны проходить через сита с отверстиями 3—10 мм.
3. Для защиты коры от возгорания ее пропитывают раствором антипирина.
4. После пропитки антипирином кору сушат в специальном сушильном агрегате аэрофонтанного типа. Качество сушки устанавливается контрольным анализом коры на относительную влажность, которая не должна превышать 10%.
5. Высушенная кора поступает на механические сита типа триера с размерами отверстий 3, 5, 7 и 10 мм. Пыль и мелкие частицы отсеиваются, а необходимые фракции собираются и направляются в цех, где изготовляется теплоизоляционный материал.
6. В качестве катализатора, вызывающего отвердение смолы М.Ф-17, является 10%-ный раствор щавелевой кислоты. Процесс отвердения продолжается не более 20—30 мин.
7. Предусмотренное технологическим процессом количество просеянной коры высыпают в смеситель, добавляя в нее необходимое количество связующего. Через 10—15 мин, когда масса равномерно перемешана, все содержимое смесителя высыпают в пресс-форму. При наполнении ее массой поверхность последней выравнивается и запрессовывается под давлением около 5 кг/см². После 1—2-часовой выдержки блоков в пресс-форме зажимы снимаются, и пресс-форма раскрывается. Готовые блоки должны быть аккуратно сложены в штабеля и выдержаны при температуре 15° не менее 24 часов. После этого блоки распиливают на плиты.

    Продукция лущения (тонкие листы древесины) — шпон, который используют для изготовления фанеры, аккумуляторов, облицовки различных материалов, в спичечном производстве. Шпон изготавливают из древесины хвойных и лиственных пород деревьев: для производства фанеры — из березы, ольхи, сосны; для спичечного производства — из осины, липы, тополя, ольхи; для облицовки — из дуба, бука, ясеня, клена, ильма; для аккумуляторов — из кедра, ольхи..