Ресурсы термохимической переработки низкокачественной

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
также коэффициентом рекреации (Кр), предло
женным С.А. Генсируком [4].
Составление карт экологической нарушенно
сти особенно актуально при выделении рекреа
ционных зон, в том числе лесопарков, нацио
нальных парков и других особо охраняемых при
родных территорий в густонаселенных районах,
где лесная растительность подвергается интен
сивному антропогенному воздействию.
По карте экологической нарушенности могут
планироваться все реконструктивные работы и
работы по обновлению лесной растительности, ее
восстановлению, охране, защите лесов и форми
рованию ландшафтов. С использованием карты
можно составить оптимальную схему дорожно
тропиночной сети, которая поможет избегать эко
логически нарушенных участков, предохраняя их
от дополнительной антропогенной нагрузки.
Таким образом, в статье предлагается и обо
сновывается картографический метод повыше
ния экологической ориентации рекреационного
лесопользования на основе составления темати
ческих карт.
Литература
Карта экологической нарушенности лесных
экосистем, в первую очередь, позволяет выделить
территорию заповедной зоны, а также четко очер
тить ее границы, которые будут совпадать с гра
ницами выделов. Аналогичным образом выделя
ются буферная полоса вокруг заповедной зоны и
другие зоны различного функционального назна
чения. В пределах выделенных функциональных
зон карта экологической нарушенности дает
возможность установить очередность участков,
нуждающихся в хозяйственном вмешательстве, а
также степень преобразования выделов в соответ
ствии с отмеченными выше тремя группами задач.
Именно карта типов леса (типы леса также опре
деляются для каждого выдела при ландшафтной
таксации) и карта нарушенности почв могут
уточнить характер и степень этого вмешатель
ства, имеющего своей конечной целью восста
новление нарушенных лесных экосистем и при
дание им соответствующего декоративного вида.
В зависимости от основных видов деструктив
ной деятельности человека на лесной территории
Ульяновской области была составлена шкала
экологической нарушенности почвенного покро
ва (табл. 2). В ней представлены нарушения почв
различного происхождения, связанные с хозяй
ственной деятельностью человека. Исключение
составляют лесные пожары, но и они своим воз
никновением более чем на 90% обязаны человеку.
При составлении критериев экологической
нарушенности почв на участках, подверженных
рекреационным нагрузкам, мы воспользовались
стадиями дигрессии, выделенными Н.С. Казан
ской, В.В. Ланиной и Н.Н. Марфениным [3], а
1. Основные положения организации и ведения лесного хо
зяйства Ульяновской области: ФГУП «Поволжский лес
проект». Ульяновская лесоустроительная экспедиция. Уль
яновск, 2004. 148 с.
2 . Бабинцева, Р.М. Современные методы повышения эколо
гической ориентации лесопользования / Р.М. Бабинцева,
А.А. Лебедева, С.Н. Осин // Наука и образование. Якутск,
2007. № 2 (46). С. 57–64.
3 . Казанская Н.С. Рекреационные леса / Н.С. Казанская,
В.В. Ланина, Н.Н. М арфенин. М.: Лесная промышлен
ность, 1977. 96 с.
4 . Генсирук, С.А. Рекреационное использование лесов /
С.А. Генсирук, М.С. Нижник, Р.Р. Возняк. К.: Урожай, 1987,
245 с.
Ресурсы термохимической переработки
низкокачественной древесины
В.Я. Бондарев, к.с.х.н., доцент, Л.М. Гусева, ст. препо
35 млн. т отходов лесозаготовок и деревопе
даватель, Нижегородская государственная сельскохо реработки.
зяйственная академия
Использование биомассы возобновляемых
источников энергии (ВИЭ) позволяет получать
Резкий и продолжающийся рост цен и тари дешевую тепловую и электрическую энергию, а
фов на газ, уголь, нефтепродукты, электроэнер также синтезгаз для производства жидкого топ
гию, а также удаленность многих предприятий и лива. Учитывая рост населения Земли, это яв
небольших населенных пунктов от основных ляется одним из важнейших направлений удов
традиционных источников энергии побуждает их летворения энергоресурсами настоящего и буду
переходить на собственные автономные источни щего поколений населения Земли.
ки энергии с использованием дешевой местной
Эффективность использования различ
возобновляемой биомассы.
ных видов топлива в производстве тепловой энер
Россия располагает огромными биоресурса гии по СевероЗападу России представлена в
ми, включая леса, частично облесившиеся сель табл. 1 [2].
скохозяйственные земли и лесные отходы.
Приведенные в ней данные свидетельствуют о
По данным Интерсоларцентра [1], Россия еже том, что биотопливо оказывается значительно
годно производит до 800 млн. т древесины, око более выгодным для производства энергии по
48
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
1. Использования различных видов топлива
в производстве тепловой энергии
сравнению с другими видами топлива, за исклю
чением газа.
Однако следует отметить, что другие, кроме
древесины, виды энергоносителей приносят зна
чительный урон экологическому состоянию Зем
ли. Так, например, концентрация углекислого
газа сейчас на 23% выше, нежели 150 лет назад,
и она возрастает со скоростью 0,4% в год, уси
ливая «парниковый эффект». Годовой расход
топлива, кислорода из воздуха и вредных выб
росов ТЭС мощностью 1000 МВт приведен в
табл. 2 [3].
Затабулированные значения табл. 2 свиде
тельствуют о том, что наиболее экологически
Стоимость выработки
тепла, руб/Гкал
Вид топлива
Газ природный
Древесная щепа
Дрова
Торф
Мазут топочный
Каменный уголь
Сланцевое масло
Сланец
Электроэнергия
Дизельное топливо
103,44
186,47
193,45
304,25
334,51
408,55
463,63
508,39
621,26
996,51
2. Годовой расход топлива, кислорода из воздуха и вредных выбросов
ТЭС мощностью 1000 МВт
ТЭС
Потребление топлива
и выбросы
угольная
мазутная
газовая
газогенераторная
Потребление топлива, т/год
3900000
2200000
2,6 млрд. м3/год
3,75 млрд. м3/год
Потребление атмосферного
кислорода, м3/год
5,5·109
3,4·109
4,4·109
3,4·105
10000000
124400
34200
6000000
84000
21900
2000000
–
23600
805000
–
3900
7300
1300
–
–
0,012
0,370
0,013
0,550
–
–
–
–
830000
–
–
7900
Газовые выбросы, т/год
углекислый газ
окислы серы
окислы азота
Выбросы не уловленной
электрофильтрами золы и сажи, т/год
Канцерогенные вещества, т/год
бензин(а) пирен
пятиокись ванадия
Твёрдые отходы, т/год
3. Запасы низкосортной, мелкотоварной древесины от рубок ухода
по основным лесообразующим породам
Основные
лесообразующие породы
Исследуемая
площадь, га
Запасы древесины по видам рубок и сортиментному составу, м3/га
средняя
мелкая
дрова
хворост
–
–
–
–
–
–
–
–
5,74
6,51
4,30
5,92
–
–
–
–
–
–
–
–
10,47
10,25
10,62
13,23
12,04
8,22
3,74
7,53
3,20
2,65
13,15
11,88
2,67
3,57
6,34
1,00
Осветление
Сосна
Ель
Берёза
Осина
30,90
76,40
13,50
11,00
–
–
–
–
Прочистка
Сосна
Ель
Берёза
Осина
102,60
29,50
44,20
107,30
Сосна
Берёза
407,60
141,20
Берёза
140,20
Сосна
10,10
–
–
–
–
Проходные
–
12,70
Переформирования
21,59
Обновления
–
49
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
4. Запасы низкосортной, мелкотоварной древесины от рубок главного пользования
по основным лесообразующим породам
Основные
лесообразующие породы
Исследуемая
площадь, га
Запасы древесины по видам рубок и сортиментному составу, м3/га
средняя
мелкая
дрова
хворост
16,43
7,65
11,56
3,47
8,19
5,26
17,20
31,06
18,10
5,64
10,30
17,46
4,64
2,09
0,34
1,31
2,19
1,00
6,38
9,55
6,71
2,47
4,35
5,42
3,80
4,80
0,87
2,75
20,31
23,22
4,62
10,57
10,98
33,43
11,38
0,50
0,00
4,85
3,54
16,14
17,65
16,53
12,15
11,71
8,20
Сплошные
Сосна
Ель
Берёза
Осина
51,60
32,13
89,57
109,46
–
–
33,37
32,98
Постепенные
Сосна
Ель
Берёза
Осина
29,64
26,06
66,56
29,12
Сосна
Берёза
Осина
1,68
3,58
1,34
Сосна
Ель
Берёза
Осина
10,24
0,13
1,25
0,20
–
–
13,71
14,41
Выборочные
–
30,23
28,44
Прочие
–
–
38,50
26,10
бок главного пользования с одного гектара лес
ных насаждений варьирует от 0,50 до 38,50 м3.
По вышепредставленным результатам иссле
дований можно сделать вывод, что в среднем с
каждого гектара лесных насаждений, в зависи
мости от способа рубок, можно получать от 1 до
30 м3 древесины, пригодной для термохимической
переработки. Наивысшая теплотворная способ
ность основных древесных пород и получаемого
из них сырья по сравнению с некоторыми други
ми энергоносителями представлена в табл. 5 [5].
На площадях, не предусмотренных под сель
скохозяйственное пользование, вблизи населен
ных пунктов могут создаваться специальные
плантации из быстрорастущих пород деревьев, с
чистой является ТЭС, работающая от водяного
газогенератора. По приблизительным расчетам,
растения ежегодно выделяют в атмосферу около
400 млрд. т свободного кислорода и поглощают
около 600 млрд. т углекислого газа [4]. Но в
современных условиях углекислый газ неуклон
но продолжает накапливаться.
Основной задачей, стоящей перед лесной про
мышленностью и лесным хозяйством, является
по возможности полное и рациональное исполь
зование отходов лесозаготовок и деревообработ
ки, в результате которых образуется до 42% дре
весных отходов в виде хвороста, вершинной ча
сти деревьев, средней, мелкой и дровяной части
древесины, откомлевок, горбылей, срезков и опи
лок и другое. Эти отходы, используемые только
в незначительной степени, могут успешно слу
жить сырьем для термохимической переработки,
позволяющей получать целый ряд ценных, порой
незаменимых продуктов.
С этой целью нами произведены исследования
по таксации низкосортной, некондиционной,
мелкотоварной древесины, получаемой от рубок
ухода за лесом и главных рубок по основным
лесообразующим породам центральной европей
ской части России. Основные результаты иссле
дований представлены в табл. 3 и 4.
Из табл. 3 видно, что с одного гектара лесных
насаждений пройденных различными способами
рубок ухода можно получить от 1,00 до 21,59 м3
низкосортной, мелкотоварной древесины различ
ных пород.
Данные табл. 4 свидетельствуют о том, что
сырьевой ресурс древесины при проведении ру
5. Сравнительная наивысшая теплотворная
способность основных древесных пород
и получаемого из них сырья с другими
энергоносителями
Древесная
порода и сырьё
Сосна
Берёза
Осина
Ель
Опилки сосновые
Опилки лиственные
Кора сосновая
Береста
Уголь древесный берёзовый
Брикеты древесно-угольные
Торф
Антрацит
Мазут
50
Теплотворная
способность МДж/кг
19,86
19,23
18,64
15,28
25,28
22,55
25,49
35,00
31,85
31,28
23,00
30,00
40,00
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
6. Выход и стоимость различных продуктов из 1 пл. м3 древесного сырья
Вид древесного сырья
Наименование
продукции
Выход
Стоимость
Годовая произГодовая
продукции
полученной
водительность потребность
из 1 пл.м3 продукции, руб.
установки
сырья, м3
0,40 м3
1600
5250 м3
13120 м3
500 МДж
~570
40 м3
40 м3
Брикеты топливные
0,75 т
3330
1100
1500 м3
Кусковая древесина берёзы,
сучья более 6 см
Древесный
уголь-сырец
189 кг
1795
80 т
420 м3
Древесный уголь хвойных
пород и осины
Древесно-угольные
брикеты
152 кг
1440
1000 т
6580 м3
Древесный уголь сырец
берёзовый
Активированный
уголь
180 кг
9900
72 т
1330 м3
Щепа различных пород
Газогенератор
мощностью 200 кВт
– генераторный газ
– электроэнергия
608250 м3
1579 МВт
5052
6130
750 м3
750 м3
750 м3
750 м3
Пиловочник хвойный
Пиломатериал обрезной
Кусковая древесина
разных пород
Теплоэнергия от
сжигания в котле
Опилки, стружка
разных пород
Опилки лиственных пород
Коптильные препараты
550 кг
3556
22,50 т
60 м3
Береста от фанерного
производства
Бетулинол, диацетат
бетулина
1000 кг
~ 100000
2,40 т
26 м3
бенно актуально в условиях сокращения запа
сов невозобновляемых природных ископаемых.
Вышеизложенные факты подтверждаются дан
ными табл. 6.
Словом, древесина – наиболее эффективный
источник энергии (кроме природного газа) для
получения тепла, одновременно она является
наиболее экологически чистым продуктом для
ТЭС, кроме атомных.
Литература
целью выращивания древесины для газогенера
торных установок. Такие плантации, состоящие
из 10–15 секций, при сплошной вырубке по од
ной из секций в год способны обеспечить газо
генераторную установку на весь период ее экс
плуатации.
Газогенераторная установка, созданная по
новой технологии [6], позволяет получать «во
дяной газ» с составом от 85,6% до 93,0% горю
чей части (в основном оксид углерода и водо
род) с теплотворной способностью до 12,5
МДж/Нм3 [7].
В целом нетоварная древесина в виде отходов
производства может быть успешно использована
для термохимической переработки, с получением
таких высокоэффективных продуктов, как дре
весный уголь, древесноугольные брикеты, акти
вированный уголь, древесные брикеты, коптиль
ные препараты, бетулинол, генераторный газ и
другие продукты, которые по стоимости несколь
ко ниже, а в ряде случаев и превосходят стоимость
обрезного хвойного пиломатериала. Все это осо
1. Гордон и др. Технология и оборудование лесохимических
производств. М.: Лесная промышленность, 1969. С. 13.
2 . Тпайнен, В. Экономические аспекты использования отхо
дов лесопользования // Ежеквартальный информбюлле
тень «Возобновляемая энергия». М., 2005. Январь. С. 13.
3 . Самойлов, О.Б. и др. Что такое атомная станция тепло
снабжения. М.: Энергоатомиздат, 1989. С. 33–38.
4 . Возобновляемая энергия: ежеквартальный информбюл
летень. 2005. Январь. С. 2.
5 . Глухарева, М.И. Справочник лесохимика. М.: Лесная про
мышленность, 1974. С. 140–148.
6 . Бондарев, В.Я. Новый способ получения генераторного
газа / В.Я. Бондарев, В.А. Рыжов // Лесной эксперт. 2005.
№ 6. С. 22–23.
7 . Генкель, П.А. Физиология растений с основами микро
биологии. М., 1982. С. 218.
51