О некоторых инновационных направлениях в развитии лесного комплекса

О некоторых инновационных направлениях в развитии лесного комплекса

Россия, Вологодский государственный технический университет

И. Родехутскорс

Германия, Мюнстерский университет Вильгельма

На протяжении всей истории человечества лес занимал важнейшее место в его выживании, жизнедеятельности, развитии, обеспечивал кровом, питанием, обогревом. С развитием потребностей более высокого уровня во многом за счет совершенствования технологий деревообработки и переработки удалось обеспечить более комфортные условия проживания людей, резко расширить их культурные и информационные возможности на основе развития целлюлозно-бумажной промышленности и увеличения объемов выпуска бумаги, кино - и фотопленок и т. д.

Но главное глобальное предназначение леса - обеспечение за счет фотосинтеза жизни на земле и сохранение экологического равновесия. Без наличия необходимого объема лесов не может быть и речи об устойчивом развитии человеческой цивилизации.

С учетом этого перед постиндустриальным обществом встала насущная проблема, связанная с рациональным использованием леса, позволяющим сохранить экологический баланс при эффективном освоении многообразных ресурсов леса, включая наряду с древесиной дары леса (грибы, ягоды, охотничьи трофеи), общение с природой и т. д.

В нашем случае хотелось бы основное внимание уделить инновационным направлениям при использовании древесного сырья.

При лесозаготовках уже в 70-х годах прошлого столетия в скандинавских странах и в Северной Америке отрабатывались технологии, позволяющие при выборочных или сплошных рубках выполнять полный технологический цикл заготовки круглого леса (пиловочника) на делянке при минимальном количестве работающих. В настоящее время такого рода технологии реализуются с использованием современной компьютеризированной техники, позволяющей оптимизировать процесс валки, удаления сучьев и раскроя хлыста, а также транспортировки сортиментов и удаления отходов. Основные достижения таких инноваций связаны с многократным повышением производительности труда, качества заготавливаемой древесины и жестким учетом.

В лесопилении в 60-х – 70-х годах прошлого столетия основной инновацией стало комплексное использование сырья, что позволило существенно увеличить объемы товарной продукции (в первую очередь за счет производства из бывших отходов – обрезков, рейки, горбылей и т. д. – технологической щепы для ЦБП). Практически одновременно шло широкое внедрение в качестве топлива для собственных тепловых хозяйств таких отходов основного производства, как опилки, кора и т. д. В это же время внедряются автоматизированные сортировочные установки для сортировки бревен, сырых и сухих пиломатериалов, линии для пакетирования и обвязки пиломатериалов. Естественная сушка пиломатериалов вытесняется постепенно искусственной сушкой в сушильных камерах.

Одновременно в скандинавских странах, в остальной Европе и довольно робко у нас идут поиски новых решений по повышению производительности на участках формирования сечений пиломатериалов за счет новых технологических решений с внедрением современного оборудования (ФБС, ЛАПБ, многопильных ленточнопильных и круглопильных станков).

Перечисленные выше инновации существенно изменили облик и эффективность лесопильных производств.

К сожалению, в девяностые годы прошлого столетия мы не только не закрепили и не развили наметившиеся тенденции, но и многое растеряли. В настоящее время основные технологические инновации мы можем реализовывать только путем покупки технологий и машин за рубежом (чаще всего на базе бывшего в употреблении оборудования).

За последние два десятилетия существенные инновационные прорывы появились в плитном производстве (например, появление и освоение производства ДВП, нового типа плит – МДФ и ОСБ) и в производстве технических (в первую очередь клееных) пиломатериалов. Справедливости ради необходимо отметить, что в 60, 70-х годах у нас были хорошие заделы по клееным конструкциям.

Об эффективности новых материалов свидетельствует такой факт, что в каждом новом американском доме в среднем используется 6,4 кубометра экологичных плит ОСБ. По производству плит ОСБ безлесная Турция занимает четвертое место в мире (первое место у Канады). Сказать об этом направлении инноваций в нашей стране практически нечего, так как ни одного производства плит ОСБ до сих пор не освоено.

Большие успехи достигнуты в мире в различных направлениях деревообработки. Автоматические и автоматизированные линии с включением обрабатывающих центров и роботизированных участков, автоматизированные склады комплектующих изделий и т. д. являются уже нормой и по своему техническому уровню практически не уступают металлорежущему оборудованию.

Инновационное развитие лесопереработки (в первую очередь целлюлозно-бумажной промышленности) позволило обеспечить существенное увеличение производительности, качества продукции (в первую очередь бумаги, потребность в которой увеличивается ежегодно).

Таким образом, инновационный процесс в лесном комплексе, как и в народном хозяйстве в целом, продолжается (в первую очередь и серьезными темпами за рубежом) десятилетиями, обеспечивая технический прогресс, решение экологических вопросов и т. д.

В то же время, несмотря на существенное совершенствование технологий, разработку и внедрение новых материалов в лесном комплексе инновационные процессы направлены в первую очередь на модернизацию существующих решений, не затрагивающих принципиально новых применений древесины. В первую очередь речь идет о развитии биотехнологий на основе древесного сырья.

В России была развита и, к сожалению, практически уничтожена одна из ветвей биотехнологий – гидролизное производство, которое вырабатывало этанол (технический этиловый спирт) и кормовые дрожжи для нужд животноводства. В то же время известно, что такая страна, как Бразилия, в качестве горючего для двигателей использует этанол, полученный из сахарного тростника. В Соединенных штатах и некоторых других странах для получения этанола стали использовать продовольственные и кормовые культуры, что привело несколько месяцев назад к критическим явлениям с обеспечением продовольствием во многих странах (в том числе и развитых). Возможно, что частично это могло быть одной из причин и мирового финансового экономического кризиса.

В то же время за счет использования для этих целей древесного сырья (дровяного сырья и отходов лесо- и деревообработки) можно не только сохранить для решения продовольственных проблем продовольственные и кормовые культуры, но и расширить кормовую базу.

Одно из главных направлений использования древесины – энергетическое. Чуть более половины объемов затрачиваемой древесины в мире используется на энергетические нужды путем сжигания. Развитые страны используют для этих целей лишь 16 процентов объемов древесины (главным образом отходов). Остальные ее объемы используются для промышленных целей. В развивающихся странах 80 процентов древесины используется для отопления путем сжигания в печах, кострах. И лишь 20 процентов - для промышленных целей.

Естественно, что такой способ получения энергии является неэффективным, нетехнологичным, неэкологичным и неконкурентоспособным. Поэтому в производственных условиях сжигание отходов осуществляется в высокоэффективных котлах (в том числе, с газогенераторным циклом). Бытовые котлы, работающие на дровяном топливе или на специально изготовленном топливе (щепа, пеллеты, гранулы), работают в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Определенную конкуренцию котлам на древесном топливе уже оказывают тепловые насосы и солнечные батареи.

Эти три варианта получения энергии наряду с гидроэнергетикой и ветровой энергетикой являются возобновляемыми, получили весьма широкое распространение в развитых странах для отопления индивидуальных домов и общественных зданий.

Но древесина может и должна стать источником энергии и химического сырья на глобальном уровне в качестве возобновляемого заменителя углеродного сырья, объемы добычи которого конечны.

В нашей статье (с соавторами), которая направлена в английский журнал «Гринлайф», на основе западных источников приведен анализ биоресурсов России, который показывает, что годовой энергетический ресурс биомассы, главной из которых является непригодная для промышленного использования древесина, по энергетическому эквиваленту равен 35 млн. тонн нефти. Причем, при производстве энергоресурсов все процессы, которые происходят при гидролизе, пиролизе или при использовании других методов расщепления целлюлозы, отличаются от природных процессов, происходящих, скажем, при гниении дерева после его естественной гибели, только скоростью протекания реакций за счет использования высоких температур. Т. е., с экологической точки зрения, по количеству выделяемых при естественном и искусственном расщеплении целлюлозы химических составляющих оба процесса практически равноценны. При получении главного целевого продукта (продуктов) при расщеплении древесного вещества (например, бензина или дизельного топлива) обязательно производится газ, древесный уголь и другие составляющие.

Развитие биотехнологий на базе древесного сырья может быть одним из главных инновационных проектов 21 века для лесного комплекса северных регионов России.

В настоящее время объявлено о создании корпорации «Биотехнологии» при поддержке корпорации «Ростехнологии», базирующейся на гидролизных технологиях с производством основного продукта – бутанола. Представляется, что лесному комплексу (в том числе и нашей области) важно включиться в проект по использованию биотехнологий в рамках упомянутой корпорации или путем создания производств на других принципах.

России нельзя упустить шанс для возрождения и развития биотехнологий с использованием не только зарубежного опыта, но и с подключением в инновационный процесс отечественного машиностроения, других отраслей, совершив технологический прорыв в энергетической, химической и других отраслях.