| 2.4. Система показателей
экологической и социальной эффективности
Утилизация вторичных ресурсов - важный фактор охраны окружающей
среды. Поэтому инвестиционные проекты, направленные на реализацию
этого вида деятельности, как правило, имеют явно выраженную
экологическую направленность. В этой связи обоснованию экологических
последствий проекта должно отводиться важное внимание [Мосягин,
1998].
Потери в денежной форме, возникающие в результате загрязнения
окружающей среды, принято называть экологическим ущербом природной
среде. Разность ущербов природной среде соответственно до
и после реализации проекта (проведения природоохранных мероприятий)
представляет собой величину предотвращенного ущерба
- У:
У = У0 -У1 ,
где У0, У1 - ущерб, наносимый окружающей среде соответственно
до и после утилизации вторичных ресурсов.
Величина ущерба складывается из отдельных видов ущербов,
наносимых вторичными видами ресурсов различным природным средам
(атмосферному воздуху - Уав , водным источникам - Уви , земельным
ресурсам - Узр). Отсюда предотвращаемый ущерб может быть исчислен
по отдельным названным составляющим:
(У = (Уав + (Уви +
(Узр , где (Уав, (Уви, (Узр - предотвращаемый ущерб соответственно
атмосферному воздуху, водным источникам и земельным ресурсам.
Величина ущерба, причиняемого выбросами атмосферному воздуху,
в общем виде определяется по формуле:
Уав=
( ( ( ( f ( М,
где ( - величина, переводящая бальную оценку ущерба в денежную,
численное значение которой ежегодно корректируется, р/усл.т;
( - показатель относительной опасности загрязнения атмосферного
воздуха над территорией различных типов
(безразмерная величина, определяемая по справочным данным);
f - коэффициент, учитывающий характер рассеяния в атмосфере:
М - приведенная масса годового выброса загрязнения из источника,
усл.т/год.
Для газообразных примесей и легких дисперсных частиц со скоростью
оседания менее 1 см/с:
f1 = 400/ ((100 + (h) (I + u)) ,
где ( - поправка на тепловой подъем факела выброса в атмосфере;
h - геометрическая высота устья источника по отношению к среднему
уровню зоны активного загрязнения, м: u - среднегодовое значение
модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с.
Для пылевых частиц, оседающих со скоростью от 1 до 20м/с
:
f2 = (1000/(60 + (h))1/2
( (4,0/(1 +u))
Для пылевых частиц, оседающих со скоростью свыше 20 м/с,
принимается коэффициент рассеяния в атмосфере равным 10, т.е.
f3
= 10. В свою очередь величина ( подчиняется зависимости
( = 1 +
(Т/75°С ,
где (Т - среднегодовое значение разности температур в устье
источника (трубы) и окружающей атмосфере на уровне устья,
0С.
Значение n
M =
( ai (i (i mi ,
i=1
где ai - показатель относительной опасности присутствия i-й
примеси в воздухе, вдыхаемом человеком (определяется расчетным
путем); (i - поправка, учитывающая вероятность накопления
исходной i-й примеси или вторичных загрязнителей в компонентах
окружающей среды, а также поступления примесей в организм
человека неингаляционным путем (принимается равной 1-5 в зависимости
от вида примесей); (i - поправка, учитывающая действие на
различные реципиенты, кроме человека (принимается равной 1-2
в зависимости от вида примесей); mi - масса годового выброса
примеси i-o вида, т/год; n -общее число примесей, выбрасываемых
в атмосферу.
Величина ущерба от загрязнения водоемов исчисляется по формуле:
Уви = ( (
М,
где ( - величина, переводящая бальную оценку данного вида
ущерба в денежную, численное значение которой так же корректируется
ежегодно, р/усл.т;
( - показатель относительной опасности загрязнения водоемов
(дифференцирован по отдельным водохозяйственным участкам);
М - приведенная масса годового сброса загрязнений в водоохранный
участок, усл.т/год. Значение показателя М подчиняется такой
зависимости:
n
М = ( mi / ПДКi ,
i=1
где ПДКi - предельно допустимая концентрация i-o вещества
в водоеме; mi - масса годового сброса примеси i-o вида в водоем,
усл.т/год; n - общее число примесей, сбрасываемых в водоем.
Масса годового сброса i-й примеси в первом приближении определяется
по формуле:
mi = ci Vi
, где ci - величина массовой концентрации примеси конкретного
вида, г/куб.м; Vi - объем годового сброса сточных вод в водоем,
куб.м /год.
В большинстве случаев вторичные ресурсы лесного комплекса
при складировании (захоронении) оказывают негативное влияние
на земельные ресурсы. К сожалению еще бытует ошибочное мнение,
что земли занятые производственными отходами, как правило,
представляют небольшую ценность. С таким мнением вряд ли можно
согласиться. Земли обладают определенной ценностью, даже те
ее участки, которые не вовлечены в хозяйственную деятельность.
Нельзя забывать, что объемы вовлекаемых в хозяйственный оборот
основных видов природных ресурсов, в том числе и земли, постоянно
растут. Рациональное использование и охрана земель представляется
важным не только для современного этапа развития страны, но
и для ее будущего. По мнению большинства экономистов [Мосягин,1998],
нулевая оценка земли может иметь место только в тех случаях,
когда потеря земельного участка не сопровождается потерями
ни в данный момент, ни в перспективе. Однако подобные случаи
допустимы теоретически; в реальной хозяйственной практике
они практически исключены. Поэтому захоронение производственных
отходов на значительных территориях неизбежно наносит обществу
определенный ущерб. Помимо экономических потерь, захламление
земельных участков приводит порой к полной утрате эстетической
ценности ландшафта, превращая его в обычные отвалы с повышенной
пожароопасностью. Отсюда важное значение имеет вопрос определения
ущерба, наносимого земельным ресурсам размещением отходов.
Величину такого ущерба рекомендуется рассчитывать по формуле:
Узр=(Цз +
Зр) S ,
где Цз - экономическая оценка 1 га земли, р.; Зр - затраты
на рекультивацию 1 га, р.; S - площадь отчуждаемых земель
для размещения (захоронения) 1т отходов в отвале, га.
Площадь территории, используемой для складирования
(захоронения) отходов, представляет собой сумму двух величин:
So
- площади участка земли, отчуждаемой для сооружения отвала
для отхода и Sд - площади участка земли, отчуждаемой для строительства
автодороги к отвалу. В свою очередь эти величины могут быть
рассчитаны по следующим формулам:
So = Р(t/ ((h) + Sоб , Sд = l(n. Тогда S = (So +
Sд)/P , где t - продолжительность заполнения отвала отходами,
лет; (
- насыпная плотность отхода, т/куб.м; h - высота отвала,
м; Sоб - площадь участка земли, занятая дамбами обвалования
отвала
(определяется расчетным путем), тыс.кв.м; l - длина автодороги
к отвалу, м; n - ширина автодороги, м; Р - ресурсы отходов,
т.
(куб.м).
Желание получить более полную характеристику средозащитной
эффективности делает необходимым, помимо основных, использовать
частные (дополнительные) показатели (аналогично системе показателей
экономической эффективности). В качестве таких показателей
могут выступать:
- Объем улавливаемых (обезвреживаемых) вредных веществ -
Во
n
Во = ( Ei ti , i=l
где Ei - удельное (часовое) количество улавливаемого i-o
вещества; ti - эффективный фонд времени работы установки по
улавливанию i - го вида вещества.
- Количество утилизируемых вредных веществ (всего и по ингредиентам)
от общего количества уловленных - Ку
Ку = Ву (100/Во,
где Во - количество утилизируемых веществ.
- Прирост прибыли под влиянием результатов природоохранной
деятельности - (П
(П = (Ппр + (Пп + (Пш , где (Ппр - снижение платы за природные
ресурсы; (Пп -снижение платы за нормативные выбросы (сбросы)
загряз няющих веществ; (Пш
- снижение штрафов за сверхнормативные выбросы (сбросы) загрязняющих
веществ.
Поскольку каждый инвестиционный проект, связанный с утилизацией
вторичных ресурсов, имеет свои специфические особенности,
для характеристики конкретных экологических ситуаций могут
быть привлечены и другие (частные) показатели [Мосягин,
1998].
Оценка социальных результатов проекта проводится с целью
установления его соответствия социальным нормам (создание
нормальных условий труда и отдыха; надлежащее обеспечение
продуктами питания и торгового обслуживания; создание необходимых
культурно-бытовых условий; обеспечение жилой площадью и объектами
социальной инфраструктуры, в пределах установленных норм).
Следует отметить, что как социальные результаты, так и затраты,
необходимые для их достижения, в стоимостной оценке находят
свое отражение в обобщающих показателях экономической эффективности.
Вместе с тем, для отражения самостоятельной значимости социальных
результатов, проектом могут предусматриваться такие показатели
как: снижение численности работников, занятых тяжелым физическим
трудом и во вредных условиях производства; рост среднего тарифного
коэффициента
(тарифного разряда) рабочих; численность работников, подлежащих
обучению, переобучению, повышению квалификации; процент обеспечения
работников и членов их семей жилой площадью и др.
3. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕСА
3.1. Усовершенствование технологии деревообработки
Расширение использования лесной продукции может способствовать
более интенсивной эксплуатации лесов. Многие породы деревьев
до сих пор не находят применения из-за отсутствия объектов
инфраструктуры, предназначенных для обработки лесоматериалов
и сбыта готовых изделий. В тропических лесах, характеризующихся
исключительным разнообразием породного состава, отдельные
экземпляры деревьев, имеющих высокую рыночную ценность, рассредоточены
на громадной территории, в результате чего лесозаготовительные
работы сопряжены с большими трудностями и зачастую являются
нерентабельными (Справочное,1995 б).
Лесозаготовки могут также оказаться невыгодными в массивах,
которые, хотя и не отличаются особым разнообразием пород,
однако расположены в отдаленных районах либо характеризуются
низкой плотностью насаждения. Если бы в результате усовершенствования
технологических процессов или создания новых рынков сбыта
удалось наладить изготовление новых видов продукции из других
древесных пород и использовать деревья в более широком интервале
классов толщины, можно было бы найти практическое применение
для гораздо большей доли прироста насаждений. При этом открылись
бы не только обширные перспективы освоения новых видов лесной
продукции, но и возможности экономии существующих запасов
древесного сырья
(например, создание новых сортов пшена, вафельных и древесно-
стружечных плит с улучшенными эксплуатационными параметрами,
утилизация порубочных отходов, повторное использование производственных
отходов на деревообрабатывающих предприятиях); это помогло
бы сбалансировать предложение и спрос, а также отчасти снять
антропогенную нагрузку с естественных лесов.
Преимущества подобного подхода очевидны, однако столь же
очевидны и недостатки. Более интенсивное использование расширенного
ассортимента древесных пород может привести к более интенсивной
эксплуатации лесов, и в том случае, если сперва не будут разработаны
системы ведения лесного хозяйства, позволяющие обеспечить
неистощительное и непрерывное лесопользование, возникнет угроза
крупномасштабной вырубки лесов и "подрыва" базы
лесных ресурсов (Goodland, 1985, World…, 1985, Lal, 1986).
Альтернативы использованию первичных (и вторичных) лесов
с целью получения древесины, побочных продуктов леса, развития
экстенсивного земледелия и животноводства на лесных землях
могут быть следующими (Справочное, 1995 б):
- сокращение потребления древесины путем ее экономии, усовершенствования
дровяных печей, использования других видов топлива;
- изготовление шпонов, вафельных плит и древесностружечных
плит с улучшенными эксплуатационными параметрами, использование
древесных отходов;
- более интенсивное использование древесных пород путем усовершенствования
технологии деревообработки, создания новых видов продукции,
расширения рынков;
- закладка плантации для увеличения объема производства лесоматериалов;
- разработка программ общинного лесоводства и посадка деревьев
отдельными землевладельцами с целью увеличения объема производства
лесоматериалов;
- содействие развитию отечественной деревообрабатывающей
промышленности с целью получения прибыли от добавленной стоимости,
отказ от политики, предусматривающей максимализацию объема
лесозаготовок в расчете лишь на краткосрочную перспективу;
- развитие экологического туризма в качестве одного из мероприятий
по непрерывному, неистощительному и рентабельному использованию
тропических лесов;
- полное использование деревьев, уничтоженных в процессе
сведения лесов, для целей, не имеющих отношения к лесному
хозяйству (например, для сооружения плотин и водохранилищ,
строительства дорог, промышленных предприятий, жилых домов);
- интенсификация сельскохозяйственного производства и повышение
продуктивности лесных плантаций на плодородных почвах или
на участках, которые уже были расчищены от лесной растительности.
В качестве конкретного примера альтернативного использования
малоценных пород и порубочных остатков в приложении 1 приводится
проект создания комплекса по заготовке и переработке деловой
древесины в Ленинградской области шведского концерна Лемо.
В данном проекте предусматривается лесозаготовка хвойной и
лиственной древесины для ЦБП и получения пиловочника, лесопильное
производство из древесины хвойных пород, а также энергопаллетное
производства из низкосортной древесины, порубочных остатков
и отходов лесопильного производства.
В приложении 2 демонстрируется пример наиболее типичного
современного завода механической переработки древесины от
сортиментов до пиломатериалов финской фирмы Lekopa Oy.
3.2. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЦБП
Процессы производства целлюлозы и бумаги сопровождаются потреблением
большого количества воды, расходуемой на промывку, а также
используемой в мокрых скрубберах и прочих очистных сооружениях.
Для того, чтобы уменьшить потребление воды, забираемой из
внешних источников, необходимо подвергать сточные воды очистке
и, если позволит качество, повторно использовать их в производственных
операциях. Возврат очищенных сточных вод в производственный
цикл можно облегчить, отделяя сильнозагрязненные потоки сточных
вод от слабозагрязненных [Htun, N. 1982].
Удаление твердых отходов следует свести к минимуму. Твердые
отходы можно использовать непосредственно на предприятии в
качестве топлива для производства технологического пара, хотя
при этом может потребоваться установка циклонов и оборудования
для очистки отходящих газов.
При выборе площадок под промышленные предприятия особое внимание
необходимо уделять гарантированным поставкам сырьевых материалов
на предприятия деревообрабатывающей и целлюлозно- бумажной
промышленности, поэтому крайне желательно, чтобы цехи были
расположены поблизости от источников снабжения древесиной.
На стадии разработки проекта необходимо выявить лесные массивы,
в которых будет производиться заготовка древесины, и учесть
вероятные последствия этого процесса для окружающей среды
[Jensen, W. 1986].
Другим важным фактором при выборе площадки является местонахождение
близлежащих городов и деревень. Зная направление господствующих
ветров, необходимо располагать предприятие с подветренной
стороны по отношению к населенным пунктам.
Неподходящими являются районы, где качество воды в приемниках
стоков не соответствует нормативам и стандартам, либо способность
водных объектов к ассимиляции отходов недостаточно велика
для того, чтобы в них можно было сбрасывать даже хорошо очищенные
сточные воды.
В ряде развивающихся стран создание предприятий по переработке
сельскохозяйственной продукции способствует расширению и укреплению
сотрудничества между сельскими общинами и предприятиями целлюлозно-бумажной
промышленности в вопросах, связанных с посадкой и выращиванием
деревьев при одновременном выращивании сельскохозяйственных
культур на вырубленных участках леса. Некоторые из этих стран
надеются, благодаря подобным соглашениям в области "агролесоводства",
ежегодно получать до 40
% балансовой древесины, используемой для варки целлюлозы;
при выборе площадки необходимо учитывать эти соглашения [Справочное,
1995 б].
Наконец, важную роль при выборе площадки может играть регулирование
стока и водосбора.
3.2.1. Производственные процессы
Существует множество альтернативных вариантов производства
бумажной массы, однако эти возможности становятся ограниченными,
если возникает необходимость в изготовлении бумаги определенных
типов и определенных категорий качества. Каждый производственный
процесс разработан специально для того, чтобы, во-первых,
удовлетворялись заданные критерии, относящиеся к потребительским
свойствам и внешнему виду бумаги, а во-вторых, была обеспечена
рентабельность. При осуществлении любого производственного
процесса образуются отходы, которые поступают в окружающую
среду, однако сами процессы различаются между собой с точки
зрения качественных и количественных параметров загрязнителей
воздушного бассейна, сточных вод и твердых отходов. На стадии
разработки проекта вопрос о выборе жизнеспособных альтернатив
будет зависеть от критериев, которым должна соответствовать
готовая продукция, от ограничений, накладываемых технологией
производства, и от задач в области охраны окружающей среды.
Если, например, требуется только бумага, которая по качеству
соответствует газетной, тогда, в зависимости от типа имеющейся
древесины, может оказаться вполне достаточным применение механического
способа производства целлюлозы, который в меньшей степени
влияет на состояние природной среды. Другим вариантом может
быть переработка газетной макулатуры и прочих типов бумаги
[Справочное, 1995 б].
Разработаны новые производственные процессы, цель которых
заключается в уменьшении количества отходов, и ряд из них
ухе применен на практике. Один из этих процессов - кислородная
варка целлюлозы, при которой не используются сернистые соединения
и можно обойтись без отбелки целлюлозы хлором. Хотя качество
получаемой бумаги пока еще ниже, чем при использовании сульфатного
способа варки, дальнейшие исследования помогут ликвидировать
этот недостаток. Другой новинкой стал процесс
Рансона - усовершенствованный сульфатный способ варки, который
осуществляется по замкнутой схеме [United, 1982].
На стадии разработки проекта необходимо изучить возможности
использования побочных продуктов производства целлюлозы в
других отраслях (например, использования щепы и стружки для
изготовления древесно-стружечных плит, древесных отходов -
для изготовления древесно-волокнистых плит, безвредных твердых
отходов - для использования в сельском хозяйстве, и т.д.).
В связи с этим крайне важно рассортировывать отходы непосредственно
на месте их образования, что облегчит их утилизацию. Необходимо
рассортировывать и разделять следующие виды отходов: волокнистый
шлам, шлам, в котором содержатся неорганические химические
вещества, кору, древесные отходы, золу, масла, опасные химикалии,
металлический лом и шламы, активные в биологическом отношении.
Особенно важно отделять отходы, в которых содержатся опасные
химикалии, от крупногабаритных твердых отходов [Леонович,
1999].
3.2.2. Борьба с загрязнением воздушного бассейна
В зависимости от технологии производства и местонахождения
предприятия могут потребоваться (по отдельности или в сочетании)
следующие методы уменьшения выбросов загрязнителей в атмосферу
до приемлемых уровней:
. использование электрофильтров;
. использование скрубберов;
. использование циклонов;
. использование каплеотбойников из проволочной сетки;
. использование фильтров;
. сжигание газообразных загрязнителей;
. чистка воздушной струей или десорбция паром;
. жадкофазное окисление;
. абсорбция [Мазур, 1996].
3.2.3. Борьба с загрязнением водных объектов
Могут применяться следующие варианты обезвреживания и очистки
сточных вод:
- очистка и повторное использование воды;
- обезвоживание ила и шлама;
- выпаривание сточных вод;
- осаждение, флокуляция, фильтрование твердых частиц;
- нейтрализация кислых или щелочных сточных вод;
- использование очищенных сточных вод в сельском хозяйстве;
- денитрификация сточных вод [Очистка, 1989].
3.3. Новое В ИССЛЕДОВАНИЯХ И ТЕХНОЛОГИЯХ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
Рынок ДСтП в основном насыщен. Экологические ограничения
и поиск новых областей использования плитных материалов в
строительстве, транспортных средствах, упаковке обусловили
такие требования к ним как долговечность, био- и огнезащищенность,
высокие санитарно-гигиенические показатели, возможность утилизации.
Совершенствование технологии и качества ДСтП происходит на
фоне конкуренции с интенсивно развивающимся производством
ДВП средней плотности (МОР) [Леонович, 1999].
К слагаемым повышения физико-механических характеристик ДСгП
следует отнести сохранение качества древесины в частицах при
их получении, геометрию частиц, создание механизма перераспределения
напряжений при деформации, направленное изменение свойств
отверждающегося связующего в тонких слоях, граничащих с древесной
частицей. Исследованиями, выполненными с использованием электронной
микроскопии установили, что степень разрушения древесинного
вещества зависит от вида и режима работы стружечных станков,
способа получения стружки. Прочность частиц значительно ниже
прочности исходной древесины. Отсутствие сплошности в клеевых
швах и дефектность полимерной структуры дополнительно предопределяют
заниженную прочность ДСтП по сравнению с древесиной и модельными
образцами. Для улучшения качества предлагают использовать
безножевые методы получения древесных частиц, изготовлять
частицы из шпона, специально получаемого на лущильных станках
для последующего дробления. Структура ДСтП из таких частиц
в большей мере отвечает условию снижения внутренних напряжений
при рациональном распределении связующего по пласти частиц.
В ряде работ предлагается химически модифицировать поверхность
древесных частиц использованием так называемых аппретов, обрабатывать
уксусным ангидридом, наносить лигносульфонаты и другие вещества.
Разрабатываются различные приемы создания ориентированной
структуры плит из крупноразмерных частиц (OSB) [Древесные,
1999].
В США и Японии доля КФС в общем объеме связующих существенно
сокращается. Это связано с низкой гидролитической устойчивостью
смолы и высокой эмиссией формальдегида из ДСтП. Использование
"маломольных" карбамидоформальдегидных смол (КФС)
(низкая доля
СН2О) уменьшает токсичность ДСтП, но малоперспективно для
усиления прочностных свойств. Вопросы снижения токсичности
ДСтП на основе КФС являются предметом особого внимания исследователей.
Рассматриваются пути снижения токсичности ДСтП строительного
назначения за счет специальных отвердителей - кислых фосфорнокислых
солей металлов (Аl, Cr, Zn, В). В частности, использование
алюмохромофосфата в количестве 2% обеспечивает снижение свободного
формальдегида в ДСтП в 2 раза. Гигиенические характеристики
ДСтП рассматриваются с точки зрения здоровья населения и среды
обитания. В КНР разработан способ снижения токсичности ДСтП
с использованием натриевой соли кислого лигнина в качестве
поглотителя СН^О. Добавку смешивают с эмульгированным парафином
и вводят в стружечную массу в количестве 6%. Этим достигают
снижения эмиссии формальдегида с 28,5 до 15.6 мг/100 г плиты.
Токсичность КФС снижают в процессе синтеза модифицированием
неорганическими электролитами. На структуру и свойства смолы
оказывает влияние природа ионов. Лучшие результаты получены
в присутствии NaСI и КСl. В процессе выдержки смол увеличивается
радиус глобулярных частиц и, следовательно, вязкость, незначительно
растет время желатинизации. Предметом многих патентов и заявок
являются режимы синтеза КФС и добавка различных модификаторов
при синтезе: лигносульфонатов, отходов производства ПЭПА,
ацетатов меламина, алюмосиликатов, протеинов и крахмала. Среди
модификаторов готовой КФС перспективно использование кремнезоля,
который переходит в гель в режиме отверждения КФС и при этом
сорбирует СН2О. Взаимопроникающие полимерные сетки повышают
прочность клеевых швов и получаемых
ДСтП [Леонович, 1999].
Водостойкость ДСтП улучшают использованием меламино- или
фенолофор-мальдегидных смол. Предлагаются новые решения по
синтезу меламинокар-бамидоформальдегидных смол с кислым сульфитом
щелочных металлов, обеспечивающие содержание свободного СН2О
менее 0,1% , а также по минимизации в рецептуре меламина как
более дорогого компонента. Для синтеза фенолоформальдегидной
смолы (ФФС) используют отходы производства фенола кумольным
методом с ГМТА, смесь фенола и n-третбутилфенола, дифенилолпропан.
Синтезированный олигомер модифицируют тунговым маслом или
карбамидом; полученное связующее используют исключительно
для внутренних слоев ДСтП. Сравнительно редко в качестве связующего
используются водные дисперсии: акрилобутадиенстирольные, полиуретановые,
поливинилацетатные, винилэфирполимеризатов алкилкарбоксильных
кислот с виниловым спиртом. Однако благодаря нетоксичности
это направление можно считать перспективным, также как использование
связующих на основе изоцианатов. На 11-м международном симпозиуме
по клеям в
Швейцарии (май 1997 г.) сообщалось о новом поколении полиуретановых
дисперсий, разработанных в США. Был представлен форполимер
с NСО-группами для сшивки ФФС. При использовании такого совмещенного
связующего в ДСтП получен сенсационный результат: его расход
был снижен до 3% против 12% в случае использования ФФС. Развивается
направление моделирования процессов разрушения структуры ДСтП.
Предпринимаются попытки заимствовать из бурно развивающейся
механики композиционных материалов подходы к оценке напряженно-деформационного
состояния, чтобы в конечном счете подобрать состав макроструктуры
композиционного материала с требуемыми свойствами. Предлагается
армировать ДСтП волокнами различной природы, измельченным
ПВХ,
ПММА в виде гранул, а также изменять параметры связующих
веществ.
Так, для мебели общественного назначения (например, школьных
парт, лабораторных столов) требуются "антивандальные"
ДСтП - ударопрочные, с высокой динамической вязкостью, хорошо
удерживающие шурупы. Достигается это использованием бифункциональных
олигомеров (например, диизоцианатов) определенной молекулярной
массы и гибкости, чтобы в готовой плите в молекулах сохранялась
некоторая сегментальная подвижность в режиме вынужденной эластичности
для диссипации механической энергии [Древесные, 1999].
Вспенивающиеся полиизоцианаты при расходе от 10% и выше используются
для получения сэндвич-панелей с центральным слоем из ДСтП
для замены традиционного конструкционного материала - многослойной
фанеры. В качестве наружных слоев используют древесные волокна
с повышенным содержанием полиизоцианатов. При расходе 30%
плотность панелей может быть снижена до 350 кг/м3, тогда панели
одновременно служат тепло- и звукоизоляционным материалом.
На Западе уделяется возрастающее внимание вторичной переработке
материалов. Технологии утилизации называют
"рециклами". Активно действует Европейская Ассоциация
конвертирования пластмасс (ЕиРС). Предложено изготовлять ДСтП
из железнодорожных шпал 20-летней эксплуатации, из использованной
деревянной тары. Сообщается о переработке старых
ДСтП и ДВП; плиты измельчают, обрабатывают дереворазрушающими
грибами, горячей щелочью и вновь прессуют с добавкой связующего.
Очевидно, что в производстве ДСтП использование вторичного
сырья должно занять соответствующее место в сырьевой базе
предприятий, расположенных в зоне крупных городов
[Леонович, 1999].
3.4. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ И ВОЗможНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЭКСТРАКТОВ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ
СОСНА - ОДНО ИЗ ДРЕВНЕЙШИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ. ПО
ФИТОНЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ ОНА ПРЕВОСХОДИТ МНОГИЕ ВИДЫ ДРЕВЕСНЫХ
ПОРОД. В СОСНОВЫХ ЛЕСАХ ВОЗДУХ ПРАКТИчЕСКИ СТЕРИЛЕН (200-300
БАКТЕРИАЛЬНЫХ КЛЕТОК НА 1 М). ДРЕВЕСНАя ЗЕЛЕНЬ ОчЕНЬ БОГАТА
ВИТАМИНАМИ КАК В КОЛИчЕСТВЕННОМ, ТАК И В КАчЕСТВЕННОМ ОТНОШЕНИИ.
ВЫСОКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА С И КАРОТИНА, В чАСТНОСТИ, И
ОБУСЛОВИЛИ ПЕРВЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭТОГО СЫРЬя.
ОДНАКО
НАЛИчИЕМ ЭТИХ СОЕДИНЕНИЙ ДАЛЕКО НЕ ИСчЕРПЫВАЮТСя ВОЗМОЖНОСТИ
ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ КАК СЫРЬя ДЛя ПОЛУчЕНИя БИОЛОГИчЕСКИ АКТИВНЫХ
ПРЕПАРАТОВ.
Моно- и сесквитерпеноиды, входящие в состав как эфирных масел,
так и нейтральные соединений древесной зелени сосны, наряду
с фитонцидной активностью проявляют высокую токсичность для
стволовых вредителей - ксилофагов и репеллентную активность
против двукрылых насекомых [Ягодин, 1981; Левин, 1981; Репях,
1988].
Исследования по применению эфирных масел в медицине показали,
что препарат, содержащий 10 % эфирного масла сосны в единице
лекарственной формы, может быть использован в качестве стимулятора
заживления гнойных ран.
Большой интерес представляют вещества, входящие в состав
нейтральных соединений древесной зелени сосны. Однако если
(- ситостерин, содержащий в древесной зелени как в свободной
форме, так и в виде сложных эфиров с высшими жирными кислотами,
является уже традиционным для лесохимии продуктом, то остальные
соединения до сих пор в России промышленно не выделяются.
Изоабиенол, являясь спиртом лабданового типа строения, относится
к ценным исходным соединениям для синтеза душистых производных
серой амбры - продукта жизнедеятельности кашалотов, представляющего
собой один из наиболее ценных видов сырья для парфюмерии.
За последние 10-15 лет интерес к душистым соединениям значительно
вырос, о чем свидетельствуют многочисленные публикации. Объясняется
это постоянно растущим спросом на них во всем мире и непрерывным
сокращением численности кашалотов
[Васильев, 1991].
При окислении изоабиенола удалось получить амбреинолид. При
обработке серной кислотой амбреинолид перегруппировывается
в кислоту, циклизующуюся далее в карбонильное соединение феналановой
структуры с сильным , амбровым запахом.
Амбреинолид является важным веществом для синтеза и других
ценных душистых соединений. В небольшом количестве он содержится
в табаке, но богатых им природных источников нет. Разработано
несколько синтезов рацемического амбреинолида. Все они многостадийны,
а исходные вещества труднодоступны. Поэтому решение задачи
синтеза этого соединения из доступного сырья является важным
достижением в создании процессов промышленного синтеза душистых
соединений [Васильев, 1991].
Полипренолы идентифицированы в листьях растений, а также
бактериях, тканях животных организмов, грибах. Отмечено, что
содержание полипренолов более высокое (в 10-50 раз) в хвойных
растениях, чем в лиственных. При этом в хвойных растениях
полипренолы содержат большее количество (от 10 до 20) изопреновых
звеньев в цепи молекулы, чем в лиственных (от 6 до
12). Концентрируясь в мембранах клеток, полипренилфосфаты
осуществляют перенос углеводов от соответствующих нуклеотидсахаров
с последующей их полимеризацией. Цепи полипренолов входят
в состав молекул таких биологически активных соединений, как
витамин К, токоферолы, некоторые коферменты.
Исследователи относят полипренолы к новому классу низко молекулярных
биорегуляторов, играющих исключительно важную роль в продуцировании
живыми организмами - от микроорганизмов до млекопитающих -
углеводосодержащих биополимеров ряда полисахаридов, гликопротеинов,
пентидогликонов и других
[Васильев, 1991].
В организме человека эти соединения сконцентрированы в поджелудочной
железе, мозге, сердце, почках, печени, селезенке и других
тканях. Полипренолы представляют интерес как лекарственные
вещества, в частности производные полипренолов могут найти
применение в качестве средств, снижающих кровяное давление,
противоожоговых средств, а также заживляющих язвы желудка
и двенадцатиперстной кишки. Отмечается также высокая эффективность
применения этих веществ в качестве кормовых добавок.
Основные исследования по изучению полипренолов проводились
в
США и Японии. В этих странах полипренолы получают из свиной
печени и свиной поджелудочной железы, а также хвои различных
растений методом промышленной колоночной хроматографии. Сложность
получения таких препаратов и высокая эффективность их применения
обусловливают высокую цену на эти продукты.
Фосфолипиды, представленные в основном глицерофосфатидами,
и их концентраты применяются в качестве эмульгирующих веществ
в биологически активных эмульсиях. Они улучшают качество и
ценность продуктов питания. Небольшие добавки этих соединений
в корм животных способствуют повышению продуктивности скота
и птицы.
Поэтому использование древесной зелени в качестве дешевого
и доступного сырья для подобного производства является актуальной
задачей.
3.4.1. ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕЕ
РАЗВИТИЯ
Использование древесной зелени в настоящее время направлено
главным образом на применение ее в качестве кормовой добавки
в рационы сельскохозяйственных животных. Питательность древесной
зелени сосны составляет 0,28 кормовой единицы в 1 кг, т.е.
равна по питательной ценности пшеничной или ржаной соломе.
Хвоя содержит целый ряд ценных биологически активных веществ
и является витаминным кормом, а также служит источником фитонцидов.
Однако наличие в ней дубильных, смолистых веществ, а также
горечей, придающих ей специфический вкус и свойства, ограничивает
ее использование в значительных количествах в нативном виде.
Кроме того, древесная зелень является продуктом ско-ропортящимся.
Срок ее хранения после заготовки не должен превышать в летнее
время 5 сут., а в зимнее - 20 сут. [Васильев,
1991].
Для использования полезных свойств этого ценнейшего растительного
сырья при одновременном нивелировании отрицательных сторон
применяются различные методы переработки древесной зелени.
Их можно подразделить на механические и химические.
Механическая переработка древесной зелени
Для сохранения на более длительное время биологически активных
веществ хвои на практике проводят скоростную сушку и затем
высушенную древесную зелень измельчают в муку. Хвойная витаминная
мука потребляется животными лучше, чем свежая хвоя.
Это происходит потому, что при сушке из нее удаляется часть
эфирных масел и других летучих веществ, а часть дубильных
веществ переходит в малорастворимую форму.
Цехи по выработке витаминной муки на предприятиях России
в основном работают рентабельно. Выработка товарной продукции
на одного рабочего составляет около 5 тыс.р. в год. Эти показатели
могут быть значительно улучшены за счет механизации ручного
труда на заготовке сырья и комплексного его использования.
В России работает свыше 200 цехов и несколько передвижных
установок по выработке хвойной витаминной муки [Васильев,
1991].
Простота технологии и неограниченный сбыт продукции способствовали
быстрому росту этого производства. Однако в последнее время
реализация продукции затрудняется из-за высокой
(150-280 р./т) цены на витаминную муку.
Технология производства витаминной муки имеет и ряд трудностей,
связанных не только со сложностью сбора древесной зелени,
но и с зависимостью состава сырья от различных неконтролируемых
факторов, а также его неоднородностью.
Необходимо также отметить, что использование витаминной муки
как компонента кормов сельскохозяйственных животных ограничено
наличием дубильных и смолистых веществ, гликозидов и алкалоидов.
Поэтому становится очевидной необходимость облагораживать
древесную зелень или извлекать из нее биологически активные
вещества с использованием проэкстрагированного сырья, в качестве
витаминной муки или компостов, а также кормовых добавок,
Обогащенных белком за счет выращивания на ней дополнительной
биомассы.
3.4.2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ
ВЕщЕСТВ ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ
Технология экстракционной переработки древесной зелени заключается
в извлечении из измельченного сырья различными растворителями
биологически активных веществ, их концентрирование и использование
в качестве конечного продукта или как сырья для выделения
соединений с ценными свойствами.
Все существующие технологические схемы можно подразделить
на непрерывные или периодические с использованием в качестве
экстрагента воды, водяного пара, полярных или неполярных растворителей.
Переработка древесной зелени по способу батарейной противоточной
экстракции горячей водой после предварительной отгонки эфирного
масла острым паром относится к старейшим производствам такого
рода. Уже в 1931 г. на Тих-винском лесохимическом заводе вошел
в строй цех по переработке еловой древесной зелени с получением
хвойного лечебного экстракта и эфирного масла [Ягодин, 1980].
В настоящее время этот цех перерабатывает ежегодно около 3,5
тыс.тсырья и производит экстракт хвойный натуральный (ТУ-81-05-97--70),
экстракт хвойно- соляный в брикетах (ТУ-81-05-98--70), а также
тяжелое эфирное масло (фС 42-659-73). Тяжелое эфирное масло
применяется для приготовления препарата "Пинабин",
являющегося эффективным средством лечения почечно- и желчекаменной
болезни и калькулезного холецистита.
Наряду с батарейным методом экстракции предложена усовершенствованная
технологическая схема переработки древесной зелени с получением
эфирного масла и хвойного натурального экстракта на установках
непрерывного действия НДТ-ЗМ и УНП
[Ягодин, 1980; Репях, 1988]. В 1975 г. такая технология внедрена
в Цюрупинском лесхоззаге Херсонской области Украины
[Продниекс, 1988].
Кроме получения хвойных экстрактов в настоящее время существует
несколько способов получения соков из хвои. Выход клеточного
сока зависит от способа и глубины обработки сырья и составляет
от 10 до 30 %. Для увеличения выхода сока древесную зелень
подвергают многократной пропарке или ферментации. Это дает
возможность разрушить защитную оболочку хвои и значительно
повысить выход сока, состав которого мало отличается от состава
натурального хвойного экстракта.
Все получаемые таким образом экстракты представляют собой
галеновые препараты со слабо изученным, составом и используются
только для приготовления хвойных ванн в качестве лечебного
средства при заболеваниях центральной и периферической нервной
системы, сердечно-сосудистых и ревматических заболеваниях.
Из органических растворителей в настоящее время нашли промышленное
применение только бензин БР-1 и БР-2, а также трихлорэтилен.
Начало использования жирорастворимых веществ приходится на
1949 г., когда был предложен способ переработки древесной
зелени экстракцией бензином. Получаемый продукт, который после
омыления растворяется в воде, был назван хлорофилло-каротиновой
пастой (ГОСТ 21802-84). Производство хлорофилло-каротиновой
пасты впервые было организовано в
Лисинском учебно-опытном лесхозе в 1950 г., а затем модернизировано
[Ягодин, 1980; Левин, 1981; Репях, 1988].
В настоящее время такие производства перерабатывают как только
сосновую древесную зелень, так и сосновую древесную зелень
совместно с еловой. Поэтому, исходя из состава используемого
сырья, цехи по переработке древесной зелени в зависимости
от технологического варианта подразделяются на два вида. К
первому относятся цехи, перерабатывающие только древесную
зелень сосны, с получением хвойной хлорофилло-каротиновой
пасты, хвойного воска
(ОСТ-56-65-82) и эфирных масел. Ко второму - цехи, перерабатывающие
древесную зелень сосны и ели с получением, кроме упомянутых
продуктов, хлорофиллина натрия (ОСТ 56-33-85), бальзамической
пасты (ОСТ 56-58-83), провитаминного концентрата
(ОСТ-56-32-85), а также фракций эфирных масел (рис. 6). В
1980 г. внедрена технология получения хвойного эфирного масла
путем вакуумной фракционной дистилляции масла-сырца с применением
ротационного пленочного испарителя ИР-10 [Ягодин, 1988].
Согласно технологической схеме бензиновый экстракт древесной
зелени, освобожденный от восков, подвергают обработке 30 %-ным
водным раствором щелочи. При этом происходит омыление сложноэфирньк
групп в молекуле хлорофилла с выделением металла, фитола,
а также нейтрализация свободных жирных, смоляных и хлорофиллиновых
кислот.
Натриевые соли кислот и некоторые производные хлорофилла,
образовавшиеся в результате воздействия на экстракт щелочи,
растворяются в воде. Нейтральные же вещества остаются в бензиновом
растворе. После отгонки растворителя из нейтральных веществ
получают провитаминный концентрат и эфирные масла.
Водорастворимые вещества обрабатывают 15-20 %-ным раствором
серной кислоты, в результате чего выделяются хлорофиллин-сырец,
а также жирные и смоляные кислоты.
Для получения смоляных и жирных кислот применяют метод экстрагирования
бензином при 60-65 С0 с последующей отгонкой растворителя.
Полученный продукт нейтрализуют 40 %-ной щелочью с добавлением
воды до 40 % влажности. Он представляет собой бальзамическую
пасту.
Водная суспензия хлорофиллина-сырца промывается водой до
нейтральной реакции в промывных водах. Затем производится
сушка продукта. Полученные хлорофиллиновые кислоты нейтрализуются
карбонатом натрия (содой) в 20%-ном водном растворе этанола
при температуре 75 С и соотношении растворитель: хлорофиллин
натрия:сода равном 10:1: :0,5 в течение 15-20 мин [Репях,
1988].
При получении спиртового раствора хлорофиллина натрия спирт
частично отгоняется до получения нужной концентрации продукта.
При получении же водного раствора спирт отгоняется полностью
и концентрат хлорофиллина натрия растворяется в воде. Полученные
растворы поступают в фасовочное отделение и
[pic]
Рис. 6. Принципиальная схема переработки древесной зелени
по способу бензиновой экстракции
разливаются в стеклянную тару.
Таким образом, учитывая использование обессмоленной древесной
зелени, в настоящее время можно говорить о создании безотходной
технологии переработки этого сырья с получением целого ряда
биологически активных продуктов. Однако все они представляют
собой сложные, полностью не изученные смеси, что ограничивает
их применение и, прежде всего, в фармакологии.
Выход хлорофилло-каротиновой пасты по описанной технологии
переработки древесной зелени сосны из 1 т сырья при использовании
для ее подготовки усовершенствованного измельчителя кормов
"Волгарь-5" составляет 60-70 кг и 120-150 т тяжелого
эфирного масла [Ягодин, 1988]. В среднем извлекается приблизительно
50-60
% смолистых веществ. Количество хлорофилловых пигментов в
бензиновом экстракте составляет 20-30 %, а каротиноидов до
50 % от содержания их в исходном сырье. При дальнейшей переработке
экстрактов древесной зелени сосны и ели получают до 5 кг провитаминного
концентрата, 5-5,5 кг бальзамической пасты, до 2 кг хвойного
воска, а также 200-230 г хлорофиллина натрия.
В НПО "Силава" (Латвия) на основании данных о работе
цехов по переработке древесной зелени на базе типового оборудования
с использованием нестандартных экстракторов разработан проект
лесобиохимического цеха с получением хлорофилло-каротиновой
пасты и тяжелого эфирного масла [Продниекс, 1988]. Ниже приведены
технико-экономические показатели цеха.
Технико-экономические показатели цеха
Годовой выпуск товарной продукции, тыс.р. 123,95
Годовая потребность, т: в сырье .....……………………………............
600 в бензине ............…………………………….. 39 в едком натре ........………………………...
2,82
Общая сумма капиталовложений, тыс.р. 101,27
Средняя прибыль, тыс.р. .....……………..... 47,52
Средняя рентабельность, %.…………........ 62
Окупаемость капитальных вложений, год . . 2,54
Удельные капитальные затраты на 1 руб. товарной продукции,
81,7 коп.
Однако в проекте заложены заниженные данные по выходу продуктов
из 1 т сырья: хлорофилло-каротиновой пасты-50 кг, тяжелого
эфирного масла -95 г. Их выход составляет до 70 кг и
140 г соответственно. То есть по выпуску товарной продукции
данные занижены на 45 тыс.р. Денежный выход с 1 т продукции
составит 281,7 р. [Левин, 1981; Репях, 1988]. Таким образом,
цеха, получающие в качестве продуктов переработки древесной
зелени только тяжелое эфирное масло и хлорофилло-каротиновую
пасту уже оказываются высокорентабельными предприятиями. Нo
неполнота извлечения экстрактивных веществ, а также высокая
пожароопасность производства обусловили поиски новых растворителей
для проведения процесса экстракции.
Внедрение в промышленные технологические схемы в качестве
экстрагента трихлорэтилена было осуществлено на основании
исследований, проведенных на кафедре процессов и аппаратов
Таллиннского политехнического института. Отмечено, что трихлорэтилен
имеет наивысшую среди хлорорганических растворителей стабильность
в условиях экстракции, относительно низкую температуру кипения
(87,0°С) и практически не растворима воде (0,1 %), что облегчает
его регенерацию. Авторами была разработана технология экстракции
древесной зелени хвойных пород трихлорэтиленом в непрерывном
процессе при обработке извлеченньк смолистых веществ триэтиламином.
Эта технология была внедрена в химцехе Валгского лесхоза и
Выруского леспромхоза
(Эстония) и в химцехе Тетеревского опытного лесхоззага
(Украина). Однако анализ работы этих предприятий показал,
что, хотя трихлорэтилен и является трудногорючей жидкостью,
пожароопасность которой на одну категорию ниже, чем у экстракционного
бензина БР-1, он обладает повышенной токсичностью. Предельно
допустимая концентрация его паров в воздухе рабочей зоны составляет
10 мг/м3, что очень трудно достижимо в промышленных условиях.
Возникают большие затруднения при очистке стоков. Кро ме того,
при длительном хранении на свету трихлорэтилен постепенно
окисляется кислородом воздуха до фосгена, а при соприкосновении
с водой образует корродирующую смесь. Поэтому этот способ
не нашел широкого распространения, так же как и предложенная
схема экстракции древесной зелени в винтовых аппаратах непрерывного
действия.
К недостаткам рассмотренных схем относят прежде всего неполное
извлечение и использование содержащихся в древесной зелени
веществ. При получении биологически активных веществ по технологической
схеме с применением экстракции органическим растворителем
в обессмоленной древесной зелени остаются неиспользованными
водорастворимые вещества, а при водной экстракции - жирорастворимые.
Резервом дальнейшего улучшения показателей является совершенствование
технологии, а также комплексная переработка древесной зелени.
Эффективность получения продуктов при комплексной переработке
зависит в этом случае главным образом от выбора экономически
обоснованного направления использования сырья.
3.4.3. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ
ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ
В настоящее время предложен целый ряд способов комплексной
переработки древесной зелени методами последовательной экстракции
водой и бензином. Однако двухстадийная экстракция исследованная
как в периодическом, так и в непрерывном режиме не нашла применения
в цехах по комплексной переработке древесной зелени. В НПО
"Силава" был разработан экспериментальный проект
завода с последовательной бензино—водной экстракцией. Из приведенных
основных технике—экономических показателей следует, что экономическая
эффективность производства при введении такой экстракции снижается
[Левин, 1981; Репях, 1988]. Основные технико-экономические
показатели производства:
Сумма товарной продукции, тыс.р. . . 123,90/184,09
Водный экстракт, т.…………………....... -/100
Хлорофилло-каротиновая паста, т …….. 30/30
Хвойный воск, кг............ 1800/1800
Эфирное масло, кг ........... 57/57
Потребность: в сырье .........………….... 600/600 в технологическом
паре . .. .. 1554/4140 в технологической воде, м3 . . . 18000/21400
Число работающих, чел. ........ 16/30
Капитальные вложения, тыс.р. . . .. 101,0/214,8
Общая рентабельность, %....... 37/21
Срок окупаемости капитальных вложений, год.........
2,54/5,60
Примечание: Числитель - данные для бензиновой экстракции,
знаменатель - для совмещенной.
Поэтому для широкого внедрения схемы комплексной переработки
древесной зелени необходимо интенсифицировать процесс экстрагирования
или получать на основе хвойно—водного экстракта, который в
5 раз дешевле хлорофилло-каро-тиновой пасты, продукты с высокой
потребительной стоимостью.
В настоящее время разработан способ совмещенной водно- бензиновой
экстракции биологически активных веществ из древесной зелени
по дифлегмационному методу, который позволяет увеличить выход
биологически активных веществ на 15 % и сократить продолжительность
процесса экстракции более чем в 2 раза по сравнению с последовательными
экстракциями. Полученные экстракты при этом перерабатываются
раздельно.
Из одной тонны древесной зелени сосны по безотходной технологии
можно получить 210-230 хлорофиллина натрия, 4,4-4,6 кг провитаминного
концентрата, 4,5-4,7 кг бальзамической пасты,
1,8-2,0 кг воска, 70-90 кг водного лечебного экстракта, 450-470
кг хвойной витаминной муки на сумму 1250-1360 р. в зависимости
от выхода продуктов [Ягодин, 1988].
Для увеличения выхода экстрактивных соединений при использовании
двухстадийной экстракции предлагалось также использовать анионные
поверхностно-активные вещества
(алкилсульфанаг натрия), добавление которых в количестве
0,1 % от экстрагента (воды) позволяет существенно увеличить
выход биологически активных веществ.
Анализ водного экстракта древесной зелени, получаемого по
существующим технологиям, показал значительное содержание
в нем витаминов, Сахаров, органических кислот, фенольных соединений
и минеральньк компонентов. Это дало возможность использовать
водные экстракты как сырье для ферментативной переработки.
Кроме того, значительное содержание в древесной зелени протеина
(8-14 % в хвое сосны) и его высокая кормовая ценность вследствие
нахождения в нем дефицитных аминокислот, и прежде всего лизина,
позволили разработать и предложить для реализации ряд технологических
схем по выделению белково-витаминных концентратов холодной
водой с добавками неорганических веществ.
[pic] рис. 7. Принципиальная схема комплексной переработки
древесной зелени с получением БВК
Технологическая схема, позволяющая получить наряду с водорастворимыми
и жирорастворимыми биологически активными веществами еще и
белково-витаминный концентрат, приведена на рис. 7. По предложенной
схеме из 1 т абс. сух. сырья могут быть получены белково-витаминный
концентрат - 80-90 кг, хло-рофилло- каротиновой пасты - 50,
хлорофиллина натрия -40 г, хвойного воска - 6-7 кг, ТЭМ -
250 г, хвойного лечебного экстракта - 170-
200 кг, кормовых дрожжей -60—70 кг, а также углеводного корма
до
500 кг, который по содержанию протеина на основании ГОСТ
200083-74 можно отнести ко 2 группе. Наибольшее влияние на
выход протеина оказывают добавки щелочи до концентрации 0,3
%.
Подобные схемы, несмотря на глубокий и дифференцированный
подход к проблеме переработки древесной зелени, не нашли промышленного
применения. Прежде всего это связано с большими энергетическими
и временными затратами на ступенчатое использование различных
растворителей при последующей их регенерации. Качество же
получаемых белково-витаминных концентратов в значительной
мере снижается из-за примесей соединений, переходящих в водный
раствор - горечей, дубителей и т.д., освобождение от которых
пока не отработано.
Американские ученые осуществляли экстракцию из древесной
зелени путем ее измельчения в воде (1:4 по весу). Экстракт
отделяли фильтрованием через ткань, а затем центрифугировали.
Выделяемый после центрифугирования осадок лиофильно высушивали,
получая пастообразный хлорофилло-каротиновый продукт, а надосадочную
жидкость использовали для получения белка, который осаждали
ацетоном в течение 5 ч. При этом осаждалось до 95 % белка.
Выход белка и пасты составил соответственно 2,5 и 12 %.
Такой способ считается экономически эффективным, если область
заготовки сырья и сбыта продукции не будет превышать 60 км
от места переработки. Расчет при этом делается, главным образом,
на породы с более высоким, чем в сосне, содержании протеина.
Кроме того, наряду с высокой его кормовой ценностью, сравнимой
с кормами животного происхождения, также отмечается снижение
качества продукта из-за наличия сопутствующих соединений.
Сотрудниками СибТИ предложена технология получения концентратов
фосфолипидов (рис. 8). Эти соединения играют важную роль в
образовании мембранных внутриклеточных структур и обладают
высокой биологической активностью.
[pic]
Рис. 8. Принципиальная схема получения фосфолипидов
Содержание фосфолипидов в осенне-зимний период достигает
1,2—1,8 % от древесной зелени, поэтому выделение их из более
дешевого, чем используемого сейчас для этих целей (семена
масленичных культур, яичный желток, сердце крупного рогатого
скота), сырья целесообразно. Поскольку технология предусматривает
выделение продуктов в "мягких" температурных режимах
(0-20 °С), вещества извлекаются практически не деструктированными
и отличаются высоким качеством. Однако в литературе еще нет
данных о промышленной апробации этой схемы.
В литературе также описан способ получения витамина Е из
фитола нейтральных соединений древесной зелени при конденсации
с триметилгидрохиноном в среде пропанола и хлоридом цинка
(3 %) и фторидом бора (0,002 %) в качестве катализаторов при
температуре 150—170 С. Однако также нет данных о практическом
применении этого способа.
Сотрудниками ЛТА им. С.М. Кирова с учетом исследований состава
экстрактивных веществ древесной зелени сосны обыкновенной
и данных по биологической активности и свойствам отдельных
соединений экстракта создана техно-
[pic]
Рис. 9. Принципиальная схема переработки экстрактивных веществ
древесной зелени сосны обыкновенной
логия, позволяющая выделить концентраты соединений, обладающих
наиболее ценными свойствами (рис. 9). В настоящее время эта
технология проходит опытно—промышленные испытания.
Кроме горячей воды, бензина и трихлорэтилена, заложенных
в качестве экстрагентов в существующие технологические схемы
получения биологически активных веществ из древесной зелени,
исследователями изучалось применение для этой цепи еще целого
ряда органических и неорганических веществ. Установлено, что
экстрагирующая способность дихлорметана, ацетона, изопропанола,
трихлорэтилена, этил-ацетата и спиртобензольной смеси в 1,5-2,5
раза выше, чем у бензина. Однако из-за своей повышенной растворимости
в воде и токсичности эти экстрагенты не нашли применения в
существующих технологических схемах.
Показана возможность использования для экстракции древесной
зелени жидкого диоксида углерода. В углекислотном экстракте
установлено наличие эфирного масла (2% от экстракта), хлорофилла,
каротиноидов, витаминов С, Р и Е, провитамина Д, а также воска,
кислот, липидов и других веществ. Благодаря наличию этих компонентов
экстракты обладают высоким биогенностимулирующим действием.
К недостаткам этого метода относятся значительные затраты
на производство экстрагента при больших потерях его в процессе
экстракции (20-50 % от емкости экстрактора), а также высокое
давление в экстракторах и вследствие этого необходимость изготовления
специального оборудования. Технология экстракции жидким диоксидом
углерода эффективна только в случае непосредственного применения
получаемого экстракта. Соединения, входящие в его состав,
из-за низких температур проведения процесса практически не
претерпевают никаких изменений. В случае же дальнейшей переработки
экстракта с использованием процессор, связанных с жесткими
температурными режимами, применение диоксида углерода в качестве
экстрагента теряет смысл. Тем не менее экологическая нейтральность
и пожаробезопасность процесса наряду с низкой температурой
экстрагирования позволяют предположить широкое распространение
технологических схем, основанных на использовании диоксида
углерода в качестве экстрагента древесной зелени.
Проводилось изучение и процессов экстрагирования древесной
зелени стандартной смесью хладонов 11 и 12(1:1) по МРТУ 6-02-
395-66. Содержание летучих веществ в экстракте составило
27,9
% от экстракта. Применение смеси хладонов в качестве экстрагентов
позволяет, по мнению авторов, получить экстракты, которые
можно вводить в парфюмерную продукцию, выпускаемую в аэрозольной
упаковке. Оцнако, опасность применения хладонов, связанная
с разрушением ими озонового слоя земли, делает использование
этих экстрагентов в промышленном масштабе маловероятным.
3.5. ЗНАЧЕНИЕ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ЛЕСА
Основными лесозаготовительными районами Российской Федерации
остаются Иркутская область, Красноярский и Хабаровский края,
Тюменская и Архангельская области. Леса европейской части
страны, наиболее доступные для эффективного использования
и подвергавшиеся вследствие этого усиленной эксплуатации,
в настоящее время почти полностью вовлечены в хозяйственный
оборот и в значительной мере истощены. Перемещение лесозаготовок
в слабоосвоенные районы, удаленные от сложившихся центров
промышленной переработки и потребления древесины, сопровождается
постоянно увеличивающимися затратами на заготовку и вывоз
древесины, требуют крупных капитальных вложений в развитие
производственной и социальной инфраструктуры.
В 1994 г. выпуск лесобумажной продукции по сравнению с 1993
г. снизился по всем подотраслям комплекса: лесозаготовительной
промышленность - на 32,2 %, лесопилки - на 31,4 %, в производстве
древесно-волокнистых плит - на 32,4 %, целлюлозы - на 18,1
%, бумаги - на 23,2 % [Мазур,1996].
Наибольшее отставание допустили предприятия многолесных районов
Сибири и Дальнего Востока. Значительно снизили выпуск деловой
древесины предприятия республик Хакассия и Бурятия,
Иркутской, Читинской, Омской областей.
Одна из проблем, стоящих перед лесной промышленностью, -
это сокращение потерь древесного сырья в процессе заготовки
и переработки. Речь идет как о снижении объемов образуемых
отходов, так и о ликвидации недорубов и потерь заготовленной
древесины от несвоевременной вывозки, несовершенных методов
транспортировки, накопления древесины у временных транспортных
путей и т.д.
Основные направления ресурсосбережения в лесной промышленности
- рациональное использование древесного сырья (что на стадии
заготовки древесины выражается в максимально эффективном использовании
лесосечного фонда, сокращении потерь древесины), а также расширение
использования и переработки древесных отходов в качестве заменителя
деловой древесины, позволяющие достичь ощутимого экологического
эффекта, состоящего в сокращении вырубаемых лесных площадей,
сохранении природной среды и т.д.
Промышленно-хозяйственная деятельность лесного комплекса
тесно связана с проблемами развития природоохранных и социальных
функций лесов. Ограничение на дальнейшее увеличение объемов
заготавливаемого древесного сырья вместе с требованиями сохранения
и улучшения состояния лесной среды как части биосферы, с необходимостью
повышения эффективности и использования всей биомассы, получаемой
на лесосеках, требуют переориентации всего комплекса на ресурсосберегающий
путь развития.
Этот переход возможен только на основе использования новейших
достижений науки и техники, внедрения безотходных технологий,
расширения объемов использования вторичных ресурсов и отходов
производства.
При недостатке древесного сырья медленно решается проблема
комплексного использования древесины, дефицит современного
оборудования и передовых технологий не позволяет расширить
масштабы переработки лиственной древесины, древесных отходов,
макулатуры для выработки эффективных заменителей деловой древесины.
Наиболее крупные предприятия отрасли сосредоточены в
Восточной Сибири, в Северном, Северо-Западном и Уральском
регионах, а также в Калининградской области [Шеховцев, 1995].
Значительно сократилось в настоящее время производство важнейших
видов продукции деревообрабатывающей и целлюлозно- бумажной
промышленности.
Снижение спроса со стороны капитального строительства явилось
одной из причин сокращения производства клееной фанеры, оконных
и дверных блоков , цементно-стружечных плит. Снизилось производство
деревянных домов заводского изготовления.
Предприятия комплекса являются значительным источником загрязнения
атмосферного воздуха. Общеотраслевой выброс в атмосферу в
1994 г. составил 523,3 тыс. т и сократился по сравнению с
1993 г. на 18 %, это объясняется неполной (40-50 %) загрузкой
производственных мощностей [Мазур, 1996].
Наиболее характерными загрязняющими веществами для данной
отрасли являются твердые вещества (29,8 % суммарного выброса
в атмосферу), оксид углерода (28,2 %), диоксид серы (26,7
%), оксиды азота (7,9 %), толуол (1 %), сероводород (0,9 %),
ацетон
(0,5 %), ксилол (0,45 %), бутил (0,4 %), этилацетат (0,4
%) метилмеркаптан (0,2 %), формальдегид (0,1 %) и др.
В качестве наиболее крупного загрязнителя атмосферы (по объему
выброса) можно выделить Архангельский ЦБК (г. Новодвинск)
с объемом выброса в 1994 г. 47,8 т, что составляет 7,5 % от
общего выброса по отрасли.
В перечень городов с наибольшими выбросами загрязняющих веществ
в атмосферный воздух и сбросами в водные объекты в
Российской Федерации, где производственная деятельность предприятий
комплекса является определяющей, вошли г.
Архангельск, Братск, Красноярск, Пермь, Усть-Улимск.
Целлюлозно-бумажная промышленность является одной из самых
водоемких отраслей народного хозяйства РФ, поэтому наиболее
сильное воздействие предприятия деревообрабатывающей и целлюлозно-
бумажной промышленности оказывают на состояние поверхностных
вод.
Ежегодное потребление свежей воды в отрасли составляет около
2,1 - 2, млрд. м3, или около 4,5 - 4,7 % общего водопотребления
в промышленности России. Относительно невысокая экономия свежей
воды, которая составляет 69 %, что объясняется необходимостью
использования свежей воды в ряде технологических процессов
в качестве одного из компонентов сырья [Шеховцев, 1995].
На долю комплекса приходится свыше 20 % (2 млрд. м3) сброса
загрязненных сточных вод промышленностью РФ. Для предприятий
целлюлозно-бумажной промышленности проблема уничтожения количества
и степени загрязнения сточных вод имеет первостепенное значение.
Главный источник образования загрязненных сточных вод в отрасли
- производство целлюлозы, базирующееся на сульфатном и сульфитном
способах варки древесины и отбелке полуфабриката с применением
хлорпродуктов.
Загрязненные сточные воды предприятий отрасли характеризуются
наличием в них таких вредных веществ, как сульфаты, хлориды,
нефтепродукты, фенолы, формальдегиды, метанол, фурфурол, диметилсульфид,
диметилдисульфид.
Основная причина негативного воздействия на окружающую среду
предприятий данной отрасли - использование старых технологий
и устаревшего оборудования. Этими факторами определяется значительная
масса загрязняющих веществ, поступающих с основного производства
на очистные сооружения и в природную среду. Большой объем
сточных вод и высокая концентрация в них загрязнений вынуждают
использовать громоздкие очистные сооружения, не решающие полностью
своих задач. На очистных сооружениях образуется большое количество
осадков, основная часть которых поступает в накопители, что
приводит к их перегрузке и соответственно к воздействию на
подземные воды.
Водные объекты в местах расположения предприятий отрасли
подвергаются отрицательному воздействию. По-прежнему загрязнен
участок Усть-Илимского водохранилища, на который оказывает
неблагоприятное влияние р. Вихоревка, куда сбрасывается более
половины сточных вод Братского ЛПК. Река здесь характеризуется
как "чрезвычайно грязная", в воде содержание формальдегида
достигало 6 ПДК, лигнина - 14,7 мг/ л, сероводорода - 280-510
ПДК. В бассейне р. Сухоны наиболее загрязнена р. Пельшма.
Для реки характерен экстремально высокий уровень загрязненности
воды в створе ниже сброса сточных вод ПО "Соколбумпром",
где среднегодовые концентрации составляют: аммонийного азота
- 32
ПДК, лигносульфонатов -173 мг/л [Шеховцев, 1995].
Высокое содержание органических веществ способствует острому
дефициту растворенного в воде кислорода (до 0,59 мг/л) и образованию
сероводорода (до 0,07 мг/л).
Значительный объем загрязненных сточных вод в поверхностные,
водоемы сбрасывают:
- Братский ЛПК (Иркутская область);
- Котласский ЦБК (г. Коряжма Архангельской области);
- Архангельский ЦБК (г. Новодвинск);
- АО "Сыктывкарский ЛПК" (Республика Коми).
Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность
вносит вклад в загрязнение атмосферного воздуха России на
уровне
3 % объема выбросов в России от промышленных стационарных
источников. Наиболее существенная доля данной отрасли по выбросам
твердых веществ (1/23 промышленного объема их выброса), оксида
ванадия (V) и ртути (1/33 выброса веществ всей промышленностью
России) [Мазур, 1996].
На долю деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной отрасли
приходится около 5 % объема используемой свежей воды промышленностью
РФ и почти 6 % сброса сточных вод в поверхностные водоемы.
По объему сброса загрязненных сточных вод вклад отрасли значителен
и оценивается на уровне 1/5 общего объема сброса загрязненных
сточных вод этой категории в целом по промышленности
Российской Федерации.
Таким образом, лесной комплекс является существенным источником
загрязнения водной, воздушной среды, деградации земель и лесных
экосистем, в случае неразумного использования лесных ресурсов.
Поэтому чрезвычайно важна охрана окружающей среды в данной
области, и здесь приоритетным является создание новых и совершенствование
существующих технологий лесозаготовок, деревообработки, использования
отходов, недревесной продукции леса для обеспечения устойчивого
развития всего промышленно- хозяйственного комплекса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Переработка леса – важнейшая составляющая современной промышленности,
ибо древесина и сопутствующие ей продукты являются возобновимыми
ресурсами. Если раньше, на рубеже XIX – XX вв использовалась,
главным образом, древесная продукция от заготовок до применения
древесины в строительстве, мебельном производстве, в ЦБП,
то в конце XX столетия – комплексная переработка леса стала
единственной альтернативой в эволюции разумного хозяйствования,
где приоритетным является не только получение высококачественной
и экологически безвредной продукции, но и обеспечение устойчивого
развития общества. Последнее невозможно без защиты окружающей
среды, совершенствования технологий, эффективной переработки
отходов и более активное использование недревесной продукции
леса.
В новых направления лесного комплекса мы показали возможные
пути совершенствования переработки леса. Здесь основные акценты
поставлены на разумном проведении лесозаготовок – без нанесения
ущерба лесным экосистемам; комплексной переработке древесины
до получения высококачественных пиломатериалов; использовании
в ЦБП новых технологий без применения хлорной отбелки; переработки
опилок и стружки для получения новых, экологически безпасных
сортов ДСтП, а также применении новых методов переработки
древесной зелени с получением уникальных препаратов, которые
могут быть использованы в медицине, парфюмерии и в сельском
хозяйстве.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВасильевС.Н., Рощин В.И., Выродов В.А. Состав экстрактивных
веществ древесной зелени сосны обыкновенной: Обзор. Информ.
– М.:
ВНИПИЭИлеспром, 1991.- 72 с., табл.- (Лесохимия и подсочка;
Вып.1).
“Древесные плиты: теория и практика”. Второй научно- практический
семинар. Тезисы докладов. С.-Пб ГЛТА, 1999.
Левин Э.Д., Репях С.М. Переработка древесной зелени.- М.:
Лесн. пром-ность, 1981.- 196 с.
Леонович А.А. ДСП: Технологии. Новое в исследованиях и разработках
древесностружечных плит. Мебельщик. No2, лето 1999.
Лесоторговый бюллетень. Сентябрь, вып.2,
Сев.западн.регион,1999.
Лесоторговый бюллетень. Сентябрь, вып.3, Сев.западн.регион,
1999.
Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология.
Общий курс: В 2 т. Т.1. Теоретические основы инженерной экологии:
Учеб. Пособие для втузов / Под ред. И.И.Мазура.- М.: Высш.
Шк.,
1996. – 637 с.: ил.
Методика по оценке экономической эффективности использования
твердых отходов производства и потребления.- М.: ВИВР, 1988.
Методические рекомендации по комплексной эффективности мероприятий,
направленных на ускорение научно-технического прогресса. –
М., 1988.
Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных
проектов и их отбору для финансирования.- М.,
1994.
Очистка и рекуперация промышленных выбросов / Максимов В.Ф.,
Вольф И.В., Винокурова Т.А. и др.: Учебник для вузов.- М.:
“Лесн. пром-сть”, 1989.
Петухов Р.М. Оценка эффективности промышленного производства:
(Методы и показатели). – М.: Экономика, 1990.
Продниекс А.П. Состояние и перспективы производства лесобиохимических
продуктов в существующих цехах по переработке древесной зелени
// Лесохимия и подсочка. Экспресс-информ.
ВНИПИЭИлеспром, 1988.- No 1. – с 3 – 8.
Радбиль Б.А. Новые направления в переработке и использовании
живицы: Обзор. Информ. – М.: ВНИПИЭИлеспром, 1990. – 64 с.,
7 ил., 11 табл.- (Лесохимия и подсочка; вып.2.).
Репях С.М., Левин Э.Д. Кормовые добавки из древесной зелени.-
М.: Лесн. пром-ность, 1988. – 205 с.
Справочное пособие по экологической оценке. Т.2. Инструкции
к различным видам деятельности (Департамент охраны окружающей
среды) / Технический документ Всемирного банка No 140, США,
1995 а.
Справочное пособие по экологической оценке. Т.3. Инструкция
по экологической оценке проектов в области энергетики и промышленного
производства (Департамент охраны окружающей среды)
/ Технический документ Всемирного банка No 154, 1995 б.
Шеховцев А.А., Звонов В.И., Чигинов С.Г. Влияние отраслей
народного хозяйства на состояние окружающей среды.- М.:
Минприрода РФ, 1995.
Ягодин В.И. Основы химии и технологии переработки древесной
зелении.- Л.: Изд. Ленинградского Ун-та, 1981.- 224 с.
Ягодин В.И., Антонов В.И. Состояние и перспективы развития
экстрактивной переработки древесной зелени // В кн.: Производство
кормовых и биологически активных продуктов на основе низкосортной
древесины и отходов лесопромышленного комплекса. – Красноярск,
1988.- с.58 – 60.
Fearnside, P. M. 1989. "Extractive Reserves in Brazilian
Amazonia:
An Opportunity to Maintain Tropical Rain Forest under Sustainable
Use."
Bioscience 39(6): 187-393.
FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION. 1982. ENVIRONMENTAL IMPACT
OF FORESTRY. GUIDELINES FOR ITS ASSESSMENT IN DEVELOPING
COUNTRIES. CONSERVATION GUIDE 7. ROME, ITALY. 1979. MOUNTAIN
FOREST ROADS AND HARVESTING. FORESTRY PAPER 14. ROME, ITALY.
Goodland, R. and others. 1985. Environmental Management in
Tropical Agriculture. Boulder, Colorado: Westview Press.
Htun, N. 1982. International Trends in Environmental
Management in the Pulp and Paper Industry. Bangkok, Thailand:
Technical Association of the Pulp and Paper Industly Press.
Jensen, W. 1986. "Environmental Trends in the Finnish
Palp and Paper Industry." Industry and Environment 9(3):
19-24.
Lal, R. 1986. "Conversion of Tropical Rainforest: Agroeconomic
Potential and Ecological Consequences." Advances in
Agronomy 39: 173-
264.
LAMPRECH, H. 1989. SILVICULTURE IN THE TROPICS: TROPICAL
FORESTRY ECOSYSTEMS AND THEIR TREE SPECIES AND METHODS FOR
THEIR
LONG TERM UTILIZATION ESCHBORN, WEST GERMANY.
Mergen, F.,and J. R. Vincent, eds. 1987. Natural Management
of Tropical Moist Forests: Silvicultural and Management
Prospects of Sustained Utilization. New Haven, Connecticut:
Yale School of Forestry and Environmental Studies.
World Resources Institute. 1985. Tropical Forests: A Call
for
Action. 3 Volumes. Washington, D. C.
United Nations Environment Programme. 1982. Environmental
Guidelines for Рulp and Paper Industry. Environmental Management
Guidelines No. 4. Nairobi, Kenya.
United States Environmental Protection Agency. 1980.
Development Document for Effluent Limitations Guidelines
and
Standards for the Pulp. Paper, and Paperboard and the Builder's
Рaper and Board Mills Report No. EPA 440/1-80/025b. Washington,
D.C.: General Printing Office.
World Bank. 1980. Environmental Consideration in the Pulp
and
Paper Industry. Office of Environmental Affairs. Washington,
D.C.: World Bank.
Стр-2
|
Фрезы
для изготовления евроокон!!!
Украина
