я могу творить
Не теряй времени, его и так осталось мало.
Сергей Шклюдов
Все записи
текст

До последней иголочки

Интеллектуальная игра на тему, что же будет «новой нефтью», длится уже несколько десятилетий. Сначала сменщика «черного золота» видели в природном газе, потом – в сланцевой нефти, потом – в энергии ветра, солнца и воды. Появился даже афоризм: «Люди – это новая нефть», смысл которого в том, что потерю сверхдоходов от продажи углеводородов государства будут компенсировать за счет повышения уровня налогообложения граждан. Однако сегодня уже можно сказать, что ответ на вопрос «что же будет универсальным сырьем XXI века» найден. Им будет дерево.
До последней иголочки
Смолокурением на русском Севере называли выкурку смолы из сосновой древесины в ямах (до середины XIX века) или печах-кожуховках (позднее, с конца XIX века). Благодаря этому древнему промыслу получали скипидар, серу, живицу, канифоль и терпентин. lexicon.dobrohot.org
Научный консультант: Васильев Александр Викторович, директор института химической переработки биомассы дерева и техносферной безопасности СПбГЛТУ

Академик Климент Тимирязев сказал: «Растительная клетчатка – сталь будущего». Сейчас нас не удивить тем, что из деревьев можно делать бумагу, посуду, одежду и мебель. Но к тому, что из деревьев можно делать кирпичи, строить многоэтажные блочные дома и вытачивать детали для автомобилей и самолетов, нам еще предстоит привыкнуть. Век материалов на основе растительных волокон только начинается. Сейчас в странах Европы набирает популярность технология биорефайнинга, то есть глубокой переработки древесины, создания из нее продуктов нескольких степеней переработки. Но суть биорефайнинга не в том, чтобы елка дала нам все, «от гвоздя до крема для рук». Суть в полной переработке дерева. Чтобы ни одна иголочка не осталась непереработанной.

Если в прежние времена сырье подстраивалось под товар (запросы рынка), то теперь товар вынужден подстраиваться под сырье (запросы экологии). Это раньше, когда над лесом главенствовала «философия лесопилки», обработке и переработке подвергалась от силы половина дерева, а иногда и меньше. Остальное же выкидывалось или сжигалось. Перефразируя на манер нашего «зеленого столетия» высказывание Дмитрия Менделеева, можно сказать, что «топить печи дровами – все равно что топить ее ассигнациями». Стоит напомнить, что из биомассы одного дерева 70 % приходится на ствол, 8 % занимают ветки, сучья, листва/хвоя, 9 % – кора, 13 % – пень и корни. Главный постулат биорефайнинга: все 100 % дерева должны служить сырьем для производства товаров. Фактически, заводы по биорефайнингу являются чем-то вроде «нефтеперерабатывающих» заводов для деревьев. Благодаря сочетанию различных технологий древесная биомасса разлагается на составляющие – лигнин (который до недавнего времени не использовался в биопромышленности и считался отходом производства), целлюлозу, гемицеллюлозу и различные побочные вещества. В хозяйстве пригождается все. Лес больше не просто «источник бревен» – он теперь «источник всего».

Говоря о биорефайнинге, важно ответить на два вопроса. Во-первых, как стала возможной ситуация, когда понятие «сырье» и понятие «товар» поменялись местами, и стало важно не ЧТО сделано, а КАК сделано? Во-вторых, как дерево может стать главным источником сырья XXI века на стремительно лысеющей планете, когда даже в заповедных лесах начинается вырубка деревьев на топливо?

Биорефайнинг стал возможен лишь как часть экологического мировоззрения. В декабре 2019 года председатель Еврокомиссии Урсула фон дер Ляйен произнесла речь под названием «Зеленый курс», в которой обозначила перспективы развития европейской экономики на ближайшее поколение. Мышление европейцев должно претерпеть кардинальные изменения. Цель Европы – достижение к 2050 году «климатической нейтральности», то есть построение экономики «замкнутого цикла». Что это значит? Это значит, сколько произвели углекислого газа, столько и потребили. Планета Земля – замкнутая система, и все, что происходит на ней, подчиняется «закону Ломоносова»: «Если в одном месте что-то убыло, то в другом месте что-то прибыло». Пока дерево растет, оно впитывает из окружающей среды углекислый газ. Фактически, древесина – это «спрессованный СО2». Когда мы срубаем дерево и пускаем его на дрова, то, сжигая его, мы возвращаем накопленный им СО2 обратно в экологическую систему, в атмосферу.

Если заводы по глубокой переработке древесины – это «нефтеперерабатывающие заводы будущего», то где «нефтяные скважины будущего»? При каждом заводе по биорефайнингу должно быть свое «месторождение бревен», то есть лес, который срубают ради переработки. Необходима культивация «лесных плантаций» – искусственное высаживание леса для его дальнейшей переработки. То есть в прекрасном грядущем мире будут существовать два типа леса: натуральный/смешанный лес, который рубить будет запрещено, и искусственный/монокультурный лес, который будут специально разводить под вырубку. Стоит также сделать оговорку о том, что именно молодые, быстро растущие деревья наиболее активно потребляют СО2 из атмосферы. Чем больше плантаций, тем меньше углекислого газа и тем ближе достижение климатической нейтральности.

Обратимся к опыту соседней Финляндии. Около 40 % площади финских лесов занимают земли, где доминирует монокультура: сосна, лиственница или ель. Владелец плантации может рубить свои деревья тогда, когда ему заблагорассудится. Притом что Финляндия не входит даже в первую десятку по площади лесов, в глобальном экспорте бумаги/картона финская доля составляет 9 % (российская – 3 %), а в экспорте целлюлозы – 6 % (российская – 4 %).

Биорефайнинг на Руси

Как бы это смешно ни звучало, но допетровскую Русь вполне можно назвать страной продвинутого биорефайнинга. Ввиду того что Московия была лишена выхода к прибалтийским портам и находилась на значительном расстоянии от рынков сбыта (Германия, Голландия, Англия), то поставлять на рынок необработанную древесину или корабельные бревна Москве было экономически невыгодно. Этот факт вызвал развитие лесохимической промышленности в нашей стране. Можно даже сказать, что лесохимия – первая отрасль промышленной революции, которая получила масштабное развитие на Руси. На европейские рынки поставлялись деготь и корабельная смола, скипидар и канифоль. Одной из основных статей экспорта был получаемый из золы поташ (карбонат калия). Он применялся в изготовлении мыла, стекла и селитры. Для получения 1 кг поташа необходимо было сжечь тонну древесины. В царствование основателя династии Романовых царя Михаила Федоровича монополия на сжигание вологодских лесов с целью производства поташа была продана голландским купцам, затем же она перешла к англичанам. Только в 1681 году государство почувствовало себя настолько сильным, чтобы вернуть леса под свой контроль и национализировать экспорт поташа. У России тогда был только один европейский порт – Архангельск – и экспорт поташа составлял около 25 % всего экспорта Архангельска.

Получение древесного угля. Дерево пилили, высушивали, складывали в кучу (как на фото), засыпали землей и поджигали – древесный уголь формируется при малом доступе воздуха. Из золы делали поташ, а производителей древесного угля называли углежогами. commons.wikimedia.org

Стоит упомянуть и другой продукт «царского биорефайнинга» – березовый деготь, прозванный в Европе «русским маслом». Добывался «березовый деготь» из бересты путем пиролиза (термического разложения) и использовался для изготовления водоотталкивающей кожи (юфти/русской кожи). В начале царствования Петра Великого экспорт юфти из России достигал 3 тыс. т – это говорит о том, что «отходы производства» в виде сучков, веток, коры и бересты использовались весьма эффективно! Тогда же начала «лысеть» Европа – ради производства древесного угля, который столь необходим в кустарной металлургии, истребили до 3/5 площади лесов на континенте. Эта тенденция коснулась и Московии. В результате царь Алексей Михайлович (отец Петра) был вынужден запретить вырубку деревьев вокруг столицы. Промыслы переместились на Урал. Следующее «облысение» случилось с русскими лесами после отмены крепостного права. Поскольку помещичий лес – частный лес, то неудачливые хозяйственники, стремясь выручить со своей собственности хоть что-то, вырубали леса под корень. Если до 1861-го вырубалось около 250 тыс. га леса в год, то после – почти миллион (983 тыс. га).

Чтобы получить берестяную смолу, бересту нужно нагреть в герметичных условиях. Итоговый продукт будет состоять из смолы и золы. Фото: Jorre, commons.wikimedia.org

Из юфты делают обувь, например, военные ботинки. autogear.ru

Распад Советского Союза привел к обрушению деревообрабатывающей отрасли в России. Перестали внедряться новые технологии. За последние четверть века в России закрылось 18 целлюлозно-бумажных комбинатов, у оставшихся «транспортное плечо» между «лесорождением» и комбинатом в среднем составляет около 250 км. Если СССР в 1984 году занимал третье место в мире по производству картона и бумаги, то Россия сейчас – лишь 14-е. В нашей стране до сих пор не введен в строй ни один современный биорефайнинговый завод. При этом общий запас древесины (леса, доступного для вырубки) за последние десять лет в России сократился (с 83 298 000 до 82 756 000 м³). Быстрее, чем лес успевает восстановиться, его уничтожают незаконная вырубка и лесные пожары.

Каждый год в России сгорает около 1,6 млн га «малонарушенных» диких лесов. За 2019 год в стране сгорело около 10,1 млн га леса. В 2018-м – 8,7 млн га. В 2017-м сгорело 4,7 млн га, в 2016-м – 2,7 млн. Мы наблюдаем галопирующий и кратный рост потерь леса от лесных пожаров год от года. Складывается ощущение, что скоро в России нечего будет перерабатывать. Самая лесистая страна мира рискует оказаться в положении дефицита годной для вырубки и переработки древесины. Сейчас клеймом FSC (Международный Лесной Попечительский совет) в России сертифицировано около 46 млн га леса. Подобная маркировка на древесине означает, что хозяйство и вырубка ведутся в соответствии с экологическими нормами. Продукты только из такой древесины допускаются на европейский рынок. Если же ваше хозяйство не является добровольным участником FSC – вам путь на «всеядные» рынки Китая, Индии и арабских стран (Сирия, Египет, Ирак).

Технологии

Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Комментарии

Рекомендуем

Актуальное
Петросити
Поэма здоровья
Биосфера
Новиков Александр Иванович, персональный сайт
OK OK OK OK OK OK OK