Еще десять лет - примерно столько устойчивое лесное хозяйство сможет удовлетворить постоянно растущий спрос на древесину. Поэтому в Германии и Европе обсуждаются новые концепции более ответственного и эффективного промышленного использования возобновляемых, но все еще ограниченных ресурсов древесины. Исследователи Мюнхенского технического университета (TUM) используют данные европейского исследовательского проекта для анализа потенциальной эффективности многократного использования между заготовкой и сжиганием древесины.
Действительно ли каскадное использование древесины приводит к повышению эффективности использования ресурсов? Например, если необработанная древесина сначала используется для изготовления строительных элементов, затем досок для стола и, наконец, измельчается и превращается в ДСП перед сжиганием для получения энергии на электростанции? Чтобы ответить на этот вопрос, Майкл Рис и профессора Габриэле Вебер-Блашке и Клаус Рихтер с кафедры деревообработки ТУМ решили найти подходящие методы оценки.
Каскадная система, состоящая из множества поставщиков, производителей и пользователей, является сложной и дорогостоящей. Материальные потоки внутри и между ступенями каскада многочисленны и переплетены. Как теория, эта концепция описывалась в течение многих лет, а также было научно доказано, что она позволяет экономить ископаемые ресурсы, сокращать выбросы парниковых газов и увеличивать создание стоимости. Но до сих пор целенаправленная проверка ресурсоэффективности еще не проводилась. Поскольку биологическое производство древесины принципиально отличается от производства синтетического сырья, важно изучить, окупается ли и в какой степени каскадное использование возобновляемого сырья с точки зрения эффективности.
Чтобы учесть характерные особенности каскадного использования, исследователь древесины Майкл Риссе применил целостный подход к жизненному циклу и проанализировал эксергию всех используемых материалов, процессы внутренней переработки и потребление других первичных ресурсов, таких как по мере необходимости площади лесных угодий. Эксергия относится к проценту энергии, которая может быть преобразована в работу.
Экономия прежде всего в начале производственной цепочки
В двух сценариях исследователи ТУМ сравнили путь прохождения одной метрической тонны древесного лома с выполнением тех же функций при использовании свежей древесины. В первом сценарии восстановленная древесина сначала перерабатывалась в пиломатериалы, а затем два раза в древесно-стружечные плиты в каскадной системе. В эталонном сценарии производилась та же продукция, но на этот раз из свежей древесины.
Результат: при каскадном использовании древесина используется значительно эффективнее на 46 процентов по сравнению с однократным использованием на 21 процент. Наибольшая экономия достигается в начале производственной цепочки за счет сокращения использования свежей древесины, что, в свою очередь, снижает требуемую площадь лесных угодий. Каскадное использование остается более эффективным при дальнейшей обработке древесины, но в значительно меньшей степени. В обоих сценариях больше всего ресурсов потребляет производство ДСП, особенно процесс сушки и склеивания.
Ресурсоэффективная обработка все еще находится в зачаточном состоянии
В реальном промышленном использовании каскадное использование все еще находится в зачаточном состоянии, поскольку необходимые логистические процессы и адаптированные технологические процессы еще не доступны. Кроме того: «Энергетическое использование по-прежнему имеет приоритет над материальным использованием древесины», - пожаловался профессор Клаус Рихтер, заведующий кафедрой. Почти половина из 60 миллионов метрических тонн лесоматериалов, заготавливаемых каждый год, используется для выработки энергии либо непосредственно, либо в рамках промышленных процессов. Закон Германии о возобновляемых источниках энергии (EEG) по-прежнему поощряет такое использование до 2019 года, например.грамм. путем субсидирования производства тепла из энергии на базе древесины по льготным тарифам или путем предоставления инвестиционных субсидий на отопительные установки, такие как системы отопления на древесных гранулах или щепе. Этот односторонний стимул уже подвергался критике в комплексном отчете о защите климата для сельского и лесного хозяйства, проведенном в 2016 году, в подготовке которого также приняли участие сотрудники кафедры лесоведения.
Сегодня только треть вторичной древесины, производимой в Германии, перерабатывается в древесно-стружечные плиты; по словам Рихтера, примерно семь миллионов метрических тонн в конечном итоге сжигаются непосредственно для выработки тепла и электроэнергии на электростанциях. Для специалиста по дереву этого как минимум на один шаг меньше. Он и его группа исследователей выступают за более интенсивное использование древесины в качестве материала: «В среднесрочной перспективе нам необходимо более эффективно использовать древесину, то есть несколько раз в качестве материала, прежде чем мы будем сжигать или превращать ее в пеллеты. не мешать каскадному использованию. Однако обработка и использование древесины должны быть адаптированы с точки зрения планирования и концепции, чтобы многократное использование стало реальностью».
По словам докторанта Майкла Рисса, дополнительные анализы в контексте каскадного использования также необходимы: «Например, при анализе эффективности следует также учитывать дефицит отдельных первичных природных ресурсов». Во-первых, его опубликованное исследование не принимает во внимание то, что называется «эффектом замещения», что является еще одним весомым аргументом в пользу каскадного использования: «Использование изделий из древесины помогает избежать выбросов парниковых газов, возникающих при производстве недревесных материалов». такие продукты, как сталь или бетон, - и это в равной степени относится к каждой дополнительной каскадной ступени», - пояснил профессор Рихтер. «Более того, древесина - единственный материал, который хранит углерод на протяжении всего своего жизненного цикла».
Таким образом, углерод, связанный во время роста дерева, удаляется из атмосферы и высвобождается снова только в конце каскада, который должен длиться как можно дольше.«Однако одних только теоретических анализов недостаточно. Нам нужны действия со стороны политиков и отрасли», - подчеркнул Рихтер.