04/08/2023
0Производство целлюлозы и побочных продуктов начинается с древесной щепы. Фото: Shutterstock
Побочные потоки лесной промышленности, которые до сих пор превращались в энергию, все чаще перерабатываются в продукты с более высокой добавленной стоимостью. По наиболее оптимистичному сценарию необходимая мощность будет равна мощности трех обычных АЭС.
Только около половины древесного материала, используемого при производстве целлюлозы, превращается в желаемый конечный продукт. Остальное становится черным щелоком, который традиционно сжигают для получения энергии. Часть этой возобновляемой энергии использовалась на заводе, в то время как значительные излишки продавались в виде тепла в местные сети централизованного теплоснабжения и в виде электроэнергии в национальную сеть.
К лесной промышленности предъявляют общее требование, – производить из древесины продукцию , обеспечивающую долгосрочное хранение углерода. При производстве энергии, углерод, содержащийся в древесине, немедленно выбрасывается в атмосферу, поэтому этот тип её использования, при наличии альтернатив, не желателен. Другой движущей силой является рынок: чем дальше обрабатывается сырье, тем лучше будет цена.
Европейский институт леса (EFI) и ETLA Economic Research (Etla) совместно провели исследование FutureForest 2040 и пришли к выводу, что, согласно наиболее оптимистичному сценарию развития продукции лесной промышленности, производство энергии в лесной промышленности упадет на количество, соответствующее мощности трех или даже пяти атомных электростанций, таких как новейшая финская атомная электростанция Олкилуото 3. При этом, спрос на энергию также будет расти, поскольку для производства более современных продуктов на основе древесины требуется энергия.
Разработка продуктов для лесной промышленности является основной компетенцией профессора-исследователя Али Харлина из Центра технических исследований Финляндии VTT. По его мнению, исследование Future Forest реалистично по своей оценке.
«Я бы сказал, что для восполнения дефицита энергии потребуется примерно в три раза больше мощности, чем у Olkiluoto 3», — говорит Харлин. Максимальная мощность Olkiluoto 3 составляет 1600 мегаватт.
Многочисленные продукты на основе биопластиков уже доступны
Одна фракция, отделенная от черного щелока, представляет собой талловое масло, которое, помимо сжигания как есть, можно перерабатывать в возобновляемое топливо. Возобновляемые виды топлива являются важным элементом климатической стратегии Финляндии в отношении автомобильного транспорта. Это связано с обязательством по распределению, то есть требованием о том, что установленный процент топлива из ископаемого сырья должен быть заменен возобновляемым топливом. В Финляндии возобновляемое транспортное топливо производят лесная компания UPM и топливная компания Neste.
По словам Харлина, такие компании, как UPM, производят возобновляемое дизельное топливо не только для того, чтобы продавать его.
«Совершенно очевидно, что это проект по разработке продукта, — говорит Харлин.
Из-за обязательств по сбыту дизельное топливо имеет стабильный рынок, а выручка от продаж обеспечивает дальнейшее развитие продукта.
«Формула такова, что масло для горения продается по одному доллару за литр, а продукты на основе нефти — по пять долларов, — говорит Харлин. Кроме того, каждый литр продукта более высокой степени переработки означает, что в качестве транспортного топлива сжигается на один литр меньше масла.
Возьмем пример: биоперерабатывающий завод UPM в Лаппеенранте, Восточная Финляндия, производит возобновляемое дизельное топливо, используемое в качестве транспортного топлива, в то время как нафта, полученная из таллового масла, может использоваться в качестве биокомпонента бензина (бензина) и в качестве сырья для различных видов пластмасс. таких как полипропилен, полиэтилен и поливинилхлорид (ПВХ).
Пластмассы, изготовленные из бионафты, имеют множество конечных применений: полиэтиленовое покрытие в упаковках для жидкостей молочной компании Arla, защитные перчатки Jokasafe, баночки для увлажняющих средств косметической компании Lumene, веревки Dyneema и напольная плитка Tarkett.
Материалы, изготовленные из нафты UPM BioVerno, также используются для изготовления салонов автомобилей, плащей и ковровых покрытий. Сама UPM использует его для производства клейкой этикетки Raflatac Forest Film и биокомпозита UPM Formi EcoAce, который, в свою очередь, используется в других продуктах, например производителем газированной воды Mysoda Woody.
Биоматериал не может удовлетворить весь спрос
По словам Харлина, нет смысла использовать весь черный щелок для производства другого сырья, поскольку процессы производства целлюлозы также требуют энергии.
«Максимум процессам целлюлозного завода требуется четыре пятых энергии, содержащейся в черном щелоке», — говорит Харлин.
Помимо использования черного щелока для производства дизельного топлива и нафты, в лесной промышленности умеют выделять из него лигнин. На самом деле лигнин может даже стать основным продуктом вместо целлюлозы. Среди прочего, он используется для изготовления углеродных волокон, и Харлин также упоминает его использование в качестве смачивающего агента в бетоне.
«Чем пластичнее бетон, тем легче его отливать. Дополнительным бонусом является то, что благодаря лигнину бетон может связывать больше не ископаемого углерода», — говорит Харлин.
Лигнин уже давно используется для изготовления клеев на основе древесины, хотя мировой рынок для них очень мал.
«Еще одно применение — углеродные продукты, такие как материалы для аккумуляторов и углеродные волокна. Ни один из них не может производиться в больших количествах, но они неплохо увеличивают ваш доход», — говорит Харлин.
Metsä Group сообщает , что завод по производству биопродуктов в Кеми после завершения строительства увеличит производство биохимикатов, включая талловое масло и скипидар, на 50 000 метрических тонн в год. Это также промежуточные продукты, используемые для производства других продуктов с более высокой добавленной стоимостью.
Харлин отмечает, что использование биомассы не станет серебряной пулей, которая убьет все климатические проблемы, вызванные использованием ископаемых.
«Объем биомассы, который можно собрать по разумной цене, будет недостаточен для этого», — подчеркивает Харлин. Мирового производства биомассы просто недостаточно, особенно для удовлетворения спроса на энергию.
«На самом деле, биоматериалы также должны использоваться для производства продуктов с высокими эксплуатационными характеристиками, поскольку их производство всегда будет дорогостоящим», — заключает Харлин.
