В статье авторы пытаются найти варианты повторной переработки отходов из древесины.
В настоящее время очень остро стоит вопрос экологии и вообще дальнейшего существования нашей планеты. Человечество ежедневно производит тонны мусора, которые непонятно куда девать. Сегодня самым оптимальным решением проблемы являются раздельный сбор мусора и переработка отходов. Каждый человек вносит значительный вклад в процесс избавления планеты от мусора, и я решил задуматься над проблемой утилизации мусора и найти варианты его переработки. В своей работе буду рассматривать переработку отходов из древесины.
Я попытался исследовать возможность переработки отходов во что-то полезное, выявив материалы, подходящие для переработки, и предложить способ переработки отходов из древесины.
Согласно данным корпорации «Ростехнологии» на территории нашей страны скопилось около 31 миллиарда тонн неутилизированных отходов [4]. С каждым годом к этой цифре прибавляется ещё 600 миллионов. Большая часть из этих отходов подлежит переработке, однако в нашей стране только начинает формироваться культура раздельного сбора мусора. Как оказалось, повторной переработке подлежит практически весь мусор: пластмасса, бумага, стекло, дерево, металл и даже пищевые отходы можно превратить в биотопливо!
На улице я постоянно вижу деревянные отходы: обрезки, поддоны, поваленные столбы… Я задумался, куда бы их можно было использовать?
Дерево является самым популярным материалом, используемым человеком. Однако, при истечении срока эксплуатации изделий из него либо при поломке, отходы из дерева оставляют гнить в земле или сжигают, но это неэффективный способ утилизации. Горящая древесина загрязняет атмосферу, а в случае жаркой ветреной погоды небольшой костер может стать причиной пожара.
В городе Салехард, в котором я живу, наибольшая часть домов — это малоэтажные (до двух этажей) жилые дома, выполненные из брусовых и панельно-щитовых конструкций, текущее состояние которых является неудовлетворительным и они подлежат сносу. В настоящее время сносимые дома никак не утилизируются, а просто вывозятся на полигон твердых бытовых отходов.
Оказалось, что при помощи механической переработки можно переработать древесину в щепу, тем самым превратив отходы из дерева во что-то новое. Для этого существуют различные машины и механизмы.
Машины для измельчения древесины можно классифицировать по следующим критериям [1]:
— типу рабочего органа машины — дисковая, барабанная (барабанные машины могут быть ножевые, резцовые или молотковые) и роторная (так называемые шредеры);
— мобильности — стационарные или мобильные машины;
— типу загрузки — горизонтальная или наклонная (машины с наклонной загрузкой не имеют привода подачи, и загрузка сырья происходит под собственным весом; машины с горизонтальной загрузкой могут иметь привод подачи или загружаться с подающего транспортера);
— типу выгрузки материала — вверх в циклон или кучу либо вниз на транспортер или приемный патрубок пневмотранспортной системы.
Для начала мы рассмотрим такое устройство как шредер (ножевая дробилка) [5].
Шредер измельчает дерево вращающимися ножами, что позволяет получить на выходе щепу с точно заданными геометрическими параметрами. Данное устройство как раз может измельчать отходы строительства, в том числе с металлическими крепежными элементами.
Во время вращения вал своими крючками (ножами) зацепляет древесину и тащит ее к отбойному ножу. По мере приближения к отбойному ножу, иногда называемому контрножом, измельчаемая древесная деталь занимает такое положение, при котором дальнейшее передвижение или даже вращение невозможно. Когда это происходит, крючки начинают дробить древесину, отламывая от нее большие куски. Достигнув контрножа, крючки выполняют функцию ножниц и разрезают обломки древесины на кусочки определенного размера.
Рис. 1. Шредер
Рис. 2. Шредер в работе
После измельчения древесины на шредере у нас получилась довольно крупные частицы щепы. Из этого получится прекрасная древесная декоративная щепа для украшения садовых участков и парков. Чтобы она стала более привлекательной ее можно покрасить в различные цвета.
|
|
|
|
|
Рис. 3. Щепа после шредера |
Рис. 4. Пример использования щепы для декоративных целей |
Далее такую крупную щепу можно преобразовать в более мелкую в молотковой дробилке. Рабочий инструмент дробилки — несколько молотков, подвижно закрепленных на вращающемся диске. Дробилка измельчает путем нанесения серии ударов по материалу, подлежащему переработке.
Рис. 5. Молотковая дробилка
После молотковой дробилки получается довольно мелкая щепа, которую можно использовать для изготовления топливных брикетов или гранул, потому что дерево хорошо горит.
А еще с использованием такого опила можно построить дом! Да-да! Целый дом, да не один!
На современной стройке трудно обойтись без ОСП — ориентированно-стружечных плит. Они являют собой многослойный материал из клееной щепы. Характеризуются высокой прочностью и долговечностью.
Оказывается, кроме изготовления стружечных плит, из получившейся у нас щепы можно изготавливать арболитовые блоки — блоки состоящие из цемента и дерева. Использовать их можно для возведения стен домов, гаражей и иных построек.
Для изготовления арболитовых блоков необходимо подготовленную нами щепу, цемент, а также воду дозировать в определенных пропорциях и перемешивать (в бетоносмесителе). Далее арболитовая смесь разливается по формам вибростанка, после чего происходит формирование блоков и их уплотнение. Завершающим этапом является тепловая обработка и затвердевание блоков. Нормальной температурой для затвердевания арболита считаеся температура от 20 до 40°С. Твердение арболита при температуре ниже 15°С замедляется, а при температуре ниже 5°С практически прекращается. Однако, и увеличение температуры прогрева свыше 40°С приводит к снижению прочности блоков из-за деформативных свойств древесины. После отвердения арболитовые блоки в течение 5–6 суток полностью затвердевают [2].
В ходе проводимого исследования мной был произведен подсчет времени, затрачиваемого на изготовление арболитовых блоков, а ткже меня интересовало, сколько можно получить готовой продукции по окончании этапа производства.
Исследуемый мной процесс изготовления арболитовых блоков включает в себя несколько стадий применения ручного труда, таких как: заправка бетономешалки, формование, выем блоков — поэтому формование и выем блоков занимают длительное время.
Рис. 6. Процесс закладки арболитовой смеси в вибростанок
Таблица 1
Время изготовления одной партии арболитовых блоков одним человеком
|
Подгото-вительные работы, мин |
Время изготовления блоков, мин |
Заключи-тельные работы, мин |
Коли-чество блоков в одной партии из одного вибро-станка, шт. |
||||
|
Заправка бетономешал-ки |
Замес |
Формо-вание |
Работа вибро-станка |
Выем блоков |
|||
|
30 |
5 |
5 |
10 |
0,5 |
10 |
30 |
10 |
Путем несложных вычислений можно подсчитать сколько блоков можно произвести за одну смену продолжительностью 8 часов (без учета времени, необходимого на подготовительные и заключительные работы):
5 мин + 5 мин + 10 мин + 0,5 мин + 10 мин = 30,5 мин или ~ 0,5 часа (продолжительность изготовления одной партии блоков)
8 часов * 0,5 часа = 16 партий изготовления блоков
10 блоков (в одной партии из одного вибростанка) х 16 партий = 160 блоков возможно изготовить за смену
Рис. 7. Виды арболитовых блоков (по конфигурации и размерам)
Попробуем рассчитать количество блоков, необходимое для строительства одноэтажного дома площадью 100 кв. м. Принимая во внимание, что изготавливаемые блоки имеют размеры 40 х 20 х 20 см, то:
1000 см (длина одной стены): 20 см (ширина блока) = 50 (блоков)
50 блоков необходимо для одного ряда одной стены, соответственно для четырёх стен потребуется 200 блоков.
Теперь необходимо рассчитать сколько блоков потребуется в высоту равную трём метрам.
300 см (высота стены): 20 см (высота блоков) = 15 (блоков).
50 х 15 = 750 (блоков необходимо для строительства одной стены).
750 х 4 = 3000 (блоков необходимо для строительства дома).
Учитывая, что за одну смену одним человеком производится 160 блоков, то необходимое нам количество блоков для строительства дома мы сможем произвести за 19 дней (3000: 160 = 18,75).
В соответствии с рецептурой на один кубический метр изделия расходуется 250 кг цемента. Стоимость цемента в розничной продаже города Салехарда составляет 10000 руб. за тонну. А стоимость пеноблоков, которые являются основным видом строительных материалов в Салехарде, составляет 14000 руб. за один кубический метр. Даже приблизительное сравнение показывает выгоду строительства дома из арболитовых блоков.
Арболит зарекомендовал себя как теплый и крепкий материал для строительства. В Антарктиде на станции Молодежная в 1962 г. построены одноэтажное служебное здание и столовая с несущими наружными и внутренними стенами из арболита. Покрытия и пол этих зданий выполнены из арболитовых плит. Толщина панелей стен равна 30 см, плит пола — 40 см, покрытия — 30 см [3].
Рис. 8. Постройка из арболита на станции Молодежная (Антарктида, 1960-е гг.)
Благодаря своему составу, арболит работает на изгиб, при колебаниях фундамента в зимнее время не трескается, прекрасно транспортируется. Вследствие волокнистой структуры древесного заполнителя, предел прочности арболита выше, чем у пенобетона и бетонов с заполнителем из шлака и керамзита. Арболит легко поддается любому виду обработки — отлично рубится, сверлится, пилится.
Основные свойства арболита:
— экологически чистый материал;
— высокая биостойкость и слабая поражаемость микрофлорой, грибками, плесенью и химическими веществами;
— низкая теплопроводность;
— хороший воздухообмен;
— высокая огнестойкость;
— не гниет;
— легко поддается обработке (пилится, рубится, в него можно забить гвозди, крючки и. т.д.);
— небольшая масса;
— повышенная сопротивляемость к ударным нагрузкам;
— высокий предел прочности при изгибе;
— не требуется дополнительной звукоизоляции.
Из такого прекрасного материала, полученного в результате переработки древесины, можно строить надежные, а главное теплые дома, ведь именно такими они должны быть на Крайнем Севере.
Рис. 9. Примеры построек из арболита
Мы отбираем у природы ресурсы, но так и не научились полностью их использовать… Поэтому производим миллионы тонн мусора, которые мы закапываем, сжигаем и просто выбрасываем, тем самым причиняя природе непоправимый вред. Перерабатывая отходы, в том числе древесные, мы извлекаем больше пользы из ресурсов, которые мы уже взяли у природы и сводим к минимуму причиняемый ей вред.
Самым доступным и востребованным природным материалом является древесина и продукты ее переработки. Дерево используют во всех отраслях промышленности. Мы рассмотрели возможность повторной переработки древесины, ведь получаемые из отходов материалы возможно производить без вырубания новых лесов, хоть древесина и является возобновляемым ресурсом планеты. Однако, принимая во внимание факт возобновляемости лесов, повторная переработка древесины является более эффективным методом в сохранении лесов. А лес — это источник жизни всего живого на Земле, лес производит кислород и потребляет углекислый газ.
Также переработка отходов древесины даже в рамках такого небольшого города, как Салехард, может улучшить экологическую ситуацию в городе, так как в условиях вечной мерзлоты мусор не разлагается и может пролежать не один десяток лет. Даже если древесина будет переработана в щепу или опилки и просто выброшена в таком виде на свалку, то она будет представлять собой консервант для всего того мусора, который будет захоронен под ней.
Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов являются одними из главных вопросов современности, и только совместными усилиями мы сможем преодолеть все трудности.
Литература:
- Машины для измельчения древесины // ЛесПромИнформ. — 2010. — № 2.
- Арболит: технология, состав и пропорции, оборудование для производства арболитовых блоков, отзывы владельцев домов // Все о переработке вторсырья и утилизации отходов: [сайт]. — URL:https://rcycle.net/drevesina/arbolit-tehnologiya-otzyvy.html (дата обращения: 07.01.2023).
- Отечественный опыт применения арболита в строительстве // Все о переработке вторсырья и утилизации отходов: [сайт]. — URL:http://drev-product.ru/news/otechestvennyi-opyt-primenenija-arbolita-v-stroitelstve.html (дата обращения: 07.01.2023).
- Сортировка мусора в России: нововведения, сложности и перспективы // Все о переработке вторсырья и утилизации отходов: [сайт]. — URL:https://rcycle.net/musor/razdelnyj-sbor/reforma-sortirovki-v-rossii-novovvedeniya-slozhnosti-perspektivy.html (дата обращения: 07.01.2023).
- Шредер для дерева: особенности работы измельчителя и способы сделать своими руками // Все о переработке вторсырья и утилизации отходов: [сайт]. — URL:https://rcycle.net/drevesina/shhepa/oborudovanie/shreder-dlya-dereva-osobennosti-raboty-izmelchitelya.html (дата обращения: 07.01.2023).
