Технология производства древесного угля: Технология производства древесного угля — перспективы и развитие

Содержание

Технология производства древесного угля — перспективы и развитие

Содержащий почти 100% углерода – древесный уголь, широко известен в качестве безопасного для окружающей среды и эффективного вида горючего. Он не портит воздух ядовитыми испарениями и очень удобен в процессе быстрого приготовления пищи. Он применяется не только в хозяйстве, но и на промышленных предприятиях. На этом топливе функционируют целые металлургические и химические комплексы. В этой статье мы расскажем о том, какое нужно оборудование для производства древесного угля.

Древесный уголь

Древесный уголь получают при помощи сухой перегонки (пиролиза) древесины без доступа воздуха в условиях температуры 450—500°. Во время протекания этого процесса выделяются различные смолы, уксусная кислота, метанол и ацетон.

Выделяют 3 главных типа этого материала:

  • черный. Его производят из мягких сортов древесины, таких как липа, осина, ольха, ива
  • красный, изготавливается из хвойников, методом мягкого обжига
  • белый, производят из твердых сортов дубовых, вязовых, грабовых, березовых дров.

Согласно государственным стандартам существуют три марки древесного угля:

  • марка А. Изготавливается из мягких лесоматериалов
  • марка Б. Изготавливается из смеси мягкой и твердой древесины
  • марка В. Создается путем углежжения древесины смеси мягких, твердых лесоматериалов, а также методом мягкого обжига.

Характеристика древесного угля

ПоказателиМарка угляМетод контроля
АБВ, ОКП 24 5571 0150
Высший сорт, ОКП 24 5571 01321 сорт, ОКП 24 5571 01331 сорт, ОКП 24 5571 01432 сорт, ОКП 24 5571 0144
Кажущаяся плотность, г/см3, не менее 0,37 0,37 Не нормируется ГОСТ 7657–94, п. 4.6
Зола, масс. %, не более 2,5
3,0
2,5 3,0 4,0 ГОСТ 7657–94, п. 4.7  и ГОСТ 12596–67
Нелетучий углерод,  масс. %, не менее 90 78 88 77 67 ГОСТ 7657–94, п. 4.8
Вода, масс. %, не более 6 6 6 6 6 ГОСТ 16399–70, разд. 2
Уголь с зернами в местах погрузки, масс. %,  не более:       ГОСТ 7657–94, п. 4.9
размером менее 25 мм 5 5 Не нормируется
размером менее 12 мм 5 5 7 7 7
Головни, масс. %, не более Отсутствие 2 Отсутствие 2 2 ГОСТ 7657–94, п. 4.10
Масса 1 дмугля, г, не менее 210 210 Не нормируется ГОСТ 7657–94, п. 4.11

Технология производства древесного угля

Производство древесного угля из различного сырья предполагает использование углевыжигательной печи ретортного типа. Углевыжигательные печи для выпуска древесного угля сжигают исходное сырье без доступа кислорода. Этот процесс называется пиролизом. Весь цикл производства древесного угля состоит из таких этапов:

  • сушка. Для того сырье кладут в углевыжигательный блок и подвергают действию дымовых газов в условиях температуры от 140 до 160°С. Длительность процесса зависит от уровня влажности сырья. Конечным продуктом является материал, высушенный до уровня влажности 4-5%
  • пиролиз. Вначале осуществляется эндотермический режим или сухая перегонка. При этом температура поднимается до 150-300°С. Из сырья удаляется вся вода, оно обугливается, становится бурого цвета. Когда показатель температуры достигает 300°С начинается процесс экзотермического пиролиза, который характеризуется ростом внутренней температуры без подачи тепла извне. Во время этого процесса температура поднимается до 400°С и бурая древесина становится древесным углем, в котором содержится углерода 65-75%
  • охлаждение. Вначале материал охлаждают до температуры, которая не приводит к самовозгоранию при контакте с кислородом. В конце процесса температура составляет 85°С, однако наилучшим вариантом является 40°С. Именно так выглядит производство древесного угля. Видео процесса представлено ниже.

Оборудование для создания угля

Изготовление древесного угля – довольно привлекательная бизнес — идея. Для старта не нужны серьезные инвестиции, а востребованность продукции дает возможность быстро отыскать потребителей. Для того, чтобы разместить требуемое оборудование достаточно 200 кв. м. Одна печь для производства древесного угля обслуживается бригадой из 2-4 операторов.

Устройства для выпуска древесного угля можно разделить на три категории: стационарные, передвижные, дополнительные.

Углевыжигательная печь или пиролизная бочка является главным оборудованием процесса производства древесного угля. Именно в этом устройстве осуществляется пиролиз древесины. Сегодня можно найти такие печи нескольких модификаций, функционируют они различными методами. Бывают стационарные и передвижные углевыжигательные печи. Однако конечные продукты всегда имеют одинаковые свойства и качество.

Углевыжигательные печи помимо изготовления, выполняют роль утилизатора, обеспечивая двойную выгоду. По этой причине передвижные печи можно применять прямо на лесозаготовительных участках для безотходного производства, а также на стройплощадках.

Стационарные печи применяют для реализации беспрерывного изготовления древесного угля, когда не нужно менять место расположения. Стационарные устройства в отличие от передвижных имеют большие габариты, широкий набор реализуемых задач и высокую производительность. В стационарных вариантах можно использовать различные виды топлива. А в передвижных — исключительно остатки производства древесины.

Главным типом углевыжигательного оборудования можно назвать печь, в которой не происходит контакта между древесиной и газами топочного вида в процессе пиролиза. В этом устройстве сырье располагается в отдельной камере, которая имеет отверстия, пропускающие теплый воздух.

Еще один вид углевыжигательной печи имеет вертикальные реторты, вследствие наличия которых процесс пиролиза на всех стадиях осуществляется более качественно. Однако у такого оборудования есть один существенный недостаток — высокий уровень выброса отработанных газов в атмосферу. По этой причине такая углевыжигательная печь нуждается в дополнительных очистных фильтрах.

Углевыжигательная печь для изготовления древесного угля создается из кирпича или металла. Металл необходимо изолировать термостойким материалом, чтобы предотвратить теплоотдачу. Камеры и реторты создаются из жаростойких металлов.

Главные составные части печи:

  • топочный блок. В нем сушится сырье
  • углевыжигательный блок. В нем происходит процесс пиролиза
  • основание. На него крепится топочный и углевыжигательный блок
  • пандус. По нему выгружается емкость с готовой продукцией.

Дровокол является вспомогательным оборудованием, которое применяется для заготовки дров. Существуют горизонтальные и вертикальные дровоколы. В горизонтальных устройствах бревно кладется в желоб и направляется на нож, или же нож двигается к бревну. В вертикальных устройствах нож опускается на бревно. Такие дровоколы отличаются более высоким КПД, потому что бревно не подвергается трению.

Кроме этого к дополнительному оборудованию можно отнести:

  • автоматическую линию фасовки древесного угля. Она выполняет задачу автоматизации и окончания процедуры изготовления древесного угля. Линия включает приемный бункер с сеткой, предотвращающей попадание головней, вибролоток, ковшовый транспортер и накопительный бункер с датчиком объема. Древесный уголь, постепенно продвигаясь по узлам линии фасовки, приобретает конечный внешний вид
  • дозатор весовой. Этот аппарата в автоматическом режиме осуществляет распределение заданной массы крупнокусковых углей в мешки. Он дает возможность фасовать древесный уголь в виде конечного продукта
  • сепаратор выполняет роль распределителя угольной продукции по заданным габаритам для разных нужд и ценовых категорий.

Стоит отметить, что оснащение, которое предназначено для изготовления древесного угля, не содержит вентиляторов и нагнетателей газа, вследствие чего наблюдается существенная экономия электроэнергии. Себестоимость изготовления уменьшается, а прибыль растет.

Качественно произведенный древесный уголь имеет структуру древесины, различимы годовые кольца на торце бруска. Если постучать по древесному углю получается звонкий звук. Он черного блестящего цвета, должен иметь минимальное число трещин. Наилучший уголь получается из березы и дуба, потому что имеет наиболее длительный период горения и стабильный жар.

Производство и технология производства древесного березового угля

Используемое нами оборудование для производства древесного угля является стационарным с горизонтальной и вертикальной загрузкой. Наши установки обеспечивают производство древесного угля марки А (высший сорт) согласно ГОСТу 7657-85 из березовых и дубовых дров. Наше оборудование экологически безвредно и экономически выгодно, что обеспечивает низкую конечную стоимость древесного угля.

 

Складирование древесного угля

Выход готовой продукции в виде древесного угля составляет более 4-ех тонн в сутки.

Процесс производства древесного угля заключается загрузке березовых или дубовых дров внутрь печи пиролиза, которая имеет съемный реторт, и систему отвода выделяемых газов в специальную топку, где жидкие и газообразные продукты перегорают, обеспечивая потребность печи в тепле для пиролиза.

Пиролиз – бескислородное сжигание древесины. Выделяемые газы ничем не отличаются от газов, выделяемых бытовыми дровяными печами.

Производственная база нашей компании имеет большую складскую площадь, на которой постоянно содержится готовая к отгрузке продукция в количестве порядка 10 тонн.

На нашем производстве древесного угля соблюдается правила пожарной безопасности для предприятий лесохимической промышленности.

 

Дрова перед загрузкой

Технические условия, по которым изготавливается древесный уголь, получаемый при пиролизе и углежжении березовых и дубовых дров. Древесный уголь, производимый нашей компанией, изготовлен по требованиям межгосударственного стандарта по регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Свойства исходного продукта: древесина высшего сорта пород первой группы (береза и дуб). Массовая доля золы получаемого древесного угля не более 2,5 %. Количество твердого углерода более 90 %. Влажность не превышает 6 %.

Физико-химические свойства производимого нами угля соответствуют нормам ГОСТа 7657-84.  Данный продукт подходит для производства сероуглерода и активного угля.

Для древесного угля допускается повышение массовой доли фракций при транспортировке из расчета на 100 км пути не более 0,8 %. Важно учитывать по требованиям безопасности, что нижний уровень концентрации для возгорания древесно-угольной пыли составляет 128 г/м3.

Березовые дрова

 

 

Древесный уголь обладает свойством самовозгорания при температуре более 340 градусов Цельсия, так как это горючее вещество с твердой пористой структурой.

Перед отправкой произведенного нами древесного угля он доводится до состояния стабилизации, так как свежеприготовленный уголь имеет свойство самовоспламеняться, если его суммарный объем превышает 100 дм

3.

 

 

Древесный уголь перед упаковкой

Для складирования древесного угля не допускается контакт продукта с различными окислителями и концентрации древесно-угольной пыли, исходя из уровня 6 мг/м3 складской зоны. Свойства пожарной опасности – 4 класс.

Древесный уголь – малоопасный продукт, при пожаре следует использовать для тушения воду или пену.

Упаковывается древесный уголь в бумажные мешки согласно ГОСТ 2226. Хранение и транспортировка так же соответствуют ГОСТ 28670. После упаковки бумажные мешки зашивают металлическими скобами.

Наша компания гарантирует полное соответствие производимого нами древесного угля требованиям общепризнанных стандартов производства древесного угля марки А  при правильном хранении и транспортировки продукта. Срок предоставления гарантии составляет один год со дня изготовления угля.

Бизнес план производства древесного угля с расчетами

Производство древесного угля, ориентированное на местный (локальный) рынок, с мощностью выпуска до 500 тонн в год, предполагает использование небольшой численности персонала. Этот вариант реализуем, если используется современное оборудование, в том числе и средства малой механизации. Все это потребует достаточно подготовленного к работе с техникой персонала.

Общая схема штатного расписания компании по выпуску древесного угля, с мощностью выпуска товарной пакетированной продукции до 50 т в месяц, выглядит следующим образом:

Постоянные расходыОкладКоличество сотрудниковСуммаСредняя з/п в месяц на сотрудника
Управляющий35 000135 00049 812
Мастер-технолог30 000130 00044 812
Оператор25 0006150 00025 000
Водитель-экспедитор28 000128 00028 000
Страховые взносы

64 500
Итого ФОТ

307 500

В данной схеме штатного расписания предусмотрено следующее распределение обязанностей среди персонала:

1. Управляющий (он же владелец бизнеса)  кроме того, что ответственен за общую схему организации труда, он также обязан вести первичную управленческую и финансовую отчетность, вести учет рабочего времени персонала, соблюдения им техники безопасности. Кроме этого на управляющем лежит вся работа с поставщиками сырья, компаниями-контрагентами, ключевыми клиентами, а также с различными государственными, муниципальными контролирующими и надзорными органами власти. В круг обязанностей управляющего входит работа с рекламным бюджетом, он ответственен за все маркетинговые мероприятия.

2. Мастер-технолог. На мастере-технологе лежит полная ответственность за обеспечение технической части производства, исправность, как основного оборудования — печей для обжига древесины, так и соответствующего технического снаряжения — средства малой механизации, автотранспорт, системы вентиляции и пожарного контроля. Кроме этого мастер-технолог следит за технологической дисциплиной, предусматривающей соблюдение всех необходимых стандартов и норм производства древесного угля.

3. Оператор (сменный) — в течение своей рабочей смены обеспечивает соблюдение всех технологических стандартов и требований по циклу производства древесного угля. Работа у операторов сменная — 2 дня через 2 со скользящей сменой рабочего графика.

4. Водитель-экспедитор — осуществляет доставку древесного сырья и готовой продукции, согласно технологическому графику работы компании и режима поставки основным клиентам.

Система труда (режим рабочего дня), оплаты и премирования сотрудников состоит из 2 частей.

Первая часть связана с тем, что управляющий и мастер-технолог, работают в режиме ненормированного рабочего дня. Такой режим обусловлен тем, что на этих двух ключевых должностных позициях лежит вся ответственность за деятельность компании, и как бизнеса, и как технологического производства. Для них предусмотрена оплата труда, которая строится по схеме — «оклад + премия в виде % от суммы ежемесячных продаж древесного угля».

Вторая часть определяется тем, что штатные позиции операторов и водителя экспедитора работают по сменному графику — 2 дня через 2 дня.

Для всех штатных сотрудников предусмотрена система оплаты — «оклад плюс премия», начисляемая периодически (каждые 3, 6 и 12 месяцев) по результатам работы компании по производству ДУ.

Для обеспечения финансового и налогового сопровождения деятельности производства предусмотрено использование услуг бухгалтера по отдельному договору (аутсорсинг).

Производство древесного угля | Металлургический портал MetalSpace.ru

Лишь один элемент, благодаря тому, что растения, используя энергию солнца, аккумулируют его из атмосферы и используют для строительства клеток, находится в состоянии, позволяющем ему окисляться с выделением тепла. Человек давно оценил эту данную природой возможность, что позволило ему выжить в суровой дикой природе, постепенно улучшить условия своего существования, а позднее – производить из руд металлы, построить индустриальную цивилизацию и обеспечить комфортный уровень жизни.

Технологию производства древесного угля можно по праву считать самой консервативной в истории человечества – она просуществовала практически в неизменном виде несколько тысяч лет, со времени своего зарождения до середины XIX века.

Вряд ли когда-нибудь будет достоверно установлено, когда и в какой части планеты человек впервые установил, что обугливание древесины без её сгорания позволяет получить топливо, гораздо более удобное в использовании и функциональное – древесный уголь. Разделение эндотермического процесса обугливания (удаления из древесины влаги, кислорода и водорода) и экзотермического процесса горения, которые в условиях костра происходят одновременно, позволило при применении древесного угля снизить потери тепла и получить существенно более высокую температуру.

Использование древесного угля, особенно совместно с применением принудительного воздушного дутья, привело к увеличению «температурного потенциала» цивилизации, что способствовало развитию производства керамики и стекольного дела[1]. Благодаря тому, что, в отличие от дров, древесный уголь является относительно малодымным топливом, он нашёл широкое применение в быту при приготовлении пищи и обогреве помещений с использованием открытых жаровен. Наконец, именно благодаря древесному углю человечество получило возможность выплавлять из руд медь и железо[2].

Технологию производства древесного угля можно по праву считать самой консервативной в истории человечества – она просуществовала практически в неизменном виде несколько тысяч лет, со времени своего зарождения до середины XIX в. Причём на протяжении многих веков это производство было самым масштабным – ведь оно поставляло топливо для всех производств, требующих высоких температур, а также для многочисленных домашних хозяйств.

К сожалению, о технологии углежжения в период зарождения и становления металлургического производства известно только благодаря археологическим раскопкам в местах концентрации древних производств. При этом исследователи, как правило, основное внимание уделяют непосредственно производству керамики, стекла и металла, а вот вопросам производства металлургического топлива посвящено совсем немного специальных исследований.

Известно, что древесный уголь широко применялся при получении и обработке металлов в Древнем Египте. Образцы его найдены археологами в захоронениях, относящихся к раннединастическому (4000 – 2680 гг. до н.э.) периоду и периоду I династии (3050 – 2850 гг. до н.э.)[3]. Особенно масштабным производство древесного угля было в Аравийской пустыне и на Синайском полуострове. Это привело к практически полному сведению лесов на этих территориях. Существует версия, что именно истощение запасов топлива, а не руд, вынудило египтян перенести производство металлов на периферийные территории государства с последующей транспортировкой готовых слитков в метрополию (например, медь в основном выплавляли в Тимне, недалеко от современного г. Эйлата в Израиле).

В Месопотамии древесный уголь, в частности, применялся в качестве пигмента при раскраске гончарных изделий. При этом он всегда представлял существенную ценность в этом бедном лесами регионе. Найдено письмо вавилонского царя Хаммурапи (1793 – 1750 гг. до н.э.) к его слуге Син-идиннаму, в котором он даёт распоряжение о скорейшей поставке дров для производства металла из поселения при рудниках Дур-гургурри в Вавилон, чтобы тамошние металлурги «не сидели с пустыми руками». При этом царь обращал особое внимание на то, чтобы поставлялся только свежесрубленный лес, без сухих деревьев[4].

В местностях, бедных лесом, в качестве заменителя древесного угля использовались верблюжьи кизяки и кусты колючки. Греческий историк и географ Гней Помпей Страбон (ок. 64 г. до н.э. – ок. 23 г. н.э.) упоминает о том, что мастера по бронзе использовали финиковые косточки в качестве заменителя древесного угля. Гай Плиний Секунд (Плиний Старший, 23 – 79 гг. н.э.) в «Естественной истории» пишет об использовании в Египте корней папируса для замены угля при кузнечной обработке железа.

Первое описание свойств и способов использования древесного угля принадлежит перу (а точнее – стилосу) древнегреческого философа и естествоиспытателя Тиртама. Тиртам – ученик Платона, а позднее – любимый ученик, друг и преемник Аристотеля. Именно Аристотель наградил его прозвищем, под которым он остался в памяти потомков – Теофраст, то есть «божественный оратор». За свою долгую и плодотворную жизнь (372 – 287 гг. до н.э.) Теофраст написал свыше 200 трудов по естествознанию, среди которых две книги о растениях: «История растений» и «Причины растений». Помимо основ классификации и физиологии растений, эти труды содержат описание горючих свойств различных видов древесины и получаемого из них угля. Кроме того, в сочинении «Об огне» Теофраст поясняет, почему «приготовленный» (древесный) уголь более чёрный, чем ископаемый, и даёт рекомендации по более эффективному его сжиганию, а в сочинении «О камнях» упоминает о том, что ископаемый уголь активно используется в кузнечном деле.

Теофраст отмечает, что самый лучший уголь получается из деревьев плотных пород, в частности из дуба и земляничного дерева. Такие угли горят дольше и позволяют достичь более высоких температур, поэтому их охотно используют в процессе производства серебра «для первой переплавки руды»[5]. При этом из всех плотных углей дубовый содержит самое большое количество золы, что ограничивает его применение при производстве металлов. По словам Теофраста, в случае если требуется мягкий уголь, например, при производстве железа, «когда оно уже расплавилось»[6], используют уголь из эвбейского ореха, а при производстве серебра[7] – уголь из алеппской сосны. Кузнецы предпочитают сосновый уголь дубовому, поскольку его легче разжечь, и, хотя он и даёт меньше жара, но горит ярким пламенем, а не тлеет[8].

Дерево для производства угля должно быть свежим и не старым (о том же писал Хаммурапи). Лучший уголь получается из зрелых деревьев, у которых плотность, влажность и количество золы находятся в оптимальных пропорциях. Что касается собственно выжига угля, то Теофраст рекомендует выбрать гладкие и прямые поленья, чтобы сложить их как можно плотнее в кучу, укрыть её дёрном, поджечь и периодически «помешивать» шестами. Также он даёт подробное описание выделения газов при сжигании и обугливании различных пород дерева и рекомендации по использованию дров и изготовлению деревянного огнива.

Практически идентичные рекомендации по технологии производства древесного угля даёт и Плиний Старший в «Естественной истории». Кроме того, он подробно описывает технологии производства различных металлов и, в том числе особенности использования древесного угля. Также он описывает возможности использования смолы, выделяемой при производстве древесного угля, особенно из деревьев хвойных пород[9]. Об использовании смолы пишет и Теофраст – по его словам она использовалась в качестве связующего для брикетирования угольной мелочи.

Благодаря римлянам, технология кучного (как вариант – ямного) выжига древесного угля постепенно распространилась по всему Pax Romana (римскому миру). Кроме того, римляне осуществляли торговлю углём, производимым в «промышленных центрах» в Греции, Македонии, Галлии и других областях, что позволило жителям Империи оценить удобство этого вида топлива по сравнению с деревом.

Мы уже упоминали, и в дальнейшем ещё не раз вернёмся к проблеме воздействия производства топлива на окружающую среду, а особенно, когда дело касается древесного угля, к проблеме уничтожения лесов – обезлесиванию. Отметим, что если рассматривать средиземноморский регион в античное время в целом, то, в первую очередь, растительности наносили урон бесчисленные овечьи стада. Что касается угля, то, по свидетельству Страбона, только его производство для выплавки меди и серебра позволило привести в порядок заросший дикими лесами Кипр. Однако в окрестностях крупных производственных центров дело обстояло иначе. Так, на острове Эльба – крупнейшем римском центре по производству железа – леса были вырублены ещё во времена Республики, и по этой причине добытую на острове руду перевозили в Популонию, расположенную рядом с богатыми лесом Лигурийскими горами.

Плиний отмечал, что, вследствие сведения лесов в Галлии приходится производить второй обжиг руды с помощью древесного угля (привезённого из других мест) вместо дров, что, безусловно, удорожает производство. Он также отмечал недостаток древесного угля для обеспечения металлургии в области Кампанья. Несмотря на это, производство в этих областях продолжалось в течение сотен лет без каких-либо изменений за исключением роста себестоимости металла из-за увеличения затрат на перевозку топлива[10].

После падения в 476 г. Западной Римской Империи на протяжении всего Средневековья технология производства древесного угля не претерпевала существенных изменений. Так, описание процесса выжига в изданном в 1540 г. труде «Пиротехния» (Pirotechnia) итальянского инженера и учёного Ванноччо Бирингуччо (Biringuccio, 1480 – 1539 гг.) мало чем отличается от аналогичных описаний Теофраста и Плиния Старшего.

Бирингуччо, также как и его предшественники, даёт наставления по выбору древесины для производства металлургического угля, характеризует её свойства в зависимости от условий произрастания деревьев, описывает технологию подготовки и обугливания дров, а также приводит советы по использованию различных сортов древесного угля. В частности, Бирингуччо рекомендует использовать ямный уголь только в кузнечных операциях, а для плавки руд применять кучной[11].

Отметим, что технология углежжения с использованием в качестве покровных материалов дёрна и земли могла применяться только в тех областях, где эти материалы имелись в наличии (в частности, в Европе). На Ближнем Востоке и в Египте в регионах с песчаными почвами обугливание древесины осуществляли, по-видимому, в ямах. Также проблема отсутствия качественных покровных материалов решалась путём сооружения специальных печей из камня. Кроме того, на ближнем Востоке активно применяли заменители древесного угля, в частности при тигельном производстве стали использовался камыш и сухие ветки некоторых кустарниковых растений, что позволяло достичь достаточно высоких температур.

При этом следует иметь в виду, что печи для выжига древесного угля стоило применять только там, где не было другого способа изолировать тлеющие дрова от контакта с атмосферным воздухом. На первый взгляд это странно – ведь капитально построенная печь, в отличие от «кустарно» покрытой кучи, обеспечивает более высокое качество угля, существенно снижает трудоёмкость процесса, предъявляет менее строгие требования к технологической дисциплине и, наконец, сводит к минимуму риск для жизни и здоровья углежогов.

Дело в том, что строить капитальное сооружение при работе на дровах не имело никакого смысла – ведь окружающие лесные ресурсы довольно быстро истощались, а транспортировка готового угля требует гораздо меньше затрат, чем перевозка дров. При истощении леса углежоги просто переходили на другое место, где лес рос в изобилии, и продолжали там свою деятельность. При переходе на новое место пришлось бы бросать печи и строить новые, что, конечно, существенно повысило бы затраты на производство.

Результатом неизбежного удаления угольного производства от металлургического, как уже говорилось выше, было постепенное удорожание угля, поскольку к нему добавлялась стоимость транспортировки, но другого выхода не было. В качестве примера можно отметить, что в конце XIX в., в заключительный период существования уральской древесноугольной металлургии, транспортировать дрова для обеспечения заводов топливом приходилось сплавом по реке, поскольку на заводах имелись печи для выжига угля. Это существенно снижало их, и без того крайне низкую, экономическую эффективность.

Производство древесного угля в кучах представляет многофакторный процесс: для того, чтобы получить качественный древесный уголь, мастеру требовалось учитывать буквально всё – от свойств используемого дерева до погодных условий. У «певца Урала» Павла Бажова в коротком рассказе «Живинка в деле» есть два предложения, которые очень точно характеризуют эту особенность: «По нонешним временам, при печах-то, с этим попроще стало, а раньше, как уголь в кучах томили, вовсе мудрёное это дело было. Иной всю жизнь колотится, а до настоящего сорта уголь довести не может» [12].

Рассмотрим подробно кучное углежжение второй половины XIX в. Несмотря на то, что в это время, в результате внедрения изобретений Бессемера, Томаса и Мартена стремительно увеличивались объёмы металлургического производства, а каменноугольный кокс также стремительно вытеснял древесный уголь из доменного производства, именно этот период можно считать наивысшим расцветом технологии выжига древесного угля.

Процесс производства древесного угля начинался с выбора древесины. Древесные породы подразделялись углежогами на «твёрдые» («тёмные» или «тяжёлые»), «мягкие» («белые» или «лёгкие») и «смолистые». Твёрдые породы давали самый прочный и плотный уголь, выделяющий при горении больше тепла.

Значительное влияние на качество угля оказывало состояние дерева – оно не должно быть слишком молодым или старым, червоточным или подгнившим. В этом случае уголь получался хрупким, и выход его был низким. Существенное значение имела система рубки. Оборот древесины, т.е. время, через которое можно возобновлять рубку леса, составляет 60 – 100 лет для смолистых, 20 – 60 лет для твёрдых (бук и граб – 120 лет) и 18 – 20 для мягких пород. Рубка должна была производиться таким образом, чтобы ежегодный прирост компенсировал количество вырубленного леса. В частности, рубка леса в России производилась на «заводских дачах» (приписанных к заводу участках леса) площадями, расположенными вокруг завода в шахматном порядке так, чтобы среднее расстояние перевозки угля было бы примерно одинаковым.

Поскольку вопрос сбережения и воспроизводства лесных ресурсов стоял очень остро – от этого зависело само существование заводов, ему всегда уделялось самое пристальное внимание. В частности, российский министр финансов Е.Ф. Канкри́н (1774 – 1845 гг.), руководивший горнозаводской отраслью в течение 20 лет, считал «науку лесного хозяйства» на заводах не менее важной, чем собственно горные науки. Его перу принадлежит «Инструкция об управлении лесной частью на горных заводах хребта Уральского, по правилам лесной науки и доброго хозяйства», призванная служить «руководством к исполнению существующих узаконений».

В качестве основы своей системы Канкрин использовал практику управления лесным хозяйством, принятую в Германии. В европейской практике считалось, что лучше всего заготавливать дрова зимой, когда деревья бедны соком, либо осенью, в этом случае они лучше сохнут. Порядок заготовки дров в России имел свои особенности. Ещё со времён Виллима де Геннина (1676 – 1750 гг.) на Урале было заведено, что на рубку леса крестьян созывали к 20 марта. Реально работа начиналась с апреля, потому что глубокий снег не позволял подбираться к стволам так, чтобы не оставлять высоких пней. Рубка продолжалась весь апрель, чтобы «с мая месяца для пахоты и посеву хлеба отпущать крестьян из дровосеков в домы». Позже окончание заготовки приурочили к началу страды (Петров день, 12 июля (29 июня по старому стилю).

Заготовка дров заключалась в валке деревьев, очистке их от веток и сучьев с последующим распилом на поленья определённой длины. В российской практике с поленьев, называемых «ёлтылями», также снимали кору – «облысивали». Корни иногда корчевали и также использовали для углежжения, однако, отдельно от поленьев. После этого поленья складывали для просушки в вентилируемые поленницы, специальные отапливаемые помещения или (на Урале) в виде пирамид-скоростен. Для просушки в естественных условиях выбирали сухое, возвышенное место. Сушка продолжалась в течение полугода. Оптимальной считалась средняя степень просушки – слишком сухое дерево быстро обугливалось, в результате чего сильно угорало и давало лёгкий уголь, а из влажных дров уголь получался трещиноватый. Приступали к выжигу угля в России осенью, а в Европе – в середине лета.

Подготовка к выжигу заключалась в организации площадки, сложении дров в кучу специальным образом и покрытии кучи дёрном и землёй для изоляции от атмосферного воздуха.

В состав бригады угольщиков, как правило, входило 8 – 10 чел. Мастер и помощник подготавливали место для углежжения, покрывали кучу, наблюдали и регулировали процесс углежжения, разбирали кучу с готовым углём. Двое или трое настильщиков перевозили дрова и складывали в кучу. Четверо или более работниц занимались плетением щитов из соломы и веток, которые использовались для укрепления «покрышки» кучи. Такая бригада одновременно обслуживала 8 – 12 куч диаметром в основании до 5 м.

Работа углежога была одной из самых трудных и опасных в металлургическом производстве – она требовала постоянного напряжения и внимания в течение длительного времени, углежог постоянно вдыхал химические продукты, выделяемые древесиной при перегонке, кроме того, обслуживание кучи требовало периодического нахождения углежога на её поверхности, в результате чего он в любую минуту мог оказаться в огненном пекле. При этом плата за готовый уголь была невысокой, что в условиях горнозаводского Урала провоцировало периодические выступления и даже бунты углежогов, особенно в те годы, когда из-за неблагоприятных погодных условий снижался выход годного угля. Известно, например, что углежоги были одними из самых активных сторонников Емельяна Пугачёва.

Для начала требовалось подобрать особое место – «курень». Оно должно было удовлетворять следующим условиям: удобно располагаться по отношению к запасам древесины, иметь свободные площади для операций разгрузки, складирования и погрузки, быть защищенным от ветра. Рядом должна была иметься вода, рыхлая почва и дёрн, а сам грунт под кучей должен был пропускать воздух (но не чрезмерно) и жидкие продукты процесса. Последнее условие – самое важное, при его несоблюдении в брак уходило от пятой до четвёртой части выжигаемого угля[13]. Поэтому, глинистые и песчаные грунты были непригодны для углежжения.

После выбора места готовили площадку (она называлась «ток») – удаляли дёрн и корни, утрамбовывали грунт и придавали ему лёгкий наклон от центра по радиусу. В случае влажного места делали настил, а в случае песчаного грунта – увлажняли и перемешивали с глиной или землёй. Если имелась возможность осуществлять дешёвую транспортировку леса издалека (сплавом по реке или зимой по санному пути), то устраивали постоянные токи. В этом случае площадка выкладывалась кирпичом с наклоном по радиусу от центра, либо, наоборот – к центру, в этом случае также сооружали резервуар для сбора жидких продуктов перегонки. Впрочем, такие токи использовались нечасто, поскольку при наличии возможности недорогой доставки дров выгоднее было выжигать уголь в печах, а не в кучах.

Следующей важной операцией была кладка кучи (в России её называли «кабан»). Очень образно описана эта операция у Бажова: «Как стали плахи в кучи устанавливать, дело вовсе хитрое пошло. Мало того, что всякое дерево по-своему ставить доводится, а и с одним деревом случаев не сосчитаешь. С мокрого места сосна – один наклон, с сухого – другой. Раньше рублена – так, позже – иначе. Потолще плахи – продухи такие, пожиже – другие, жердовому расколу – особо. Вот и разбирайся. И в засыпке землёй тоже».

При формировании кучи требовалось складывать дрова как можно плотнее для устранения циркуляции воздуха внутри кучи. Если этого нельзя было обеспечить вследствие неправильной формы брёвен, то промежутки засыпали древесной или угольной мелочью. Крупные сучковатые поленья, которые невозможно было расколоть, ставили в центр кучи, где процесс шёл интенсивнее и дольше. Также к центру клали самые сухие и смолистые поленья, поскольку разжигание кучи производилось от центра.

Поленья ставили по возможности вертикально (при этом качество угля было выше), однако небольшой наклон был необходим для поддержания покрышки кучи. В двух нижних ярусах кучи поленья ставили толстой частью вверх, а выше – толстой частью вниз. При этом поленья ориентировали так, чтобы их сердцевина была обращена к центру кучи. Эти условия были необходимы для уменьшения пустого пространства между поленьями, а последнее – также для ускорения процесса. Нежелательно было смешивать плотные и мягкие породы дерева, поскольку скорости их обугливания существенно различаются. Если все же приходилось добавлять твёрдое дереву к мягкому или наоборот, то твёрдое клали ближе к центру. Диаметр кучи составлял от 3 до 15 м, в основном использовались кучи диаметром 6 – 9 м, высота составляла от трети до половины диаметра. В зависимости от длины поленьев, они складывались в 3 – 4 яруса. Небольшие кучи были легче в управлении, однако потери в них были больше.

Существовало несколько способов сложения дров в кучу (они использовались в разных регионах)[14]: валлонский (Бельгия) способ – в этом случае в центре ставили три жерди, которые после распорки и перевязки образовывали трубу. Вокруг неё складывали хорошо просушенные дрова, щепки и головни от предыдущих операций углежжения, чтобы обеспечить быстрое зажигание. Далее вокруг концентрическими окружностями почти вертикально устанавливались поленья, причём наклон постепенно увеличивался для поддержания покрышки. Для поддержания купола (головы) кучи верхний ряд поленьев клали плашмя, ориентируя их по радиусу. Если куча была большого размера, то в средний ярус клали самые толстые поленья, поскольку температура там выше, если куча была маленькая, то она состояла из одного яруса; итальянский способ – отличался от валлонского тем, что верхний ярус состоял из коротких поленьев, расположенных наклонно. Кроме того, куча при этом способе обычно располагалась на деревянном настиле; тирольский (Австрия) способ – в этом случае брёвна настила располагались не радиально, а по касательной и размещались на лежаках из радиально расположенных брёвен. Зажигание производилось не через трубу, а через специально устроенный канал в настиле (располагался с наветренной стороны). Характерной особенностью этого способа также является ось, составляемая из поленьев разной толщины; суксунский (Россия) способ – схож с тирольским, однако ось в этом случае была не составной, а цельной; уральский или славянский (Россия) способ – при нём настил не использовался, а труба делалась не из кольев, а из дров, сложенных клеткой (колодцем). В подошве кучи располагался горизонтальный зажигательный канал.

После сложения кучи необходимо было выровнять её поверхность, заделав все щели и промежутки между поленьями, для чего использовали щепу, угольную мелочь и прочий древесный мусор; на Урале также использовали «хвою» – мелкие ветки, в большом количестве образующиеся при заготовке дров, и хворост, производятаким образом очистку леса и снижая риск возникновения лесных пожаров. Затем производили операцию дернения, то есть обкладывали поверхность кучи обращённым внутрь дёрном, а поверх укладывали второй слой покрышки – трамбованную землю. В голове кучи толщину покрышки увеличивали.

При тирольском и итальянском способах вместо дёрна и земли для покрышки использовали увлажнённый угольный мусор от предыдущих операций углежжения. Для предотвращения осыпания покрышки использовали подпорки различной конструкции. Если место или сезон были ветреными, то с подветренной стороны ставился забор.

Зажигание кучи производили на рассвете – это давало возможность в течение всего дня осуществлять контроль процесса и внести коррективы, если что-то пойдёт не так. Для зажигания, если использовалась куча с трубой, в неё бросали раскалённые угли, а после того, как дрова разгорались, полностью заполняли холодным углем. Аналогичным образом зажигали и кучу с каналом у основания, только в этом случае горящий материал помещали в центр кучи с помощью длинного шеста.

Иногда зажигание производили не от центра, а с головы кучи, для этого использовалась короткая труба. Разница состояла в том, что при обугливании от центра, образовавшийся там уголь измельчается вышележащей массой и окисляется, однако процесс в этом случае идёт быстрее. При зажигании же с головы угар меньше, зато процесс идёт дольше.

Обугливание в кучах, ямах и печах представляло собой процесс частичного горения в отличие от перегонки древесины в реторте при полном отсутствии воздуха. Поэтому искусство управления процессом заключалось в том, чтобы, проделывая отверстия (обычно черенком лопаты) в покрышке кучи, обеспечивать сгорание части дров для повышения температуры, но при этом предотвратить сгорание готового угля путём своевременного заделывания отверстий. Здесь снова уместно процитировать Бажова: «По этим вот ходочкам в полных потёмочках наша живинка-паленушка и поскакивает, а ты угадывай, чтоб она огнёвкой не перекинулась либо пустодымкой не обернулась. Чуть не доглядел – либо перегар, либо недогар будет. А коли все дорожки ловко улажены, уголь выйдет звон-звоном».

Первые сутки после зажигания были самыми опасными и ответственными. В это время выделяющиеся из дров монооксид углерода, водород и некоторые органические соединения, скапливаясь под покрышкой и смешиваясь с воздухом, образовывали гремучую смесь, которая часто взрывалась, срывая часть покрышки. При этом углежог должен был как можно быстрее восстановить повреждённый участок. Для предотвращения взрывов увеличивали приток воздуха в кучу для «дожигания» вышеупомянутых соединений. С началом выделения из поленьев влаги процесс образования гремучей смеси прекращался.

Второй опасностью были пустоты, образующиеся под покрышкой при сгорании и усадке дров, особенно при неплотном их сложении. Следствием этого мог стать провал головы кучи, поэтому углежоги пытались их обнаружить с помощью специальной колотушки (по звуку) или щупа. Если удавалось обнаружить пустоту, производилась операция «кормления» – покрышка удалялась, далее выгребали уголь и дрова и заполняли пустоту дровами, углём, мусором, после чего покрышку восстанавливали. Кроме того, куча постепенно оседала, что приводило к образованию трещин в покрышке, которые требовалось периодически заделывать.

Собственно процесс обугливания делился на три периода. Первый — «Потение» или «парение» – в этот период (примерно через 1 – 2 суток после зажигания) начинается активное удаление влаги из основной части дров, при этом водяной пар и продукты разложения конденсируются в непрогретых частях кучи и могут её потушить. Для предотвращения этого устраивают многочисленные отверстия-отдушины в покрышке, через которые происходит удаление влаги и газов, вплоть до полного открытия подошвы кучи. Выделяющийся газ при этом плотный, стелящийся по земле вблизи кучи, цветом от жёлто-серого до жёлто-чёрного.

Продолжительность этого периода составляет от нескольких дней до недели и более, в зависимости от размера кучи. Его по возможности старались сократить, поскольку в течение всего периода необходимо было обеспечивать приток воздуха в кучу, что приводило к угару. Об окончании потения сигнализировало изменение дыма, который становился прозрачным и лёгким. Уголь в период парения, согласно исследованиям французского химика Ж. Эбельмана, образовывал перевёрнутый конус, в нижней части кучи (кроме центральной её части) находились необугленные дрова.

Второй — «Перегонка» – собственно период обугливания сухих дров в течение 2 – 4 суток. В начале периода углежог укрывает подошву кучи и в течение всего периода следит за целостностью покрышки и равномерности обугливания (ориентируясь по жару, исходящему от кучи с разных сторон). Если обугливание идёт неравномерно, для его регулирования проделывают и заделывают отверстия в покрышке. Также необходимо обеспечить свободный выход продуктов разложения древесины.

Третий — «Поджигание» – этот период длится 4 – 8 суток, а при больших размерах кучи и более. В этот период необходимо обуглить дрова, расположенные вблизи поверхности кучи, особенно у подошвы. Для этой цели в покрышке проделывают несколько десятков отверстий для локального повышения температуры. При этом отверстия делают по окружности, начиная сверху, постепенно спускаясь к подошве. На следующий уровень спускаются, когда дым из отверстий становится бледно-голубым. Когда в отверстиях появляется пламя, их заделывают, покрышку усиливают, и кучу оставляют примерно на сутки для охлаждения, после чего приступают к «разломке».

Общая продолжительность процесса составляла от 6 суток для куч диаметром 3 м, до 14 – 17 суток для куч диаметром 7 – 9 м и до месяца и более для куч диаметром 12 – 15 м. Сырое дерево или погода увеличивали продолжительность на неделю. Кроме того, по уральскому способу кучу охлаждали в течение 2 – 3 суток, а по суксунскому – разбирали сразу же после заделки всех отверстий.

По внешнему виду кучи после окончания обугливания можно было судить о качестве угля – если куча оседала неравномерно, была сильно деформирована, это говорило о неравномерном ходе процесса и большой доле брака. Помимо мастерства углежога, существенную роль здесь играли погодные условия.

Разбирали кучу сверху, сгребая граблями и засыпая тлеющий в куче уголь землёй; по другому способу разборка осуществлялась концентрическими окружностями от подошвы к голове. Вынутый уголь также засыпали землёй или заливали водой и складировали в виде невысокого вала вокруг тока, сортировали, а затем грузили в короба для транспортировки. Разломка кучи продолжалась 8 – 10 дней.

При сортировке различали следующие сорта угля: крупный уголь – самый плотный, иногда представлял собой целое обугленное полено. Применялся в доменном производстве и других шахтных печах; горновой уголь – также плотный, но более мелкий, величиной с кулак, из средней части кучи между трубой и покрышкой. Использовался в кузнечных и кричных горнах; центральный уголь – мелкий и неплотный из-за частичного выгорания угля от оси кучи; угольная мелочь – размером 2 – 3 см3; угольный порошок – образовывался при разломке и перевозке, вместе с мелочью использовался для обжига руд, извести и т.п.; угольный мусор – смесь порошка с землёй, использовался при последующих выжиганиях, например, для покрышки; бурый уголь и головни – «недопеченный» уголь, применялся для уплотнения или для «кормления» при последующих выжиганиях.

Для больших куч при нормальном ходе процесса отношение первых двух сортов к остальным составляло 11 к 1, а для маленьких – 6 к 1. Хороший «чёрный»[15] древесный уголь должен был обладать глубоко-чёрным цветом, не пачкать руки, быть звонким и хорошо выдерживать статическую нагрузку. Масса угля при выжиге составляла 20 – 26 % от массы дров. Содержание углерода увеличивалось приблизительно от 45 % (масс.) в древесине до 85 % (масс.) в древесном угле.

Помимо выжига угля в «стоячих» кучах существовал способ обугливания в «лежачих» кучах – балаганах. Уголь при таком способе получался высокого качества, в частности, отсутствовал центральный уголь, однако требования к древесине были существенно выше – фактически требовался не дровяной, а строевой лес – что ограничило применение этого способа. Использовался он преимущественно в Швеции и Австрии.

Также для производства древесного угля применялись стационарные каменные печи различных конструкций. В этом случае роль отверстий в покрышке играли отверстия в кладке, которые можно было открывать и закрывать.

Перевозился уголь в коробах объёмом не более 3 м3 для снижения потерь от разрушения кусков, при отсутствии хороших путей сообщения использовали кули объёмом 0,2 м3, перевозимые мулами или гужевым транспортом.

Для использования в доменном производстве уголь должен был пролежать несколько месяцев для поглощения из атмосферы 10 – 12 % (масс.) влаги[16]. При этом снижался его расход, и пропадала опасность в жаркую погоду перегреть печь. При содержании влаги более 20 % (масс.) уголь рассыпался в ходе доменной плавки. С учётом всего этого, доменные производства должны были иметь специальные угольные сараи для хранения в оптимальных условиях запаса угля на 8 – 10 месяцев работы. При соблюдении условий хранения уголь мог быть использован и через два года после производства.


[1]Иванов Вяч. Вс. История славянских и балканских названий металлов – М.: Наука, 1983.
[2]Малинова Р., Малина Я. Прыжок в прошлое: Эксперимент раскрывает тайны древних эпох. Пер. с чеш. – М.: Мысль, 1988.
[3]Forbes R.J. Studies in ancient technology. vol. 8, Leiden, Netherlands, 1971.
[4]Forbes R.J. Studies in ancient technology. vol. 8, Leiden, Netherlands, 1971.
[5]Имеется в виду первая стадия производства серебра – выплавка его из руды, а дальнейшие операции по его очистке от примесей предъявляли менее строгие требования к качеству топлива.
[6] Описывается стадия процесса плавки, когда уже произошло разделение на металл и шлак и требуется меньше тепла.
[7] Речь идёт о стадии очистки серебра от примесей.
[8]Феофраст. Исследование о растениях. Перевод с древнегреческого и примечания М.Е. Сергеенко. Редакция И.И. Толстого и Б.К. Шишкина. М.: Изд-во АН СССР, 1951. – Классики науки.
[9]The Natural History of Pliny in 6 volumes // Translated by John Bostock and H.T. Riley. London, 1854 – 1857
[10]Greek and Roman Technology: A Sourcebook. Annotated translations of Greek and Latin texts and documents.John W. Humphrey and others.Routledge, 1998
[11]The Pirotechnia of VanoccioBiringuccio: the classic sixteenth-century treatise on metals and metallurgy / translated from the Italian by Cyril Stanley Smith and Martha Teach Gnudi. Reprint. Dover Publications, New-York, 1990
[12]П.П. Бажов. Собрание сочинений в трех томах. Том 2. // Под общей редакцией В.А. Бажовой, А.А. Суркова, Е.А. Пермяка. М.: Государственное Издательство художественной литературы, 1952 г.
[13]Руководство к металлургии. Часть I. Выпуск I. Горный инженер А. Добронизский. Санкт-Петербург, типография И. Маркова и Ко, 1865.
[14]Руководство к металлургии. Часть I. Выпуск I. Горный инженер А. Добронизский. Санкт-Петербург, типография И. Маркова и Ко, 1865.
[15]Существовал также «красный» уголь – не полностью обугленное дерево. Этот уголь получался при «оптимальном» обугливании, когда процесс прекращали до его естественного завершения, снижая за счёт этого угар. Однако широкого распространения этот способ не получил.
[16]Металлургия чугуна. Сочинение Валериуса. Переведено и дополнено В. Ковригиным. Санкт-Петербург, типография Иосафата Огризко, 1862

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Производство древесного угля

Мало кого можно удивить тем, чтобы использовать в качестве топлива древесный уголь. В магазинах давно продаются мешки с древесным углем для шашлыка, и каждый уважающий себя дачник и турист хоть раз покупал их, чтобы приготовить мясо или рыбу на мангале. Без этого не обходится ни один пикник на природе.

Подробная информация от производителя угля на странице Древесный уголь

Но применение древесного угля не ограничивается приготовлением продуктов на углях. Древесный уголь эффективный абсорбент, поэтому его используют в медицине, на производстве фильтров, в химической промышленности. Еще древесный уголь подходит для каминов. Древесный уголь эффективней, чем дрова, занимает меньше места, дает хороший жар, не образует искр и пламени. Тлеющие в камине угли представляют собой приятную картину тепла и уюта. Также свойства древесного угля можно использовать для ковки металла. На производстве и в промышленности тоже часто используют древесный уголь. В домашних условиях измельченный древесный уголь можно использовать для выращивания комнатных цветов. Добавляя порошок из березового древесного угля в землю можно повысить гигроскопичность и предотвратить закисание почвы в цветочном горшке.

Древесный уголь – микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Древесный уголь применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо (удельная теплота сгорания 31,5 – 34 МДж/кг). Древесный уголь классифицирован в системе стандартов – ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный».

Производители древесного угля

Спрос на рынке формирует предложение. Появилось много компаний и частных хозяйств, которые специализируются на производстве древесного угля. Все дело в том, что процесс изготовления древесного угля достаточно прост. При наличии качественного оборудования для древесного угля можно легко производить большие партии товара на продажу. Производители углевыжигательных печей для производства древесного угля предлагают широкий ассортимент разнообразных модификаций, которые отличаются друг от друга объемом камеры, количеством камер, это могут быть ретортные печи и соответственно ценой на оборудование. На рынке представлены малогабаритные мобильные модели печей для изготовления древесного угля для бытового использования и большие углевыжигательные комплексы с двумя или тремя камерами, которые позволяют организовать непрерывный цикл производства древесного угля.

Подробная информация от производителя печей углежжения на странице Углевыжигательные печи

Пиролизом, или сухой перегонкой, называется разложение органических веществ путём нагревания без (или с ограничением) доступа воздуха, чтобы предотвратить горение. Также пиролиз – первый процесс, происходящий при горении древесины. Языки пламени образуются за счёт горения не самой древесины, а газов – летучих продуктов пиролиза. При пиролизе древесины (450 – 500 °C) образуется ряд веществ: древесный уголь, метанол, уксусная кислота, ацетон, смолы и др.

Оборудование для производства древесного угля

Современные углевыжигательные печи для древесного угля безопасны для окружающей среды, в них предусмотрена система дожига пиролизных газов, что позволяет в разы снизить вредные выбросы в атмосферу. Печи для производства древесного угля обладают высокой производительностью, поэтому они высокорентабельны. Вложенные средства быстро окупаются, и оборудование в скором времени начинает приносить стабильный доход. Производство древесного угля отличная идея для бизнеса с учетом наличия бесперебойной поставки качественного сырья. В качестве сырья для углевыжигательных печей используют дрова. Дрова можно закупать готовые или колоть самостоятельно. Для колки дров можно приобрести дровокольное оборудование, которое позволит быстро и без лишних усилий заготовить достаточный объем дров. Дровокольные станки мощные, обладают высокой производительностью, подходят для любых пород древесины.

Технология производства древесного угля

Технология производства древесного угля основана на бескислородном пиролизе древесины или сжигании дров без доступа кислорода. Он достигается использованием герметичных печных камер, выполненных из толстых листов железа. Если в углевыжигательную печь будет попадать кислород, то на выходе объем древесного угля будет ниже, чем планировалось. Цикл производства древесного угля состоит из нескольких этапов: загрузка дров в камеру печи, розжиг дров в топочной камере, сушка древесины, пиролиз древесины с дожигом пиролизных газов, остывание готового древесного угля, выгрузка угля, фасовка угля по пакетам. Вместо дров для углежжения можно использовать древесные брикеты, изготовленные из отходов древесины. Это снижает стоимость готового продукта, позволяет получать качественный древесный уголь.

Как сделать древесный уголь своими руками в домашних условиях, технология производства древесного угля

Среди различных видов твердого топлива особый интерес представляет древесный уголь, состоящий на 80—90% из чистого углерода. Это делает его в первую очередь эффективным биотопливом, практически бездымным и экологичным. Его сфера применения достаточно широка как в различных отраслях промышленности, так и для домашнего применения. В данной статье мы рассмотрим, как можно выжигать древесный уголь своими руками и как это происходит в условиях промышленного производства.

Технология производства

Уголь из древесины в больших объемах потребляют предприятия металлургии, где он применяется для производства сплавов высокой степени чистоты, а также для насыщения металла углеродом, в результате чего повышаются его физические свойства.

В химической отрасли данный продукт используется при изготовлении стекла, различных пластмасс и даже красок. Не обошел уголь стороной и пищевую промышленность, в продуктах питания он часто выступает натуральным красителем, что отображается на их упаковке под кодом Е153.

Такой значительный спрос требует соответствующих объемов производства, поэтому печи для древесного угля, как правило, размещают вблизи либо на территории деревообрабатывающих предприятий. Это понятно, ведь там в большом количестве имеются крупные отходы дерева самых разных пород, что служат сырьем для углежжения.

Если пояснять простыми словами, то технология производства древесного угля призвана решить задачу по получению из древесины углерода как можно более высокой степени чистоты. Для этого все остальные органические и неорганические вещества нужно удалить, что достигается с помощью реакции пиролиза. Ее суть заключается в выделении из сырья всех лишних соединений методом термического разложения при недостаточном количестве кислорода. Но пойдем по порядку.

Всего этапов производственного процесса – четыре (не считая предварительной подготовки сырья):

  • сушка при температуре до 150 ºС. Процесс пиролиза, проходящий при более высоких температурах, требует минимального количества влаги в сырье;
  • пиролиз, проходящий при температуре 150—350 ºС и недостатке кислорода. Происходит термическое разложение веществ и начинает образовываться уголь. Выделяются пиролизные газы;
  • горение (прокалка) при нагреве до 500—550 ºС. На данном этапе из угля выделяются смолы и остатки веществ в виде газов;
  • восстановление (охлаждение).

По сути, установка для производства угля представляет собой печь, где протекают все вышеописанные реакции. Ниже на рисунке представлена схема технологического процесса:

Печь для древесного угля

Печь для углежжения достаточно сложна, повторить её конструкцию в домашних условиях весьма затруднительно. Корпус цилиндрической или прямоугольной формы имеет топочную камеру, поверх которой загружаются 2 закрытые емкости, заполненные сырьем – реторты. Нагрев древесины происходит извне, через стенки реторты, при этом в нем используется тепло, выделяемое деревом в процессе реакций. Работа печи на различных режимах показана на схеме:

Промышленная печь для изготовления древесного угля устроена таким образом, что пока в одной емкости проходит пиролиз, то во второй идет сушка, пиролизные газы дожигаются и проходят сквозь реторту с влажным сырьем. Такая очередность соблюдается и дальше, до получения конечного продукта. Получается, что внутренний объем каждого сосуда разделяется на зоны, в каждой из которых протекает определенный процесс:

После прокаливания емкости с углем выгружаются и в печь ставятся новые. Перед фасовкой и отправкой на склад изделие проходит операцию дробления до необходимого размера фракции, а при необходимости и брикетирование. Аппарат, где все операции выполняются по данной технологии — это печь для производства древесного угля непрерывного действия. Однако, есть и другая технология, но она более сложная и дорогостоящая, хотя и обеспечивает высокую производительность.

Изготовление древесного угля в домашних условиях

Информация о домашнем углежжении интересна тем людям, кто занимается ковкой металла с небольших мастерских. Такое чистое биотопливо, как древесный уголь, издавна считается самым лучшим для работы кузнечного горна. Ну и о том, как хорош уголь для шашлыков и барбекю, давно известно всем, только покупать его в магазине выходит дороговато. Исходя из того, что оборудование для производства древесного угля отличается сложностью, дороговизной и громоздкостью, предложим два давно проверенных домашними умельцами способа:

  • выжигание угля в бочке;
  • углежжение в яме.

Способ изготовления угля в бочке, как и в яме, предполагает тот же технологический процесс пиролиза в замкнутом пространстве при недостатке кислорода. Только в подобных условиях продукт получается не столь чистым по вполне понятным причинам. Большую роль играет и сноровка исполнителя, первые 2—3 порции могут просто выгореть (что случается чаще) или, наоборот, недожечься. Но все приходит с опытом.

Способ углежжения в бочке считается более удобным и технологичным. Итак, чтобы сделать древесный уголь самому, нужна собственно сама металлическая бочка емкостью 200 л, да еще старый пылесос. Подойдет любая другая цилиндрическая емкость из металла, желательно с толстыми стенками, она прослужит дольше. В самом низу емкости просверливают отверстие и врезают штуцер. К нему присоединяется шланг от пылесоса, это будет подача первичного воздуха в зону горения.

Немаловажно подыскать для бочки герметичную крышку. Если таковой нет, надо приспособить для этой цели лист металла, асбестоцемента или другого материала. Еще потребуется длинная стальная кочерга для шуровки дров. Касательно последних, стоит отметить один важный момент. Поскольку в домашних условиях древесный уголь делают подручными средствами, то технология не всегда соблюдается, но вот выдержать невысокую влажность дров – обязательно.

Важно! Свежесрубленная или насыщенная влагой древесина для углежжения не подойдет, будет много дыма, а процесс пиролиза не начнется или будет протекать очень вяло. В результате получите золу либо недожженные дрова. Древесина должна быть сухой.

С дерева снимают кору (она сильно дымит, а угля дает крайне мало) и пилят на чурки длиной до 40 см, чтобы их плотно укладывать в бочку. Затем на ее дне разводят небольшой огонь и включают пылесос, иначе костерок начнет сильно дымить.

По мере того как дрова будут разгораться, надо подкладывать очередную порцию. Следует отметить, что производство древесного угля таким способом – процесс тонкий, тут надо верно уловить момент, когда сырье хорошо разгорелось, но не дать ему прогореть до золы, а добавлять новую древесину. При необходимости можно на время отключать пылесос, а при загрузке более половины емкости трубу подачи воздуха лучше вставить сверху.

Когда бочка заполнена, то она накрывается крышкой, пылесос отключается, а штуцер закрывается заглушкой. Теперь надо выждать, пока процессы внутри закрытого сосуда не закончатся, открывать крышку можно лишь после полного остывания стенок емкости. Удобство бочки в том, что ее можно просто перевернуть и спокойно рассортировать полученный продукт. Часть древесины останется недожженной, но это не беда, она пойдет на следующую загрузку. Остальной уголь просеивают и складывают в мешки.

Углежжение в яме

Самостоятельно сделать древесный уголь в домашних условиях или прямо в лесу можно просто в яме. Для получения 2 мешков угля надо вырыть круглую яму ориентировочно 80 см в диаметре и полметра глубиной.

Дно утаптывается ногами, а стенки подчищаются, чтобы топливо не смешивалось с землей. Последнюю не надо отбрасывать далеко, она пригодится в конце.Разница с «бочковым» выжиганием заключается лишь в отсутствии принудительного наддува пылесосом. Дрова берут сухие, длиной 30 см и не больше 7 см в поперечнике, из них на дне ямы раскладывают небольшой костер.

Дальнейшие действия – как в случае с бочкой, сырье подкладывается по мере необходимости. Яму, полную дров, перекрывают листьями или травой, потом присыпают землей и утрамбовывают. Приходить за углем можно через 2 суток, к тому времени он точно остынет.

Заключение

Конечно, древесный уголь, выжженный своими руками, по качеству не сравнить с топливом заводского изготовления. Но ведь и домашние требования не столь высокие, как на производстве, уголек вполне сгодится для мангала или кузнечного горна. Надо лишь позаботиться о том, чтоб не нанести вреда окружающим от задымления или не устроить пожар в лесу.

Древесный уголь своими руками: в домашних условиях

Основные преимущества угля по сравнению с другим видами топлива:

  • Спрессованный в брикеты, он выделяет в 1,5 раза больше тепла, а горит дольше. Хотите чтобы ароматное и сочное мясо досталось всем желающим? Без проблем.

Как сделать древесный уголь своими руками в домашних условиях? Ведь стоит такое безопасное топливо для грилинга не так дешево, как хотелось бы. Для минимизации затрат некоторые любители сочного мяса на открытом огне решают наладить процесс изготовления самостоятельно. Но это требует сноровки и знания нюансов производства.

Так, не всем известно, что от используемого сырья зависит качество углей. Марка «А» делается из твердолиственной древесины (бука, березы, дуба), «Б» – из смеси твердых и мягких пород, «В» – с добавлением к ним хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, пихты).

Что такое уголь из дерева и как его применять с пользой для себя, знали еще пещерные люди. А бронзовый век превратил это экологически чистое топливо в важнейший объект промышленности. Сейчас во всем мире изготавливается до 9 000 000 тонн ценного сырья в год.

Если пренебречь правилами производства, результат вас вряд ли порадует – угля будет мало, он получится мельче, чем вы ожидали, слабый и с множеством трещин. Так что если вы хотите делать топливо самостоятельно, придерживайтесь полезных советов из нашей статьи. В конце концов, если первый блин будет комом, можно купить качественные брикеты для камадо и приготовить лучшее мясо на решетке, наслаждаясь процессом.


Как получить древесный уголь в домашних условиях: копаем яму

Достаточно простой способ, который пришел к нам от далеких предков. Поэтапно разберем его, чтобы вам было легче повторить каждый шаг и изготовить хорошее сырье:

  • Сначала выкапываем яму цилиндрической формы. Следим за ее стенками – они должны быть строго вертикальными. От диаметра и глубины зависит, сколько угля вы получите. Если первый показатель – до 80 см, а второй – до 50, можно рассчитывать примерно на 2 мешка топлива.

  • Утрамбовываем дно – специальным катком или ногами, если его нет. Главное, чтобы грунт не смешался с углем.

  • Занимаемся разведением костра в яме. Для этого берем мелкие ветки, обязательно сухую бересту. Средства для розжига на химической основе не используем.

  • Какими должны быть дрова? Первый совет – их необходимо очистить от коры. Она дает много дыма, продукт получается более низкого качества. Второй совет – готовым сырьем удобнее пользоваться, если заранее нарезать древесину на куски размером не более 30 см.

  • Далее переходим к производству древесного угля в домашних условиях (ниже – видео с процессом изготовления). Во время выжига подкладываем новые дрова поверх старых – как только те прогорят. Постепенно яма заполнится.

Как долго придется ждать? Сколько времени уйдет на превращение дерева в топливо, зависит от плотности исходного сырья – твердые породы горят дольше, но дают продукт лучшего качества. Приготовьтесь к тому, что последующие манипуляции вы будете производить лишь спустя несколько часов – два или три.

Перед тем как наполнять мешки, нужно дать углю остыть. Для этого на яму набрасывают зеленую траву, полученный холмик покрывают земляным слоем, выравнивают и утрамбовывают. Далее – ожидание в течение двух дней. За это время сырье остывает. После этого занимаемся просеиванием и фасовкой. Вот и все. Топливо готово – его можно использовать хоть на следующие сутки.

Помните: чем больше куски, на которые вы поделили дрова, тем дольше будет длиться выжиг.


Как самому сделать древесный уголь в бочке?

Чтобы воплотить в жизнь еще один способ, нам понадобится бочка с толстыми стенками из металла. Чем больше ее размер, тем больше будут ваши запасы. Нельзя приспосабливать под изготовление сырья емкость, применяющуюся для хранения нефтепродуктов. Если другого варианта нет, сначала выжигайте ее и только после заполняйте.

Существует два варианта выжига в бочке:

Отличий от аналогичного процесса в яме практически нет. Но есть одно уточнение – если вы используете большую по объему емкость (до 200 литров), на дне необходимо оставить шесть жаростойких кирпичей. На них следует закладывать подготовленные дрова, подгружая их до тех пор, пока кирпичи не скроются за углями. Затем помещаем на прогоревшие поленья решетку и только на нее отправляем следующие партии. Древесину кладем плотно, не допуская зазоров между элементами кладки и рядами. Заполненную бочку накрываем листом железа, как только на поверхности покажется разгоревшееся пламя.

Чтобы ускорить выжиг, можно проделать в нижней части отверстие. В него будет проходить воздух. Однако это не обязательное условие. Следите за тем, какого цвета будет выходящий дым. Если он стал сизым, самое время герметично закупорить бочку и дать ей остыть. После остается достать угли и пользоваться ими.

В этом случае емкость, заполненную дровами, необходимо накрыть крышкой из негорючего материала. Оставляем отверстия для выхода газов. Их размер – минимальный, поскольку температура внутри должна дойти до 350 градусов.

Бочка не должна находиться на земле – ставим ее на платформу. Можно соорудить ее из нескольких кирпичей, подставкой для которых служит металлический лист. Между кирпичами необходимо разжечь огонь. Он будет нагревать емкость. Через некоторое время дрова внутри нее начнут окисляться, пойдет газ. После того как он перестанет выходить, необходимо оставить бочку на огне на 2-3 часа, а после снять. Все отверстия в крышке нужно заделать.

Вот как приготовить древесный уголь в домашних условиях, приложив минимум усилий. Описанные способы – далеко не все из имеющихся и использующихся. Их главный минус – очень сложно отслеживать процесс (с закрытой бочкой – практически невозможно). Только когда вы наловчитесь и приобретете опыт в выжиге, можно будет с точностью до минуты определить, когда продукт будет готов. Встречающиеся на первых порах проблемы типичны для новичков – это или недожженное сырье, или его перегорание.


Как приспособить печь для производства древесного угля своими руками

Если у вас на даче есть дровяная печь, считайте, что вам повезло. С ней не нужны никакие дополнительные устройства. Вам не придется копать яму или искать емкость для подготовки топлива. Можно выбирать то, что уже прогорело, и сразу опускать в емкость для остывания (керамическую бадью, ведро). Процесс прост и за ним очень удобно следить.

Вот несколько советов для тех, кто решил изготовить древесный уголь в домашних условиях, используя дровяную печку:

  • Куда класть готовый продукт? Не рекомендуется брать для этого бочки или ведра из металла – можно обжечься. Выложив все сырье, плотно закройте емкость крышкой, дайте ее содержимому остыть.

  • Куда деть отсев? Если выбрасывать крошку жалко, переработайте ее в брикеты и используйте их для розжига гриля.

  • Как делать больше угля в домашних условиях? Есть один способ – рискованный, но эффективный. Когда дрова хорошенько разгорятся, необходимо плотно закрыть все дверцы и заслонки. После этого нужно выждать 15 минут – за это время древесина должна перегореть. Затем остается только выгрести готовое сырье и поместить его в герметично закрытое ведро или бадью – чтобы остыло.

Именно печь подходит для изготовления древесного угля своими руками в домашних условиях больше всего – с ней вы будете видеть результат и контролировать выжиг. А если вам не хочется возиться, уже готовые брикеты всегда можно купить.

(PDF) Сравнение результатов различных технологий производства древесного угля

Криста Клявиня и др. / Окружающая среда. Технологии. Ресурсы, (2015), Том II, 137-140

140

Содержание получаемого голья при карбонизации

Диапазон температур от 140 до 200 ° C от 21,5 до

23,3 МДж / кг, с использованием осадка сточных вод в качестве сырья . [12]

В исследовании Álvarez-Murillo et al. [13] оливковый

камня использовались в качестве исходной биомассы.Гидротермальная карбонизация

дала топливо с максимальной теплотворной способностью

от 22,2 до 29,6 МДж / кг. Это

, аналогичный результат в исследовании, упомянутом ранее.

Основным преимуществом этого метода является энергетическое уплотнение

, которое в противном случае было бы распределено в теле

влажного ила, давая возможность

восстановить ценную энергию.

В исследовании Lench Nowicki и Maciej

Markowski [14] выполняется пиролиз высушенного осадка сточных вод в реакторе с неподвижным слоем

, и полученный уголь

имеет теплотворную способность 5.6 и 9,8 МДж / кг, с содержанием золы

85,6 и 69,1 мас.%. Пиролиз

проводили при 1000 ° С. Хотя характеристики исходного материала

, использованные в экспериментах по гидротермальной карбонизации

, не приводятся, можно предположить, что для

биомассы с очень высоким содержанием влаги в виде осадка сточных вод

гидротермальная карбонизация возвращает уголь с теплотой сгорания

. подходит для использования в качестве топлива.

IV ВЫВОДЫ

Качество производимого древесного угля напрямую связано с

материалом, который используется в качестве сырья.Тем не менее

выбранная технология пиролиза также существенно влияет на получаемый продукт. В печах периодического действия можно заподозрить неоднородное качество продукта

.

Преимущество пиролизной реторты непрерывного типа

из экспериментальной оценки выделяется высокой долей массового преобразования

около 60%, в то время как

более 30% для традиционных технологий периодического действия.

Отсутствуют данные для заключения

для сравнения качества полученного древесного угля, так как

используемый материал имеет такое большое влияние.Экспериментальная оценка

промышленного производства в

реторта непрерывного действия выявила удовлетворительные результаты по качеству полученного древесного угля

. Уплотненная энергия

в древесном угле делает его подходящим для использования в качестве заменителя

или добавки в топливную смесь для интенсивного производства энергии

, такого как плавка металлов.

Однако следует учитывать повышенную зольность

при работе с древесным углем.

В БЛАГОДАРНОСТИ

Работа была поддержана Национальной исследовательской программой

«Энергоэффективные и низкоуглеродные решения

для безопасной, устойчивой и климатической

изменчивости, снижающей энергоснабжение (LATENERGI)».

VI ССЫЛКИ

[1] Европейская комиссия, «Climate Action: The 2015

international agreement», 2015. [Online]. Доступно:

http://ec.europa.eu/clima/policies/international/negotiations/fu

ture / index_en.htm. [Доступ: 6 марта 2015 г.].

[2] М. Го, В. Сун. Дж. Бухайн, «Биоэнергетика и биотопливо:

История, состояние и перспективы», «Возобновляемые и устойчивые источники энергии»

Energy Reviews, vol. 42, pp. 712-725, 2015.

[3] Стандарты Латвияс, «Твердое биотопливо — Определение влажности

содержание — Сухой метод в печи — Часть 2: Общая влажность —

Упрощенный метод», 2010.

[ 4] Latvijas standarts, «Твердое биотопливо — Определение содержания золы

», 2010.

[5] Latvijas standarts, «Твердое биотопливо — Определение теплотворной способности

», 2010 г.

[6] М. Спарревик, К. Адам, В. Мартинсен, Джубаеда, Г.

Корнелиссен, «Выбросы газы и частицы из

Производство древесного угля / биоугля на целых территориях с использованием средних

традиционных и улучшенных «ретортных» печей, «Биомасса и

Биоэнергетика, том. 72, pp. 65-73, 2015.

[7] В. Бустаманте-Гарсия, А. Каррильо-Парра, Х.González-

Rodríguez, R.G. Рамирес-Лозано, Х.Дж. Corral-Rivas, F. Garza-

Ocañas, «Оценка процесса производства древесного угля из

лесных остатков Quercus sideroxyla Humb. И Bonpl. В бразильской печи для ульев

«, Industrial Crops and Products, vol. .

42, стр. 169-174, 2013.

[8] Р. Байлис, К. Ружанавеч, П. Двиведи, А. де Оливейра Вилела,

Х. Чанг, Р.С. де Миранда, «Инновации в производстве древесного угля

: сравнительная оценка жизненного цикла двух печей

технологий в Бразилии», Энергия для устойчивого развития,

том.17, pp. 189-200, 2013.

[9] С. Сюн, С. Чжан, К. Ву, Х. Го, А. Донг, К. Чен,

«Исследование хлопковых стеблей и бамбуковых опилок

.

Карбонизация для приготовления древесного угля для барбекю, Биоресурс

Технология, т. 152, pp. 86-92, 2014.

[10] I.G. Харуна, О. Саного, Т. Дахо, С.К. Уиминга, А. Дан-

Маза, «Определение процессов, подходящих для хлопкового стебля

карбонизации и торрефикации путем частичного сжигания с использованием печи для обжига металла

», «Энергия для устойчивого развития, т.24, pp.

50-57, 2015.

[11] А. Демирбас, «Определение теплотворной способности биогарцев

и пиролизных масел при пиролизе коры ствола бука», Journal of

Analytical and Applied Пиролиз, т. 72, pp. 215-219, 2004.

[12] П. Чжао, Ю. Шен, С. Ге, К. Йошикава, «Рециркуляция энергии

из осадка сточных вод путем производства твердого биотоплива с гидротермальной карбонизацией

», Преобразование энергии и

Менеджмент, т.78, pp. 815-821, 2014.

[13] А. Альварес-Мурильо, С. Роман, Б. Ледесма, Э. Сабио, «Исследование

переменных в энергетическом уплотнении оливкового камня за счет гидротермальной карбонизации

. , «Журнал аналитического и

прикладного пиролиза», стр. Статья в прессе, 2015.

[14] Л. Новицки, М. Марковски, «Газификация гольцов пиролиза

из осадка сточных вод», Топливо, т. 143, pp. 476-483, 2015.

Технология — CharcoTec — Производство древесного угля

Технология CharcoTec направлена ​​на устранение недостатков традиционного древесного угля без создания «новых» недостатков для местной экономики, связанных с меньшей занятостью, слишком высокой потребностью в капитале и зависимостью от импортных материалов.В то же время, однако, это дает преимущества современной технологии с точки зрения более высокой эффективности (больше древесного угля на кг вводимой биомассы), с точки зрения потенциального использования материалов, отличных от древесных, в качестве источника и, следовательно, меньшего обезлесения. Это также предотвратит ущерб окружающей среде и здоровью за счет улавливания вредных паров, их сжигания и, таким образом, повторного использования потерянной энергии в нем, тем самым снижая затраты на топливо для процесса автомобильного угля.

Печь CharcoTec, скорее всего, единственная печь на рынке, которая может быть практически полностью произведена на местном уровне, может производиться с широким диапазоном мощности и, следовательно, по стоимости, проста в эксплуатации — во многом схожа с традиционными печами — и практически не требует каких-либо обслуживание, как и в случае с традиционными печами.

Однако всегда требуется два отдельных реактора (что следует понимать как сложное определение технологического пространства и выглядит как простой шкаф или грузовик), куда дрова помещаются, сушатся и затем карбонизируются. Разделение этих двух подпроцессов оптимизирует повторное использование энергии и приводит к наивысшей эффективности, возможной с помощью технологии, сохраняя при этом простую концепцию эксплуатации.

Экономические преимущества печи CharcoTec таковы, что предприниматели в области производства древесного угля во всем мире могут позволить себе эту технологию, поскольку вложенные деньги могут быть возвращены в течение одного эксплуатационного года, и перспективы таковы, что финансирование можно легко найти.

CharcoTec разработала технологию, протестировав первый прототип на практике на сайте в Боснии, а затем в Нидерландах для улучшения и фактически демонстрационной версии, которую все еще можно посетить сегодня.

На правом снимке отчетливо видно качество производимого древесного угля ресторанного (красивые большие комки) качества.

На основе принципов процесса CharcoTec первая пилотная установка была спроектирована и построена еще в 2014 году с целью проверки рабочих функций и качества продукции, а также для улучшения конструкции коммерческого предприятия.

Пилотная установка состояла из пропановой горелки и двух небольших корпусов реактора, помещенных в морской контейнер с внутренней изоляцией. Биомассу помещали в два цилиндрических контейнера, похожих на клетки, которые размещали сверху в реакторах; в дальнейшем реакторы закрываются крышкой с песочной заглушкой.Реакторы запускаются путем пропускания горячего дымового газа от пропановой горелки вдоль стенок реакторов. Отходящие газы из обоих реакторов направляются в пропановую горелку по газовой трубе для сжигания всех углеводородов (без выбросов опасных компонентов) и использования теплотворной способности отходящего газа. В нескольких точках реакторов и контейнеров были измерены температуры.

Испытания проводились с бревнами, щепой и торфяными брикетами. Практические испытания были подтверждены термогравиметрическим анализом в лабораторных условиях для определения свойств использованной биомассы при сушке и карбонизации.Образцы анализировали на приборе TGA при температуре от 30 ° C до 900 ° C. Результаты показаны ниже

Деревянные профили TGA и DTG

Результаты были такими, как ожидалось, сначала биомассу сушили при температуре около 100 o ° C, после чего следовала потеря веса из-за карбонизации, начиная с прибл. 250 o C Поведение пилотной печи во время испытаний оказалось аналогичным.

Результаты были такими, как ожидалось, сначала биомассу сушили при температуре около 100 o ° C с последующей потерей веса из-за карбонизации, начиная с прибл.250 o C Поведение пилотной печи во время испытаний оказалось аналогичным.

Температуры на графиках измерены в различных местах реактора. Из T2 видно, что температура в центре реактора остается на уровне прибл. 100 o C до тех пор, пока бревна не будут высушены. После этого температура в реакторе относительно быстро повышается до температуры в контейнере. Из этих тестов становится очевидным, что большая часть общего времени процесса уходит на сушку биомассы; в зависимости от размера частиц до нескольких часов.После начала процесса карбонизации теплотворная способность выделяемых газов достаточна для поддержания технологической температуры в реакторе; подача пропана была прекращена. Эффективность (от сухой биомассы до древесного угля) составляет ок. 35%. Было обнаружено, что качество древесного угля соответствует стандартам для древесного угля для барбекю.

Обжиговая печь Гронингена

Основываясь на результатах этих испытаний и поддерживаемых теорией, CharcoTec построила вторую испытательную печь или, лучше, первую демонстрационную печь, которая эксплуатируется на площадке недалеко от города Гронинген в Нидерландах.Установка состоит из двух газонепроницаемых контейнеров, двух топок и дровяной печи. В периодическом режиме один из двух контейнеров используется для сушки свежей древесины, тогда как другой контейнер используется для карбонизации высушенной древесины.

Работа печи сравнима с работой традиционного угля. Свежая влажная древесина вручную загружается в контейнер, который затем закрывается и помещается в свободную печь, которая подключена к газовой линии для удаления газов, выходящих из процесса производства древесного угля во время работы: вначале водяной пар во время сушки горючие и опасные для здоровья отходящие газы во время карбонизации.Отходящий газ используется для преобразования энергии сгорания в сушку и / или карбонизацию перед тем, как отвести его при относительно низких температурах в окружающую среду через дымоход или дровяную печь.

Процесс начинается как традиционная печь, сжигая биомассу в дровяной печи. Поскольку эффективность печи выше, дров будет сжигаться меньше, чем в обычной печи. После завершения процесса контейнер для карбонизации отключается от линии отходящего газа и перемещается наружу для охлаждения.Новый контейнер, заполненный влажной древесиной во время обработки первой партии, затем помещается в печь. При переключении нескольких клапанов две отдельные печи меняют свою работу, сушилка становится карбонизатором и наоборот, и производство полукокса продолжается, что делает процесс почти непрерывным, добавляя к процессу один дополнительный сосуд или печь.

В сентябре 2015 года была введена в эксплуатацию демонстрационная установка на территории Штайнкёльн в городе Гронинген. Завод состоит из двух печей (изолированные 10-футовые контейнеры), дровяной печи, четырех реакторов по 3,5 м 3 и дымовой трубы.

Во время работы одна печь используется для сушки свежей древесины, а другая печь работает как печь для карбонизации. Горячие дымовые газы дровяной печи используются для нагрева печи карбонизации. Реакторы в печи карбонизации нагреваются косвенно за счет пропускания горячих дымовых газов вдоль закрытых деревянных шкафов, содержащих свежую высушенную древесину. Затем дымовые газы проходят через сушильную печь и дымоход.

Летучие вещества из реакторов карбонизации направляются в дровяную печь и сжигаются.Таким образом, не происходит выброса вредных газов, и в то же время содержание энергии летучих веществ используется для поддержания процесса карбонизации при желаемой температуре.

Отходящие газы (водяной пар) от процесса сушки удаляются. Установка оснащена рядом термопар для контроля процесса.

Демонстрационная установка используется для создания и оптимизации рабочих условий для производства высококачественного древесного угля из биомассы различных типов и размеров.Биомассы из различных источников (например, древесина различного происхождения и гранулометрического состава, сельскохозяйственные остатки, такие как солома, тростник и сено, а также торф) уже включены в программу, и испытания продолжаются, и их можно расширить с помощью других материалов в качестве источник в любое удобное для клиента время.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с вашим системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Энергия на древесине

Развитие технологий производства древесного угля

H.E. Стассен

Хуберт Э. Стассен — консультант компании Stassen Consultants, Энсхеде, Нидерланды.

Люди производили и использовали древесный уголь в качестве топлива для приготовления пищи и гриля с каменного века, а для производства металлических орудий — с бронзового века. В развивающихся странах древесный уголь по-прежнему широко используется городскими и сельскими жителями в качестве бездымного домашнего кулинарии и топлива для гриля с высокой теплотворной способностью. В развитых странах растет спрос на древесный уголь в качестве топлива для барбекю. В больших количествах древесный уголь используется при производстве меди и цинка, а также драгоценных металлов.

Нагревание дров в отсутствие воздуха приводит к образованию древесного угля, летучих смол и смеси газов. Относительное количество этих трех типов продуктов зависит от используемого оборудования и характеристик исходной древесины. Влажность — особенно важный параметр. Сухая древесина дает больше древесного угля, чем влажная древесина.

В домашних условиях или в барбекю важно остающееся содержание смол (или летучих) в древесном угле.Чем выше содержание связанного углерода, тем меньше смолы и меньше дыма при сгорании. Для металлургических применений также важны зольность, размер и прочность древесного угля на раздавливание.

Производство традиционного древесного угля

До начала двадцатого века практически весь древесный уголь производился традиционными методами. Дерево закладывали в выкопанные земляные ямы, освещали и засыпали землей. При сгорании части древесины выделялось достаточно тепла, чтобы обугливать оставшуюся часть.В качестве альтернативы, груды древесины засыпали землей и дерном и освещали через отверстия в земном покрове (обжиговые печи). Эти отверстия можно было разумно открывать и закрывать, а также можно было сделать новые, чтобы контролировать поступление воздуха. Этот метод позволил несколько больше контролировать горение и карбонизацию, чем метод ямы. Оба метода используются по сей день во многих развивающихся странах, главным образом потому, что они дешевы. Однако они часто дают очень низкий выход (обычно 1 кг древесного угля от 8 до 12 кг или более древесины), непостоянное качество (из-за того, что трудно поддерживать равномерную карбонизацию) и загрязнение окружающей среды из-за выделения смол и ядовитых газов.

Улучшенные традиционные методы

В 1970-х и 1980-х годах были предприняты усилия по совершенствованию традиционного производства древесного угля путем оснащения земляных печей дымоходами, сделанными из масляных бочек (печи Казаманса), и внедрения небольших печей для обжига стали или кирпича. Все эти методы основаны на частичном сжигании древесной загрузки для получения тепла, необходимого для карбонизации; поэтому урожайность сильно зависит от влажности древесины. При правильной практике возможен выход 1 кг древесного угля от 4 до 5 кг высушенной на воздухе древесины.Урожайность 1 кг древесного угля от 6 до 8 кг древесины является более обычным явлением. Преимущество процессов с использованием твердой крышки (из металла, кирпича или бетона) проистекает из герметичного уплотнения, обеспечиваемого такой крышкой, которое сводит к минимуму эффект плохого контроля и дает более стабильные результаты. Обжиговые печи для стали и кирпича менее трудоемки, чем (улучшенные) земляные насыпи. Однако они могут быть менее доступными для мелких производителей традиционного древесного угля из-за их более высокой стоимости. В большинстве случаев следует поощрять усовершенствованные традиционные мелкомасштабные методы.

Технологии промышленного производства

Промышленный спрос на древесный уголь в двадцатом веке вызвал появление новых крупномасштабных технологий, в основном направленных на повышение урожайности и качества. Были спроектированы различные типы периодических обжиговых печей для кирпича или металла или реторт непрерывного действия, которые значительно увеличили выход продукции (обычно 1 кг древесного угля от 5 до 7 кг древесины) и позволили получить гораздо более однородный древесный уголь с более высоким содержанием фиксированного углерода.

Многие фабрики этого типа все еще работают в Европе, а также в Северной и Южной Америке. Однако существует постоянная проблема с загрязнением. Угольные фабрики выделяют большое количество дыма, сажи и смолистых частиц, а также неприятный запах, и они считаются опасными для здоровья.

Новые высокопроизводительные системы с низким уровнем выбросов

Текущая тенденция в производстве древесного угля направлена ​​на улучшение экологических характеристик оборудования при сохранении и / или повышении выхода и качества древесного угля.Стальные сосуды или реторты заполняются предварительно высушенной древесиной и помещаются в печь для карбонизации, облицованную керамическим кирпичом, нагретую до 900 ° C. Смолы и газы, образующиеся при нагревании древесины, направляются в отдельную высокотемпературную камеру сгорания. Дымовой газ из этой камеры сгорания используется для нагрева печи карбонизации, а оставшееся тепло от печи используется для предварительной сушки древесины. Очень хорошее управление теплом этого типа оборудования позволяет производить 1 кг древесного угля из 3–4 кг древесины.

Из-за очень высокой температуры камеры сгорания все частицы, смолы и газы полностью сгорают. В Нидерландах оборудование этого типа сертифицировано на соответствие строгим стандартам выбросов для установок сжигания. Выбросы смол, оксида углерода и оксида азота, а также компонентов запаха находятся в установленных законом пределах.

Новые заводы по производству древесного угля с высоким выходом и низким уровнем выбросов имеют более высокие инвестиционные затраты, чем старые печи для обжига кирпича или стали или реторты.Однако во многих случаях повышенная урожайность более чем компенсирует более высокие инвестиции, поэтому улучшенные выбросы являются бесплатным бонусом. В результате эта относительно новая технология получила распространение за последние два года не только в экологически сознательных странах Европейского Союза (Франция, Нидерланды), но также в Восточной Европе (Эстония) и в развивающихся регионах (Китай, Гана, Южная Африка). Завод карбонизации для производства древесного угля из городских отходов строится в Сингапуре.

Усовершенствованное традиционное производство древесного угля: кирпичная печь бразильского типа на Кубе

П. ЖИРАР


Улучшение производства древесного угля с использованием печи для обжига металла, Сенегал

М.А. ТРОССЕРО


Современное промышленное производство древесного угля в Нидерландах соответствует строгим стандартам выбросов

М.А. ТРОССЕРО

Глава 1. Технологии промышленного производства древесного угля

Глава 1. Промышленные технологии производства древесного угля



1,1 Каковы промышленные методы производства древесного угля?
1,2 «Новое» и «старое» в промышленной технологии
1.3 Компромиссы в производстве древесного угля
1,4 Доходность — Инвестиции взаимодействия
1,5 Важность заготовки древесины стоит

Производство древесного угля — старинное и почетное занятие.Его происхождение потеряно в предыстории, а традиционные методы его изготовления изменились на удивление мало — с древних времен до наших дней. Единственные новые факторы заключаются в том, что простые методологии были рационализированы, и что наука проверила основные процессы, происходящие во время карбонизации, и сформулировала количественные и качественные законы, которые управляют этим процессом.

Новые методы, которые были внедрены в некоторых частях развитого мира, вытеснили старую технологию.Их новизна заключается не в самом принципе карбонизации, а в рационализации использования тепла, обработки материалов и труда, а в некоторых случаях и в извлечении побочных продуктов из дыма, выделяемого во время карбонизации.

Эти «промышленные» методы, из-за отсутствия более легкого названия, в отличие от описанных в (15), безусловно, более сложны почти во всех отношениях.

Поскольку «новое» в мире рекламы автоматически означает «лучше», неудивительно, что в развивающихся странах наблюдается всплеск интереса к этим новым технологиям в попытках увеличить доступность древесного угля и древесного топлива. .В этом документе по лесному хозяйству делается попытка дать рациональный ответ на вопрос: «Как промышленные системы производства древесного угля могут внести полезный вклад в производство древесного угля в развивающихся странах?»

Если кто-то выберет производство древесного угля с использованием того или иного метода, описанного в этой статье, все равно будет необходимо использовать информацию в (15), особенно в главах 1, 4 и 9, потому что с промышленными технологиями около 90% Процесс от выращивания и заготовки древесины до распределения и продажи готового древесного угля остается таким же, как и при использовании традиционных методов.Новизна заключается в стадии карбонизации и замене трудоемких методов обработки материалов капиталоемкими методами.

Некоторые из часто заявляемых преимуществ промышленных методов:

— Увеличивается выход древесного угля из древесины.
— Карбонизация происходит быстрее.
— Древесный уголь можно изготавливать из сырья, которое невозможно обработать традиционными методами.
— Промышленные химикаты и тепловая энергия могут быть восстановлены из дыма, выделяемого во время карбонизации.
— Улавливание побочных продуктов из дыма снижает загрязнение окружающей среды.

Давайте подробнее рассмотрим эти утверждения.

— Выход древесного угля выше.

При использовании традиционного древесного угля часть древесины обжигается для просушки, а остальная часть обугливается. Во время карбонизации также происходит экзотермическое выделение тепла, поскольку структура древесины разлагается с образованием древесного угля, и это дополняет тепло, выделяемое при сгорании части шихты.Наиболее эффективная из ретортных систем, описанных ниже, способна обеспечить выход около одной тонны древесного угля из около 3,5 тонн древесины при условии, что древесина хорошо высушена и реторта работает должным образом. Лучшее, что может быть достигнуто с помощью печи для обжига кирпича, — это примерно одна тонна из 4,5 тонн хорошо высушенной древесины.

Однако не все промышленные методы дают такой высокий выход, и большинство из них не будет работать должным образом, если древесина не будет хорошо высушена. С другой стороны, традиционные методы будут работать в основном с зеленой древесиной, но с гораздо меньшей урожайностью.

— Карбонизация происходит быстрее.

Это довольно бессмысленное утверждение. Что действительно нужно знать о системе, так это ответы на такие вопросы, как «с какой скоростью производится древесный уголь на единицу вложенного капитала?» или «сколько древесного угля производится на человека в год работы?» То есть в конце года, сколько древесного угля у нас есть на сколько инвестиций в завод и оборотный капитал?

В развивающихся странах капитала обычно мало, а рабочей силы много.Когда отмечается, что промышленные методы требуют массивных инвестиций, обычно в заемные средства из офшоров и квалифицированную рабочую силу; промышленные методы теряют свою привлекательность и, очевидно, требуют тщательных прединвестиционных исследований, чтобы увидеть, к чему они действительно приведут.

— Новое сырье можно карбонизировать.

Это определенно доказано для одной промышленной системы — многоподовой вращающейся печи. Однако всегда необходимо спрашивать, можно ли «успешно карбонизировать» новый материал.Многие предложения потерпели неудачу, когда был применен этот тест. Тем не менее кору, опилки и некоторые сельскохозяйственные остатки теперь можно успешно карбонизировать. Но важно спросить, прежде чем начинать карбонизацию сельскохозяйственных остатков, со всех точек зрения, является ли это наилучшим использованием для них и можно ли полученный древесный уголь, произведенный в виде мелкодисперсного порошка, экономично превратить в брикеты и продать в конкретном развивающемся регионе. страна.

— Промышленные химикаты можно регенерировать.

Большинство промышленных систем на основе реторт позволяют улавливать дым, выделяющийся во время карбонизации, и улавливать конденсируемые вещества и газ. Основная проблема в обеспечении успеха в настоящее время заключается в низкой цене, доступной для этих химикатов, по сравнению с высокими текущими капитальными затратами на создание системы регенерации и очистки для их обработки.

— Промышленные методы вызывают меньшее загрязнение.

Если утилизировать дым от карбонизации, то этот источник загрязнения окружающей среды в значительной степени устраняется.Это определенное преимущество, если карбонизация проводится в городских условиях. Но промышленные методы, особенно когда дым и пары улавливаются для восстановления побочных продуктов, могут загрязнять окружающую среду более нежелательным образом. Это может произойти, потому что в процессе извлечения побочных продуктов жидкие сточные воды неизбежно накапливаются, и их необходимо утилизировать. Если это будет сделано неосторожно, отработанные жидкости, токсичные для рыб и растений, попадут в ручьи и водоемы. Контроль над этим загрязнением возможен — это просто стоит денег.

Как и во всех процессах промышленного производства, при производстве древесного угля можно отказаться от части преимущества в обмен на уменьшение или устранение недостатка.

Чтобы понять, где такие компромиссы могут быть полезными, сначала необходимо четко понять, каковы реальные цели процесса производства древесного угля. Первым шагом к более ясному мышлению является разработка общенациональной политики в области топливной энергии или, в данном случае, общенациональной политики в области использования древесного топлива, которая должна стать основой, в рамках которой будут приниматься все важные решения по производству древесного угля.Схема разработки такой политики описана в (15) и не будет здесь рассматриваться, поскольку основной задачей этой статьи является этап карбонизации, а не остальная часть процесса, который более или менее одинаков, независимо от карбонизации. система используется. Но этап карбонизации действительно отражается и влияет на все другие предшествующие этапы, и это необходимо учитывать.

Факторы, которые необходимо учитывать, включают: выход древесного угля, полученного из древесины; требуемые капитальные вложения; экономика транспорта как для древесины, так и для древесного угля; количество созданных или утраченных рабочих мест; актуальность попытки извлечения побочных продуктов; подъем леса или другого ресурса в зависимости от времени, необходимого для возврата инвестиций; относительная важность оффшорного содержания заемных и акционерных фондов в предприятии; и способность страны предоставить квалифицированных специалистов, необходимых для эксплуатации более сложных «промышленных» типов систем производства древесного угля.(34)

Наиболее важным параметром принятия решения при выборе системы карбонизации древесного угля для большинства развивающихся стран является взаимосвязь между производительностью процесса и капиталом, необходимым для его установки. Процесс, который имеет вдвое больший доход по сравнению с традиционным, очевидно, был бы выбран, если бы капитальные вложения обеих систем были одинаковыми как по сумме, так и по происхождению инвестиционных фондов. Но жизнь обычно не так проста, и обычно существует компромисс между доходностью и инвестициями.Например, если для создания высокодоходного процесса требуются значительные средства оффшорного займа, то с точки зрения местного развития может быть лучшим вариантом с точки зрения местного развития использовать доступный на месте капитал и рабочую силу для выращивания большего количества древесины на высокопродуктивных плантациях и избежать обязательств по предоставлению оффшорного займа для процесс, который, вероятно, создаст гораздо меньше рабочих мест, чем процесс с более низким доходом. Но если, как обычно, наблюдается нехватка установленных лесов или земли для создания плантаций, то при прочих равных условиях капиталоемкий процесс может быть привлекательным.К сожалению, в большинстве развивающихся стран, которые одновременно испытывают нехватку земельных ресурсов и иностранных инвестиционных фондов, решение обычно принимается за них, и лучший вариант, которым они могут следовать, — это эффективное использование имеющихся ресурсов с использованием простых технологий, применяемых наиболее эффективным образом. (15)

В этой вводной записке предлагается не продолжать рассмотрение этих сложных вопросов, а просто четко подчеркнуть необходимость осознавать сложность ситуации, с которой сталкивается каждая страна.

Последний момент, требующий особого внимания во введении, — это стоимость подготовки древесины.

Традиционные методы приспособлены для использования древесины крупными кусками, в некоторых из них можно использовать целые стволы деревьев. Такие большие куски трудно сушить перед обугливанием, поэтому в процессе обугливания используется больше древесины, чтобы завершить их сушку перед обугливанием. Таким образом, общая урожайность ниже, но затраты на подготовку древесины незначительны. Промышленные методы требуют, чтобы древесина была мелкими кусками более или менее постоянного размера.Некоторые ретортные системы даже требуют, чтобы древесина была в виде опилок. Древесину меньшего размера легче сушить на воздухе, и, следовательно, производительность обугливания выше. Древесина небольших размеров также требуется для механизированных систем подачи, используемых в большинстве промышленных процессов карбонизации. Там, где древесина имеется уже в мелкодисперсном виде в виде отходов лесопиления, затраты на подготовку невысоки. Но на практике количество древесины, доступной в этой форме в развивающемся мире по отношению к необходимому древесному углю, довольно невелико, так что, как правило, любая принятая промышленная система требует довольно больших затрат на подготовку древесины.Этот фактор нельзя игнорировать.


Инновации в производстве древесного угля: сравнительная оценка жизненного цикла двух печных технологий в Бразилии

Резюме

В этой статье представлен сравнительный анализ воздействия на окружающую среду в промышленной угольной промышленности Бразилии в результате перехода от печей с горячим хвостом, которые являются наиболее распространенные печи, используемые в промышленности, для обжиговых печей с металлическими контейнерами. Печи с горячим хвостом выводят выбросы пиролиза непосредственно в атмосферу, но контейнерные печи позволяют легко улавливать пиролизные газы, которые могут использоваться в качестве побочных продуктов, повышая стоимость производства древесного угля и снижая воздействие на окружающую среду за счет вытеснения других продуктов и / или процессы.В этом анализе используются печи с горячим хвостом в качестве эталонного сценария и рассматриваются четыре альтернативных сценария использования контейнерных печей, в которых пиролизные газы используются по-разному. Мы обнаружили, что контейнерные печи улучшают экологические характеристики по сравнению с печами с горячим хвостом по ряду показателей, включая выбросы парниковых газов (ПГ), спрос на воду, окупаемость инвестиций (EROI), потенциал разрушения озонового слоя (ODP), фотохимические окисление (PCO), подкисление и эвтрофикация. Сокращение выбросов парниковых газов составляет от 28% до 119% (10–43 кт CO 2 экв. В год) в зависимости от использования конкретных побочных продуктов.Потребление воды последовательно снижается на 25% во всех сценариях, а EROI улучшается на 24–157%. ODP также улучшается от 30% до 300%. Однако контейнерные печи не демонстрируют улучшений в других категориях воздействия: PCO увеличивается на 20–58%, в то время как потенциал как подкисления, так и эвтрофикации увеличивается в 20-40 раз. Такое усиление воздействия на окружающую среду происходит в основном из-за NO x и выбросов неметановых углеводородов, которые увеличиваются, когда производство древесного угля сочетается с когенерацией с использованием пиролизных газов и / или древесных отходов.Этих дополнительных выбросов можно избежать с помощью существующих технологий контроля.

Основные факты

► Бразилия — крупнейшая страна-производитель древесного угля, использующая в основном печи с горячим хвостом. ► Металлические «контейнерные печи» проходят испытания как более эффективная альтернатива. ► Контейнерные печи позволяют использовать пиролизные газы для производства тепла и электроэнергии. ► LCA показывает, что контейнерные печи работают лучше с точки зрения потребления энергии, выбросов парниковых газов и воды.

Ключевые слова

Бразилия

Древесный уголь

Совместное производство

Эвкалипт

Оценка жизненного цикла

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Copyright © 2012 International Energy Initiative.Опубликовано Elsevier Inc. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Frontiers | Маргинализация устойчивого производства древесного угля в политике модернизации африканской нации

Введение

Мировое производство древесного угля утроилось за последние 50 лет с 17,3 миллиона тонн в 1964 году до 53,1 миллиона тонн в 2014 году (FAO, 2016). Шестьдесят один процент текущего мирового производства приходится на Африку (FAO, 2016), в первую очередь для удовлетворения спроса на топливо для приготовления пищи со стороны городских и пригородных домохозяйств (Mwampamba et al., 2013; д’Агостино и др., 2015). С учетом прогнозируемого удвоения населения Африки в период с 2015 по 2050 год (ООН, 2015) и увеличения миграции из сельских районов в города в ключевых странах-производителях, включая Танзанию, Эфиопию и Нигерию (ФАО, 2016), прогнозируется рост спроса на древесный уголь. В то время как прогнозируется рост спроса на древесный уголь в Африке (IEA, 2014), доступность древесной биомассы снижается из-за широко распространенной чистой вырубки лесов (Hansen et al., 2013).

Древесный уголь можно производить без постоянной вырубки леса или деградации лесных массивов, путем защиты вырубленных площадей от возделывания, интенсивного выпаса скота и пожаров, что обеспечивает естественное восстановление.Мы используем термин «вырубка леса» для обозначения долгосрочного или постоянного удаления лесного покрова и перехода к землепользованию без лесов (Watson et al., 2000), в то время как мы следуем определению ФАО (2003), что лес деградация означает долгосрочное сокращение общего потенциального предложения выгод от леса, которое включает углерод, древесину, биоразнообразие и другие товары и услуги. Как заявили Чидумайо и Гамбо (2013), леса во многих тропических странах, включая Танзанию, восстановятся в течение 8–30 лет после рубки деревьев на древесный уголь.Аналогичным образом Woolen et al. (2016) обнаружили, что районы лесных массивов Мопане в Мозамбике, в которых ведется долгосрочное производство древесного угля, продолжали предоставлять большую часть экосистемных услуг, пока лесные виды продолжали доминировать в этих районах.

Устойчивое производство древесного угля требует, чтобы владельцы естественных лесных массивов поддерживали лесной покров в течение долгого времени, а не преобразовывали его для других видов землепользования, таких как сельское хозяйство. В этом документе мы предполагаем, что производство древесного угля с большей вероятностью будет устойчивым, если страны, зависящие от древесного угля, примут и осуществят политику, которая явно поддерживает устойчивое производство и стимулирует лесовладельцев поддерживать естественные лесные массивы для устойчивого производства древесного угля.Мы предполагаем, что устойчивое производство с большей вероятностью будет достигнуто в лесных массивах с надежным владением, формализованным управлением и планами заготовки, разработанными для поддержания широких экосистемных функций леса или лесной местности. Это предположение подтверждается данными из Нигера и Сенегала, где внедрение формализованного общинного производства древесного топлива привело к увеличению лесных запасов (de Miranda et al., 2010). В отличие от этого, в Танзании и во многих других странах Африки, являющихся ведущими производителями древесного угля, производственно-сбытовые цепочки древесного угля в значительной степени неформальны, производство осуществляется в отсутствие устойчивых планов заготовки (Sander et al., 2013; Schure et al., 2013). Неформальное производство, особенно отсутствие формализованных и устойчивых лесозаготовок, способствовало повсеместной деградации лесов и, в меньшей степени, обезлесению, особенно в непосредственной близости от концентрированных рынков, таких как большие городские районы (Chidumayo and Gumbo, 2013). Роль национальной политики в этом контексте состоит в том, чтобы задокументировать намерение страны управлять естественными лесами для устойчивого производства древесного угля, с инструментами политики более низкого уровня, определяющими детали того, как политика должна быть реализована.Таким образом, национальная политика обеспечивает основу для формализации устойчивого производства древесного угля и выделения лесных угодий для этой цели. Если эти предположения верны, то мы можем сделать вывод, что включение устойчивого производства древесного угля в национальную политику поможет защитить леса и предоставляемые ими экосистемные услуги. Однако мы также признаем, что формализация не гарантирует устойчивости (Schure et al., 2013), и что есть примеры попыток правительства контролировать предложение, которые, вместо этого, нарушили предложение (Ribot, 1999), и неформального производства, в котором услуги лесных экосистем поддерживаются (Ribot, 1999; Woolen et al., 2016). Мы также признаем, что в настоящее время существует немного примеров формализованного устойчивого производства древесного угля на практике (de Miranda et al., 2010; Zulu and Richardson, 2013). Актуальность включения устойчивого производства древесного угля в национальную политику и риски отказа от него исследуются на протяжении всего документа. Несмотря на потенциальные выгоды от устойчивого производства древесного угля, национальная политика многих африканских стран не учитывала эту практику даже в странах с программами развития и исследованиями, способствующими устойчивому производству [World Bank, 2009; Оуэн и др., 2013; Sander et al., 2013; CamCo Clean Energy (Tanzania) Limited, 2014].

Существуют различные причины, по которым устойчивое производство древесного угля было отодвинуто на второй план в национальной политике. Mwampamba et al. (2013) выявили пять неправильных представлений об древесном угле, которыми придерживаются политики и другие заинтересованные стороны, несмотря на доказательства, противоречащие этим представлениям. К ним относятся убеждения, что: древесный уголь является источником энергии в первую очередь для бедных; что использование древесного угля для приготовления пищи будет автоматически уменьшаться по мере того, как страна становится более развитой; что производство древесного угля вызывает вырубку лесов; что угольный сектор экономически неактуален; и что улучшенные печи для приготовления пищи на древесном угле уменьшают вырубку лесов.Авторы подчеркивают, что нехватка данных о торговле древесным углем помешала попыткам выработать более детальное понимание торговли среди некоторых политиков, и что в результате эти убеждения привели к неправильной политике. В этом документе также исследуется вопрос, почему политики исключили устойчивое производство древесного угля в свою национальную политику.

Различные авторы, включая Mwampamba et al. (2013) и Sander et al. (2013), подчеркнули связанные с политикой препятствия на пути повышения устойчивости производства древесного угля в Танзании.В этом исследовании мы сохраняем акцент на Танзании, но при этом более точно определяем барьеры, связанные с политикой. Мы описываем, как древесный уголь в настоящее время используется в политике в области энергетики, лесного, сельского, водного и земельного хозяйства Танзании. Мы также обновили предыдущий анализ, включив Национальную энергетическую политику 2015 г. (URT, 2015b) и проект Национальной лесной политики 2014 г. (URT, 2014), а также расширив объем анализа, включив в него землю, сельское хозяйство и водная политика. Мы оцениваем степень, в которой различные отраслевые политики учитывают устойчивое управление естественными лесными массивами для производства древесного угля.Помимо рассмотрения содержания политики, мы также кратко рассматриваем более широкий цикл политики, чтобы определить другие факторы, которые повлияли на обращение с древесным углем в национальной политике. Применяя мышление взаимосвязи, мы исследуем межотраслевые последствия текущей политики. Мы подчеркиваем взаимосвязь между устойчивым производством древесного угля, управлением естественными лесными угодьями, экосистемными услугами и секторами энергетики, лесного, сельского, водного и земельного хозяйства, особенно если рассматривать их через призму изменения климата.

Документ посвящен политике Танзании, пятого по величине производителя древесного угля в Африке (FAO, 2016). Танзания выделяется с точки зрения степени, в которой древесный уголь способствовал вырубке лесов в стране. Например, в исследовании 17 стран с самыми высокими темпами обезлесения в мире средняя доля обезлесения, связанная с использованием древесного угля, составила 6,9 ± 2,3%, причем самая высокая доля приходится на Танзанию — 33,16% (Chidumayo and Gumbo, 2013). Однако предположения, лежащие в основе этой оценки, слабо подтверждены с точки зрения взаимодействия между древесным углем и производством сельскохозяйственных культур, особенно в районах, где производство древесного угля происходит во время перехода землепользования от леса к пахотным землям.Bailis et al. (2015) подсчитали, что на заготовку древесного топлива приходится не более 20% невозобновляемой биомассы, собираемой в Танзании. В этой статье мы раскрываем некоторые связанные с политикой движущие силы обезлесения и деградации лесов. Мы также призываем разработчиков политики в таких странах, как Танзания, которые претерпевают быстрые экономические изменения и изменения в землепользовании, переоценить компромиссы в землепользовании, которые достигаются между сельским хозяйством и естественными лесами, и принять политику, способствующую устойчивому производству древесного угля. и управление естественными лесными массивами.

Древесный уголь и энергетика

Связь между древесным углем и энергетическим сектором во многих африканских странах, включая Танзанию, основана на его преобладании в национальном энергоснабжении. Древесное топливо, включая древесный уголь и топливную древесину, обеспечивает 85–90% энергоснабжения Танзании (Всемирный банк, 2009 г .; URT, 2015b). В городских районах 71% домохозяйств зависят от древесного угля, в то время как дрова используются преимущественно в сельских районах [CamCo Clean Energy (Tanzania) Limited, 2014]. Городское население Танзании увеличилось с <1 до 12 миллионов за последние 50 лет (FAO, 2016).Прогнозируется, что эта тенденция роста сохранится с одновременным увеличением доли населения, использующего древесный уголь (Sander et al., 2013).

Древесный уголь и лесное хозяйство

Представления о взаимосвязи древесного угля и леса были сосредоточены на лесах как вкладе в производство древесного угля и их влиянии с точки зрения обезлесения и деградации лесов (Msuya et al., 2011; Mwampamba et al., 2013; Owen et al. ., 2013). Меньше внимания уделялось возможности использования древесного угля для получения доходов от устойчивого управления естественными лесными массивами, тем самым способствуя сохранению лесного покрова.Это можно объяснить низким уровнем усилий, которые были предприняты для устойчивого управления лесными массивами для производства древесного угля. Это создало «порочный круг», в котором статус-кво , незапланированного производства, воспринимается как единственная серийная модель. Это заставляет политиков маргинализоваться, а иногда и пытаться запретить древесный уголь (Mwampamba et al., 2013), тем самым упуская возможность получения доходов для инвестиций в устойчивое управление, в том числе в контексте общинного управления лесами.Отсутствие инвестиций в управление лесным хозяйством увековечивает незапланированную производственную модель и тем самым усиливает ее негативное воздействие на базу лесных ресурсов. С точки зрения изменения климата, отсутствие устойчивого лесопользования приводит к выбросу парниковых газов в результате обезлесения и деградации лесов (Bailis et al., 2015).

Древесный уголь и сельское хозяйство

Связь между древесным углем и сельскохозяйственным сектором основана на распределении земли, рабочей силы и чистого первичного производства.Результат взаимосвязи между сельским хозяйством и древесным углем имеет важные последствия для лесов, учитывая, что сельское хозяйство обычно приводит к превращению лесов в пахотные земли, т. Е. К вырубке лесов, в то время как производство древесного угля чаще является движущей силой деградации лесов (Ribot, 1999; Chidumayo and Gumbo , 2013; Woolen et al., 2016). На одном уровне сельское хозяйство и производство древесного угля конкурируют друг с другом за землю, рабочую силу и чистую первичную продукцию, хотя и для общей цели — накормить людей.Однако, в то время как устойчивое производство древесного угля требует послеуборочного восстановления лесных массивов, растениеводство приводит к вырубке лесов. Устойчивое производство древесного угля из естественных лесных массивов экзистенциально зависит от постоянной доступности этих лесных массивов и, по умолчанию, от экосистемных услуг, создаваемых этими лесными массивами (Рисунок 1).

Рис. 1. Карта взаимосвязи для секторов энергетики, сельского хозяйства и лесного хозяйства, выделяющая компромиссы ресурсов и петли обратной связи.

Хотя данные о доле обезлесения, вызванной конкретными факторами, недоступны во многих странах (Hosonuma et al., 2012), есть много доказательств того, что сельское хозяйство является основной движущей силой обезлесения в Африке, даже в странах, таких как как Танзания, где древесный уголь также был признан важным фактором вырубки лесов (Gibbs et al., 2010; Chidumayo and Gumbo, 2013; Krausmann et al., 2013; Willcock et al., 2016). Вопрос о том, вызывается ли вырубка лесов производством древесного угля и в какой степени, поднимался несколькими авторами (Ribot, 1999; Mwampamba et al., 2013) и поднимает сложные семантические вопросы (Lund, 2015), а также выявляет пространственно неоднородное взаимодействие факторов изменения землепользования. Доступность изображений с более высоким разрешением и более частое получение изображений с помощью дистанционного зондирования помогает генерировать более надежное и более точное понимание изменений в землепользовании, включая обезлесение (Hansen et al., 2013).

Хотя растениеводство является основной движущей силой обезлесения, оно также зависит от экосистемных услуг, предоставляемых лесами, таких как регулирование качества и стока воды, защита почв от эрозии и обеспечение среды обитания для опылителей и хищников вредителей сельскохозяйственных культур ( Foley et al., 2005; Нинан и Иноуэ, 2013). Таким образом, леса играют связывающую роль в связке между древесным углем и сельским хозяйством, особенно когда мы рассматриваем гидрологию сельскохозяйственных территорий. Связь между лесным покровом и гидрологией района сложна и варьируется в зависимости от водосбора (Brown et al., 2005; Price, 2011). Сохранение лесного покрова снижает риск и силу наводнений во многих водосборах (Bradshaw et al., 2007) и поддерживает основные потоки в некоторых водосборах, особенно в тех, которые подвержены образованию твердой поверхности и уплотнению почвы при обезлесении (Bruijnzeel, 1988; Price, 2011).Таким образом, обезлесение имеет последствия для сельскохозяйственного производства, расположенного ниже по течению, особенно для орошаемых земель. С изменением климата риски для сельскохозяйственного производства из-за колебаний стока в засушливый сезон, вероятно, увеличатся с увеличением продолжительности и засушливости сезона, прогнозируемого некоторыми климатическими моделями для некоторых частей Африки, включая части Танзании (de Wit and Stankiewicz, 2006; Watkiss и др., 2011). Таким образом, политика, поощряющая стимулы к сохранению лесного покрова, включая устойчивое использование древесного угля, также может способствовать обеспечению безопасности орошения в засушливый сезон в сельскохозяйственных районах, расположенных ниже по течению.

Связь между производством древесного угля и растениеводством еще больше связана с их общей рабочей силой. По оценке CamCo Clean Energy (Tanzania) Limited (2014), в Танзании производством древесного угля занимаются 300 000 домашних хозяйств.

Большинство производителей древесного угля также являются фермерами, которые занимаются производством древесного угля в сухой сезон (Zulu and Richardson, 2013). Производство древесного угля также обеспечивает фермерам экономическую защиту на случай неурожая или других потрясений для жизни домохозяйства ( там же, ; Jones et al., 2016). Это указывает на потенциал устойчивого производства древесного угля для повышения жизнестойкости сельских домохозяйств, уязвимых к потрясениям, связанным с изменением климата.

На компромисс между производством древесного угля и сельским хозяйством также влияет земельная политика. Устойчивое производство древесного угля требует национальной земельной политики, которая продвигает устойчивое управление лесными угодьями как землепользованием и способствует безопасному владению лесами в масштабе времени, пропорциональном 8–30-летнему циклу восстановления лесных массивов.В этой статье мы исследуем эту связь между древесным углем, энергией, лесами, сельским хозяйством, землей и водой, а также степень, в которой эти связи отражены в национальной политике.

Методы

Мы применяем интерпретирующий подход к анализу политики (Yanow, 2007), в частности внимательно читаем политические документы. Мы выбрали Танзанию в качестве примера из-за ее высокой зависимости от древесного угля среди городских домохозяйств, высокого потенциала для расширения устойчивого производства древесного угля с учетом обширных лесных массивов в стране и знакомства авторов с торговлей древесным углем в Танзании благодаря участию в текущий проект «Преобразование сектора древесного угля Танзании», финансируемый правительством Швейцарии.

Мы рассмотрели всеобъемлющую национальную политику, включая конституцию (URT, 1977), видение развития (URT, 1999) и национальную стратегию изменения климата (URT, 2012). Мы рассмотрели национальную политику в области энергетики, лесного, сельского, земельного и водного секторов. Мы рассмотрели каждый документ национальной политики на предмет ссылок на устойчивое производство древесного угля, естественное управление лесами, древесный уголь, лесную продукцию, древесное топливо, энергию биомассы и / или другие термины с аналогичным значением. Для тех отраслевых политик, которые относятся к любому из этих терминов, мы рассмотрели дополнительные инструменты политики, включая постановления, приказы, руководящие принципы, стратегии и планы.Текст, относящийся к этим терминам, сравнивался для выявления сходства и различий между политиками. Мы сравнили способы, которыми эти термины представлены или не представлены в описаниях политики, проблемах, целях и заявлениях. В нашем сравнении мы также искали заявления о межотраслевых связях, связанных с устойчивым лесопользованием и / или торговлей древесным углем. Список рассмотренных нами программных документов представлен в Таблице 1. Мы сосредоточились на древесном угле, произведенном из естественных лесных массивов, а не на древесном угле с плантаций или топливных брикетах.Мы последовали FAO (2004) в определениях древесного угля и топливной древесины. Однако мы используем узкое определение древесного топлива для обозначения твердого, прямого древесного топлива, в частности древесного угля и дров.

Таблица 1. Рассмотрено Танзанийских политических документов.

Рассматривая содержание политики, мы сосредоточили внимание, прежде всего, на стадии формулирования политики и принятия решений в политическом цикле и, в меньшей степени, на этапах определения повестки дня и реализации. Политический цикл обеспечивает концептуальную основу, основанную на упрощенной хронологии политического процесса.Янн и Вегрих (2007) представляют модель цикла политики из 5 этапов, включающую: определение повестки дня, формулировку политики и принятие решений, реализацию, оценку и прекращение. Постановка повестки дня — это процесс, с помощью которого вопросы выбираются или отклоняются для включения в определенную политику. Исследования по формированию повестки дня могут смотреть на то, как политики выбирают вопросы для включения в национальную политику или исключения из нее и в какую политику включать эти вопросы. Исследования по формированию повестки дня также затрагивают политические вопросы с точки зрения того, чьи проблемы входят в политическую повестку дня и кто определяет эти вопросы.Это переходит в этап формулирования политики и принятия решений, который включает в себя выбор цели политики и общей стратегии, которую необходимо проводить для достижения этих целей. После того, как политика определена, следующим шагом будет ее реализация, включая определение нормативных, финансовых и организационных деталей, а также принятие стратегий и планов. Исследование реализации политики включает в себя изучение способа реализации политики, включая ее влияние, рентабельность и взаимосвязь с другими политиками.Этапы оценки и завершения цикла политики охватывают процесс обзора политики и последующие шаги по изменению политики. В действительности, шаги часто совпадают, особенно если рассматривать такую ​​проблему, как древесный уголь, который затрагивает несколько секторов, каждый из которых следует своему собственному уникальному политическому циклу. Структура политического цикла подвергалась критике за чрезмерную упрощенность, нисходящую структуру и нечувствительность к контексту. Он также сохранился в политических исследованиях как эвристический прием, в рамках которого может применяться множество количественных и качественных методов.Признавая его недостатки, мы считаем, что это полезная основа для размещения наших исследований.

Результаты

Видение развития Танзании как фактор, определяющий политику сектора

Национальная политика предназначена для того, чтобы сектор мог играть свою роль в достижении более широкого национального видения. В контексте обзора отдельных секторов в документе важно понимать видение развития Танзании как ключевой фактор, определяющий содержание политики. «Видение развития Танзании до 2025 года» направлено на достижение « высококачественных средств к существованию для своего народа, достижения надлежащего управления посредством верховенства закона и развития сильной и конкурентоспособной экономики » (URT, 1999).

С точки зрения экономического развития, предполагается, что к 2025 году « Экономика будет преобразована из сельскохозяйственной экономики с низкой производительностью в полуиндустриальную… будет « диверсифицированная и полуиндустриальная экономика со значительным промышленным сектором, сопоставимым с типичными странами со средним уровнем дохода ». Также предполагается, что « будет стремиться к быстрому росту, эффективно обращая вспять текущие неблагоприятные тенденции в потере и деградации экологических ресурсов (таких как леса, рыболовство, пресная вода, климат, почвы, биоразнообразие) .«Национальная концепция развития получила дальнейшее развитие в текущем пятилетнем плане развития Танзании, который включает цели« сократить потребление древесного угля в городских районах на 30% к 2020/21 году и на 60% к 2025/26 годам », а также к« продвигает… технологии возобновляемой зеленой энергии (биогаз, сжиженный нефтяной газ, солнечная энергия) ». В целом, это видение приравнивает современность к отходу от статус-кво , когда 75% рабочей силы занято в сельскохозяйственном секторе, где преобладает натуральное хозяйство, мелкомасштабное растениеводство (URT, 2013a) и в сторону индустриализации и более высокого качество жизни.

Древесное топливо и древесный уголь в национальной политике

Мы обнаружили, что на уровне политики ни одна текущая национальная политика не включает цели или заявления, дающие конкретные указания по устойчивому производству древесного угля. Слово «древесный уголь» встречается в Национальной лесной политике 1998 г. (URT, 1998) ( N = 2) и в Национальной энергетической политике 2015 г. (URT, 2015b) ( N = 5) семь раз. Шесть из этих семи случаев присутствуют в описании сектора и подчеркивают общую важность древесного угля как энергоносителя в Танзании или его роль в ухудшении состояния окружающей среды.В одном из направлений лесной политики содержится конкретная ссылка на ограничение экспорта древесного угля. Эти заявления цитируются в Таблице 2. Экологическая политика 1997 года использует более широкий термин «древесное топливо», а не древесный уголь, и предоставляет наиболее полное руководство, включая цели политики « минимизировать потребление древесного топлива и развивать альтернативные источники энергии и энергоэффективность древесного топлива. и способствовать рациональному использованию лесных ресурсов в сочетании с программами лесовосстановления и облесения… для внутреннего потребления и экспорта … »Термины древесный уголь и древесное топливо не встречаются в конституции и концепции развития, а также в политике в области сельского хозяйства, животноводства, земли или водных ресурсов. .В целом, существует согласованность между энергетической, лесной и экологической политикой, которая представляет древесный уголь как экологическую проблему, которую необходимо решить, прежде всего, за счет перехода на другой вид топлива. В таблице 3 представлен обзор и график политики и других ключевых нормативных документов, включенных в этот обзор.

Таблица 2. Заявления о национальной политике, которые включают термин «древесный уголь».

Таблица 3. Хронология ключевых политических документов, обобщающих их позицию по экологически безопасному использованию древесного угля.

Рассмотрение сквозных вопросов, включая окружающую среду, стало стандартным компонентом национальной политики в Танзании после 2003 г. (URT, 2003). Таким образом, более старые стратегии, такие как политика в отношении земли, лесов и водных ресурсов, не включают разделов по сквозным вопросам, в то время как более поздние стратегии в области сельского хозяйства, животноводства и энергетики включают политические цели и заявления, касающиеся окружающей среды как перекрестного характера. проблема резки.

Устойчивое производство древесного угля и национальная энергетическая политика

Акцент на переходе на другой вид топлива проиллюстрирован в миссии Национальной энергетической политики, 2015 (URT, 2015b), которая заключается в том, чтобы «предоставлять надежные, доступные, безопасные, эффективные и экологически чистые современные энергетические услуги для всех, обеспечивая при этом эффективное участие. танзанийцев в секторе.«Современная энергия определяется как« энергия, основанная на нефти, электричестве или любых других формах энергии, которые имеют коммерческие рыночные каналы, более высокую ценность тепла или содержания энергии, чем традиционная энергия ». В его заявлениях о политике биомасса включена только в связи с целью повышения эффективности использования возобновляемых источников энергии, чтобы увеличить ее вклад в диверсификацию ресурсов для производства электроэнергии (URT, 2015b). Акцент на переходе с биомассы на другие энергоносители оставался неизменным в национальной энергетической политике Танзании на протяжении последних 25 лет.Однако политика 2015 года отличается от политики в области энергетики 1992 и 2003 годов тем, что исключает любую цель, связанную с устойчивым производством древесного топлива, кроме как в контексте производства электроэнергии. Например, Национальная энергетическая политика 2003 г. (URT, 2003) содержала руководящее заявление «продвигать эффективные технологии преобразования биомассы и конечного использования в целях экономии ресурсов; снизить скорость обезлесения и деградации земель; и минимизация угроз, связанных с изменением климата ».

В период с 2010 по 2014 год правительство Танзании разработало стратегию и план действий по использованию энергии биомассы при финансовой поддержке Европейского Союза.Основная цель стратегии заключалась в следующем: « Сделать энергию биомассы устойчивой в Танзании ». В стратегии предложено пять групп мероприятий, направленных на « обеспечение устойчивости энергии биомассы в Танзании по всей цепочке создания стоимости », включая устойчивое производство древесного угля. Однако по состоянию на май 2017 года стратегия не была принята. Были также разработаны проекты политики в отношении нефти, природного газа и возобновляемых источников энергии, из которых политика в отношении природного газа была одобрена, а другие остались в форме проекта.Затем эти политики были объединены в Национальную энергетическую политику 2015 г. (URT, 2015b; Muhongo, 2016). Энергия твердой биомассы была исключена из национальной энергетической политики на заключительных этапах процесса пересмотра политики. Консультативный проект национальной энергетической политики включал политическую цель « для повышения производства и рационального использования ресурсов твердой биомассы » и политическое заявление « поощрение устойчивого производства твердой биомассы » (URT, 2015a). Во время процесса консультаций с заинтересованными сторонами организации гражданского общества Танзании попросили, чтобы политика содержала еще больше рекомендаций по древесному углю, и представили конкретные предложения по тексту, который будет включен в политику (TFCG, 2015a).Однако вместо предоставления более подробных указаний по древесному углю цель по ресурсам твердой биомассы была впоследствии сужена, и теперь она будет относиться исключительно к биомассе в контексте производства электроэнергии. Результатом является политика, которая, с одной стороны, гласит: « Национальный энергетический баланс указывает на преобладание использования биомассы в виде древесного угля и дров, и его вклад в общее национальное потребление энергии составляет около 85 процентов », и , с другой стороны, не дает никаких конкретных указаний о том, как управлять этим энергоносителем.

Устойчивое производство древесного угля и национальная лесная политика

Национальная лесная политика, 1998 г. (URT, 1998), также признает важность древесного топлива для национальной экономики, одновременно продвигая переход на другой вид топлива, в том направлении, что « Использование альтернативных доступных источников энергии будет продвигаться посредством исследований и добавочный номер . » Кроме того, лесная политика способствует созданию « частных лесных участков и плантаций для производства древесного топлива .Национальная лесная политика Танзании 1998 года (URT, 1998) пересматривается с 2008 года, когда нулевой проект был разослан заинтересованным сторонам для комментариев, еще один проект был разослан для комментариев в 2014 году, а комитет был сформирован для доработки политики в 2017 году. Длительный процесс пересмотра частично отражает промежуточную передачу ответственности за управление лесным хозяйством от Управления лесного хозяйства и пчеловодства более автономному Агентству лесных служб Танзании (TFS), которое было создано в 2010 году.В этом документе рассматриваются как политика 1998 года, так и проект стратегического документа 2014 года. Несмотря на то, что в форме проекта, политика 2014 г. актуальна как указание на рассматриваемое направление политики.

Четыре общие цели политики 1998 года включают: «Обеспечение устойчивого предложения лесных товаров и услуг путем сохранения достаточной площади лесов под эффективным управлением»; и «Обеспечить стабильность экосистемы за счет сохранения биоразнообразия лесов, водосборов и плодородия почв.«Политика включает политические цели и заявления, отражающие приверженность плановому устойчивому лесопользованию как средству поставки различных лесных продуктов и экосистемных услуг, включая древесный уголь. Целью проекта лесной политики 2014 года, который практически не изменился с 2008 года, является «увеличение вклада лесного сектора в устойчивое развитие Танзании, а также сохранение и управление ее лесными ресурсами на благо нынешнего и будущих поколений».Из четырех целей наиболее актуальной целью проекта политики 2014 года является «Обеспечение устойчивого предложения лесных товаров и услуг путем сохранения достаточного количества лесов при эффективном управлении». Как и в случае с политикой 1998 года, проект лесной политики 2014 года поддерживает общинное управление лесным хозяйством, включая устойчивое производство древесного угля и других лесных продуктов.

URT (2002) и вспомогательные нормативные акты, руководящие принципы и приказы обеспечивают дополнительную политическую поддержку устойчиво управляемых продуктивных лесных резервов, включая сельские земельные лесные резервы.Например, Закон о лесах 2002 года наделяет сельские советы (через назначенный деревенский комитет) полномочиями создавать производственные лесные угодья в деревнях и выдавать разрешения на добычу лесной продукции, включая древесный уголь, при условии наличия планов устойчивого управления. С 1990-х годов было создано более 530 лесных заповедников сельских земель (TFS, 2012 плюс данные TFCG), в том числе 2,4 млн га лесов и лесов, однако до 2012 года ни один из них не включил устойчивое производство древесного угля в свои планы управления.Частично это может быть связано с отсутствием руководящих принципов по реализации политики, при этом руководящие принципы политики по заготовке лесной продукции в сельских лесных заповедниках сосредоточены на древесине, а не на древесном угле (TFS, 2013a). С 2012 года в рамках проекта в регионе Морогоро, возглавляемого Танзанийской группой по сохранению лесов (TFCG), осуществляется пилотное внедрение устойчивого производства древесного угля, встроенного в общинное лесопользование, в качестве демонстрации расширения масштабов использования лесов на других сельских землях.

В контексте древесного топлива в проекте Национальной лесной политики 2014 г. (URT, 2014) говорится, что «Создание частных лесных участков и плантаций, посадка деревьев на фермах для производства древесного топлива, эффективные технологии преобразования и использования древесной энергии, а также альтернативные источники энергии. энергия будет продвигаться.«Как и в случае с другими политиками, основное внимание уделяется переходу на другой вид топлива и посадке деревьев. Что касается лесного хозяйства, пятилетний план развития Танзании включает цель увеличения площади лесов на 130 000 га к 2020/21 году и на 160 000 га к 2025 году за счет посадки деревьев, для чего он указывает бюджет в 150 миллиардов сомони и цель в 280 миллионов. деревьев в год, для реализации Правительством (URT, 2016a). Обязательство по расширению плантаций также отражено в стратегическом плане TFS на 2014/19 год, который включает цель создания 50 000 га новых плантаций к 2019 году (TFS, 2013b).В 5-летнем плане развития указано, что все другие мероприятия в лесном секторе, включая создание потенциала и управление природными заповедниками, должны оплачиваться партнерами по развитию (URT, 2016a). Хотя политика поощряет посадку деревьев в качестве топливной древесины, в действительности большинство плантаций нацелены на рынок древесины, учитывая более высокую цену за кубический метр древесины, продаваемой как древесина, чем как древесный уголь. Таким образом, замена древесного угля из естественных лесных массивов древесным углем с плантаций может быть успешной только тогда, когда древесный уголь становится более прибыльным конечным продуктом, чем древесина для владельцев плантаций.Рентабельность древесного угля с плантаций и лесных участков по сравнению с рентабельностью древесины и других лесных товаров часто упускается из виду теми, кто предлагает использовать посаженные деревья для производства древесного угля.

Устойчивое производство древесного угля и национальная сельскохозяйственная политика

Миссия сельскохозяйственной политики 2013 года заключается в том, чтобы «способствовать преобразованию сельскохозяйственного сектора в современный, коммерческий и конкурентоспособный сектор с целью обеспечения продовольственной безопасности и сокращения бедности за счет увеличения объемов конкурентоспособной продукции растениеводства» (URT, 2013a).Акцент на преобразовании сельского хозяйства от традиционного натурального растениеводства к более интенсивной коммерциализированной системе согласуется с Национальным видением развития. В Национальной сельскохозяйственной политике говорится, что «по определению сельскохозяйственный сектор состоит из подсекторов растениеводства, животноводства, рыболовства, лесного хозяйства и охоты», а затем ограничивается сфера его применения «растениеводством». Производство древесного угля и лесное хозяйство не входят в сферу действия политики. В то время как политика не предусматривает явного поощрения преобразования лесов или лесных массивов в сельское хозяйство, в ее точке зрения подразумевается, что 440 000 км 2 земель в Танзании «подходят для сельскохозяйственного производства.Аналогичным образом, Национальная политика в области животноводства (URT, 2006) включает 200 000 км 2 «залежей и лесов» в оценку национальных ресурсов пастбищных угодий. Свидетельства того, что это предполагает преобразование лесных угодий в сельское хозяйство, также отражены в Национальном рамочном плане землепользования на 2013–2033 годы, который включает площади лесных угодий в категории земель, предназначенных для расширения и интенсификации сельского хозяйства (URT, 2013b).

Наряду с косвенным поощрением перехода от лесных земель к сельскому хозяйству, Национальная сельскохозяйственная политика включает в себя цель увеличения площади орошаемых сельскохозяйственных земель с нуля до нуля.От 4 до 7,1 млн га (URT, 2013a). Расширение ирригации представлено как стратегия снижения рисков для сельского хозяйства, связанных с изменением климата. Зависимость сельского хозяйства от услуг лесных экосистем признается по сквозным вопросам, и есть одно политическое заявление: « должно быть усилено эффективное использование возобновляемых природных ресурсов ».

Устойчивое производство древесного угля и национальная земельная политика

Танзания сохранила структуру землевладения, которая сознательно исключает понятие «безусловное владение» и вместо этого основывается на принципе, что вся земля является государственной землей, где право владения определяется с точки зрения «права владения».«Национальная земельная политика 1997 года (URT, 1997b) определяет пять важных характеристик, включая условия застройки, которые возлагаются на землевладельцев. Цели политики включают: « Обеспечение наиболее продуктивного использования земли для содействия быстрому социально-экономическому развитию страны и защиты земельных ресурсов от деградации для устойчивого развития ». Политика основана на принципе «используй или потеряй», где права владения привязаны к условиям застройки.Это важно в контексте понимания взаимосвязи земельной политики и древесного угля, поскольку право владения связано с землепользованием. Однако понятие «использование» не определяется как включающее или исключающее устойчивое лесопользование, включая производство древесного угля. Напротив, прямо охвачены другие виды использования, включая сельское хозяйство, как для выращивания сельскохозяйственных культур, так и для животноводства, горнодобывающей промышленности и поселений. Нет примеров передачи прав владения частным землевладельцам для устойчивого производства древесного угля из естественных лесных массивов.

В 2015 году правительство Танзании начало пересмотр национальной земельной политики. В проекте Национальной земельной политики 2016 года (URT, 2016b) сохранены важные элементы политики 1997 года, включая концепцию прав владения и категоризацию земель на сельские, общие и зарезервированные земли. В проекте политики не упоминается устойчивое производство древесного угля, хотя он включает цель « эффективной защиты, сохранения и устойчивого использования экологически уязвимых территорий », которые, как определено, включают леса.Политика подчеркивает формализацию землевладения, включая широкую выдачу предоставленных и обычных прав владения. Содействие приватизации землевладения контрастирует с ориентацией лесной политики на лесные резервы общинных земель села.

Устойчивое производство древесного угля и национальная водная политика

В водной политике не упоминается термин «древесный уголь», а термин «энергия» приравнивается к электричеству. Национальная водная политика признает взаимосвязь между лесами и водными ресурсами и заявляет, что « Леса имеют важное влияние на сохранение водных ресурсов. Далее в политике говорится, что при нынешних темпах роста населения Танзания переместится с 2700 кв.м. 3 на человека в год на 1200 кв.м. 3 на человека в год в период с 2000/1 по 2025 год. Согласно критериям, это представляет собой переход к дефициту воды, который в широком смысле определяется как 1000 м 3 на человека в год (Falkenmark et al., 2007).

Обсуждение

Результаты нашего анализа политики Танзании в области энергетики, лесов, сельского хозяйства, земли и воды показывают маргинализацию устойчивого производства древесного угля в рамках национальной политики, несмотря на потенциальные экономические, социальные и экологические преимущества устойчивого управления естественными лесными массивами для производства древесного угля. .Наши выводы систематически документируют пробелы в политике, связанные с устойчивым производством древесного угля, и обеспечивают углубленный и обновленный анализ более широкой политической среды.

Маргинализация древесного угля наиболее ярко проявляется в энергетической политике Танзании, где в Национальной энергетической политике 2015 года (URT, 2015b) современная энергия определяется как антоним древесному топливу, как традиционный носитель энергии. Тогда политика касается исключительно современной энергетики. Это отражает глубоко укоренившееся представление о том, что древесный уголь является частью традиционного образа жизни, который национальное видение развития стремится изменить, и ему нет места в модели современности, предусмотренной для страны.Отсутствие политической цели или заявления об устойчивом производстве древесного угля в Национальной энергетической политике означает, что на протяжении всего этого политического цикла не существует обязательств высокого уровня по более устойчивому производству древесного угля и топливной древесины, а также по обеспечению стратегического надзора за их поставками. или качество. Учитывая прогнозируемый рост спроса на древесный уголь и учитывая, что большинство танзанийцев полагается на древесное топливо, это упущение в политике означает, что Национальная энергетическая политика не содержит рекомендаций по основному энергоносителю Танзании, что может привести к сохранению неконтролируемого производства и сопутствующему негативному воздействию на окружающую среду. .Даже если проект стратегии Танзании по энергии биомассы будет возрожден, в отсутствие цели политического уровня в отношении древесного топлива эта стратегия не будет иметь привязки в национальной политике, что приведет к риску дальнейшей маргинализации. Это подтверждает выводы Mwampamba et al. (2013) относительно того, в какой степени глубоко укоренившиеся неправильные представления об древесном угле привели к тому, что политики выбрали политику, направленную на исключение древесного угля из национального энергобаланса, а не на использование устойчивых методов производства.

Экономическое развитие неизбежно ведет к компромиссу между видами землепользования и требует выбора между преобразованием лесов в антропогенные виды землепользования, такие как сельское хозяйство, с одной стороны, и поддержанием естественных лесов с присущими им экосистемными услугами, с другой. (Foley et al., 2005). Наш обзор показал, как концепция развития Танзании и отраслевая политика привели к маргинализации варианта рационального использования лесных угодий для деревенских земель. Тот факт, что сельское хозяйство ценится выше естественных лесов, отчасти отражает системные проблемы интеграции сложных концепций, лежащих в основе оценки экосистемных услуг, при принятии решений о распределении земли и природных ресурсов (Martinez-Harms et al., 2015). Точно так же экономическая стоимость торговли древесным углем, оцениваемая в 650 миллионов долларов США, плохо изучена и не отражается в национальных счетах (Sander et al., 2013). Например, официальные национальные данные о государственных доходах от натуральных лесных продуктов не различают древесный уголь от других продуктов, включая древесину. В период с 2011/12 по 2014/15 гг. TFS сообщила о 187 млрд сомони (~ 86,5 млн долларов США) в виде роялти за природные лесные товары (TFS, 2016), однако доля, приходящаяся на древесный уголь, не указана.Хотя национальные данные не дезагрегируют доходы от древесного угля, на более низком уровне правительства некоторые зональные отделения TFS дезагрегируют свои доходы по лесной продукции. Данные о доходах зонального правительства показывают, что древесный уголь составлял от 10 до 71% доходов от натуральных лесных продуктов в некоторых зонах (TFCG, 2015b, Lukumbuzya and Sianga, 2016). Отсутствие официальных данных о стоимости торговли древесным углем способствует тому, что она недооценивается как вариант землепользования по сравнению с культурами с хорошо задокументированными данными о торговле.Таким образом, хотя древесный уголь имеет много общего с традиционными культурами, с точки зрения его требований к земле, рабочей силе и чистому первичному производству, он не считается культурой в сельскохозяйственной политике и недооценивается, когда делается выбор в пользу землепользования. между сельским хозяйством и лесом на деревенской земле.

Точно так же устойчивое производство древесного угля не признается явным образом в качестве землепользования в Национальной земельной политике. Учитывая, что землевладение связано с землепользованием в земельной политике Танзании, отсутствие четкого признания устойчивого производства древесного угля в качестве категории землепользования создает риск маргинализации устойчивого управления лесными угодьями в пользу сельского хозяйства и других упомянутых видов землепользования, особенно с учетом современная тенденция к приватизации сельских земель.

Оптимизация распределения воды между секторами — еще одна важная область, которую должны рассмотреть политики в контексте выбора оптимального сочетания энергоносителей, особенно с учетом прогнозируемого роста населения. Помимо зависимости древесного угля от лесов и поглощения воды лесами, традиционное производство древесного угля предъявляет минимальные требования к водоснабжению. Напротив, производство электроэнергии из ископаемого топлива, как это продвигается в Национальной энергетической политике 2015 года (URT, 2015b), потребляет воду на всех этапах жизненного цикла производства энергии (Mielke et al., 2010). Таким образом, производство древесного угля с использованием обжиговых печей является более эффективным с точки зрения воды источником энергии, чем электричество, что необходимо учитывать в контексте растущего дефицита воды. Относительные потребности в воде различных энергоносителей не рассматриваются ни в национальной водной политике, ни в Национальной энергетической политике.

Учитывая цель Национальной сельскохозяйственной политики 2013 года по увеличению площади орошаемых земель, защита основных потоков, необходимых для орошения в засушливый сезон, становится критически важной для реализации политики.Таким образом, устойчивое управление лесными угодьями для производства древесного угля может быть полезным политическим инструментом для защиты основных потоков по сравнению с преобразованием лесных угодий в сельское хозяйство на водосборных площадях. Таким образом, политика, благоприятствующая устойчивому лесопользованию и создающая стимулы для сообществ к охране лесных ресурсов на своей земле, может способствовать обеспечению основных потоков, жизненно важных для водопользователей ниже по течению, а также снижению рисков наводнений.

Было сделано несколько попыток стратегически оценить потенциальный объем производства древесного угля из существующих естественных лесов Танзании.CamCo Clean Energy (Tanzania) Limited (2014) подсчитала, что в 2012 году в Танзании было потреблено 2,3 миллиона тонн древесного угля. По их оценкам, для этого потребовалось 350 000 га лесных угодий, исходя из средней биомассы 50 м 3 / га и эффективности преобразования 19%. Если мы экстраполируем это дальше и предположим, что цикл ротации 24 года для устойчивой системы, для обеспечения устойчивого производства древесного угля под управлением потребуется 8,4 млн га (24 × 350 000 га), чтобы обеспечить уровень предложения 2012 года в течение следующих 20 лет. или так.По данным MNRT (2015), на сельских землях 21,6 млн га лесов, из которых около 10%, или 2,3 млн га, уже включены в районы, находящиеся под общинным управлением лесами (CBFM). Из существующих территорий, охваченных ОВЛХ, значительная часть является слишком экологически уязвимой, чтобы подходить для производства древесного угля, особенно с учетом тенденции проектов ОВЛХ уделять приоритетное внимание районам с высоким биоразнообразием. Тем не менее, это показывает, что значительная часть спроса на древесный уголь может быть удовлетворена за счет устойчивого производства из 21.6 миллионов га лесов, оставшихся на сельских землях, включая часть территории, уже охваченной ОВЛХ. Даже для достижения цели пятилетнего плана развития Танзании по сокращению спроса на 30% все равно потребуется, чтобы большая часть оставшихся лесных массивов на деревенских землях была переведена на устойчивое производство.

Учитывая рост населения Танзании и его рост в городах, очевидно, что устойчивое производство древесного угля само по себе не может удовлетворить прогнозируемые потребности городов в энергии. Несомненно, также необходима смена топлива.Включение устойчивого производства древесного угля в национальную политику поможет заручиться широкой политической поддержкой и заинтересованными сторонами, которые необходимы для преобразования торговли в пользу устойчивого производства.

Исключение из национальной политики устойчивого производства древесного угля отражает три фактора, которые влияют на каждый этап политического цикла. Это отсутствие подробных и точных данных о торговле древесным углем; глубоко укоренившееся негативное восприятие торговли; и слабый организационный и пропагандистский потенциал производителей, торговцев и потребителей.Отсутствие надежных текущих данных о многих важных характеристиках производственно-сбытовой цепочки древесного угля, а также глубоко укоренившееся негативное восприятие древесного угля среди политиков подчеркивали различные авторы (Mwampamba et al., 2013; Owen et al., 2013 ; Sander et al., 2013). Заявления некоторых министров и других лиц, определяющих политику в нынешнем правительстве, которые сообщаются в танзанийских СМИ и / или наблюдаются авторами, в целом подкрепляют выводы Mwampamba et al. (2013). Например, вера в то, что древесный уголь ответственен за большую часть вырубки лесов в Танзании, обычно цитируется министрами как основная причина исключения древесного угля из энергобаланса Танзании , .Мы предлагаем три другие причины того, почему политики предпочитают маргинализировать устойчивое производство. Во-первых, немногие политики понимают или верят в то, что древесный уголь можно производить экологически рациональным способом. Это отражает то, как мало существует практических примеров устойчивого производства древесного угля. Соответственно, технический опыт управления естественными лесными массивами для устойчивого производства древесного угля ограничен в Танзании, где высшие учебные заведения не включили его в свои учебные программы. Во-вторых, мы утверждаем, что роль сельского хозяйства как основной движущей силы обезлесения в Танзании плохо известна среди многих политиков, отчасти из-за неадекватных и недостаточно широко освещаемых эмпирических исследований факторов обезлесения в национальном масштабе.Учитывая примат сельского хозяйства в планах экономического развития Танзании, мы также предполагаем, что с политической точки зрения удобно возложить вину за вырубку лесов на древесный уголь, а не на сельское хозяйство. В-третьих, трудности, связанные с межотраслевой координацией, необходимой для преобразования рынка древесного угля, препятствуют изменениям. Несомненно, политическая экономия торговли древесным углем сложна, и необходимы более глубокие исследования, чтобы более полно понять динамику, имеющую место на этапе определения повестки дня политического цикла.

Пропаганда деятельности участников производственно-сбытовой цепочки древесного угля в Танзании приглушена. Это отражает неформальный характер сектора, в котором производители, перевозчики и торговцы часто плохо образованы, бедны и не имеют координационных сетей для защиты интересов. Это контрастирует с правозащитной способностью заинтересованных сторон в секторе природного газа, где компании, занимающиеся разведкой и разработкой природного газа, обладали ресурсами, опытом и сетями для интенсивного лоббирования Министерства энергетики и минеральных ресурсов при формулировании Политики в области природного газа и Национальной энергетической политики. .Хотя некоторые организации гражданского общества, в том числе Группа по сохранению лесов Танзании, способствовали проведению встреч, чтобы осветить проблемы, связанные с производством древесного угля, и содействовать устойчивому производству древесного угля, этих усилий было недостаточно, чтобы убедить правительство Танзании в критической необходимости обеспечения национальной энергетической политики 2015 года. направление устойчивого производства древесного угля (URT, 2015b). Слабый голос заинтересованных сторон в сфере древесного угля способствовал исключительному вниманию Национальной энергетической политики к ископаемым видам топлива и производству электроэнергии.

Обзор определил важные приоритеты для исследований, включая: количественные оценки относительного воздействия факторов обезлесения и деградации лесов; тщательные сравнительные исследования затрат и выгод альтернативных энергоносителей и вариантов политики с учетом межотраслевых последствий; экспериментирование с различными моделями устойчивого производства древесного угля; и стратегическая экологическая оценка и анализ рентабельности предложений правительства по посадке деревьев в связи с увеличением инвестиций в управление естественными лесными массивами.

Заключение

Устойчивое производство древесного угля из естественных лесных массивов стало маргинальным вариантом политики во всех секторах Танзании. Маргинализация устойчивого производства древесного угля в энергетическом и лесном секторах усугубляется земельной политикой, не предусматривающей прямого признания устойчивого лесопользования в качестве признанного вида землепользования, а также сельскохозяйственной политикой, способствующей расширению сельскохозяйственных угодий. Если лесные массивы не приносят дохода их владельцам, в том числе общинам, экономическое обоснование преобразования лесных угодий в сельскохозяйственные земли усиливается.Предполагая, что устойчивое производство древесного угля может стимулировать устойчивое управление лесными угодьями, упускается возможность встроить устойчивый механизм финансирования в совместное управление лесными угодьями. Широко распространенное преобразование лесных угодий в сельское хозяйство неизбежно подрывает экосистемные услуги, создаваемые этими лесными массивами, с соответствующими рисками для тех секторов, которые зависят от этих экосистемных услуг, особенно сельского хозяйства. Таким образом, исключение устойчивого производства древесного угля из национальной политики является упущенной возможностью, учитывая его потенциал для внесения вклада в более устойчивые к климату средства к существованию в сельских районах, энергетическую безопасность городов и устойчивое управление лесными массивами с присущими им экосистемными услугами, включая смягчение последствий изменения климата.

На основании этого обзора мы рекомендуем, чтобы политические цели и заявления, поддерживающие устойчивое использование древесного угля, были включены в политику в области энергетики и лесного сектора, в то же время пересматривая политику в области водных ресурсов, сельского хозяйства и земли, чтобы включить цели и заявления, которые продвигают устойчивое управление естественными лесами и сокращают использование сельскохозяйственных вырубка леса. Мы предполагаем, что рынок древесного угля будет поставлять древесный уголь из устойчиво управляемых, общинных и частных лесных массивов в городские домохозяйства. Налоговые поступления будут по-прежнему сохраняться на уровне села и района, чтобы стимулировать и финансировать устойчивое управление естественными лесными массивами.Профессионализм и организованность производителей древесного угля повысятся с сопутствующими экологическими преимуществами с точки зрения соблюдения руководящих принципов эффективности и устойчивости, а также улучшением условий жизни производителей и другими выгодами от развития сельских районов.

Преимущества устойчивого производства древесного угля становятся очевидными, если смотреть с точки зрения нескольких секторов. Подход взаимосвязи к анализу политики, принятый в этом документе, подчеркивает необходимость для политиков учитывать межотраслевые последствия производства древесного угля и разрабатывать более надежные механизмы для оценки экосистемных услуг при выборе компромиссов при распределении земли и природных ресурсов.Анализ также подчеркивает необходимость изменений на протяжении всего политического цикла, включая создание более прочной базы знаний и оценку потребностей и интересов более маргинализированных заинтересованных сторон, включая общины, владеющие лесными угодьями, и производителей древесного угля. Уроки, извлеченные из Танзании, имеют значение для других стран, зависящих от древесного угля из естественных лесных массивов, включая ведущих производителей древесного угля в Африке, Демократической Республике Конго, Эфиопии и Нигерии.

Авторские взносы

ND: ведущий автор, ответственный за концепцию обзора, дизайн исследования, написание рукописи.CM: отвечает за значительный интеллектуальный вклад в дизайн обзора, вводимые данные и подтверждение рукописи для подачи.

Финансирование

Финансирование этого исследования было предоставлено Швейцарским агентством по развитию и сотрудничеству в рамках гранта Танзанийской группе охраны лесов для проекта «Преобразование сектора древесного угля Танзании».

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят Tuyeni Mwampamba, Bettie Luwuge, Elida Fundi, Charles Leonard и двух рецензентов за их комментарии к черновикам этой статьи.

Сокращения

CBFM, Управление лесами на базе сообществ; MNRT, Министерство природных ресурсов и туризма; TFCG, Группа охраны лесов Танзании; TFS, Агентство лесных услуг Танзании; TZS, танзанийский шиллинг; VLFR, Деревенский лесной заповедник.

Сноски

Список литературы

Байлис Р., Дриго, Р., Гиларди, А., Мазера, О. (2015). Углеродный след традиционного древесного топлива. Нат. Клим. Чанг. 5, 266–272. DOI: 10.1038 / nclimate2491

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брэдшоу, К. Дж. А., Содхи, Н. С., Пех, К. С.-Х., и Брук, Б. В. (2007). Глобальные свидетельства того, что обезлесение увеличивает риск и опасность наводнений в развивающихся странах. Glob. Чанг. Биол. 13, 1–17. DOI: 10.1111 / j.1365-2486.2007.01446.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун, А.Э., Чжан Л., МакМахон Т. А., Вестерн А. В. и Вертесси Р. А. (2005). Обзор парных исследований водосборов для определения изменений водоотдачи в результате изменений в растительности. J. Hydrol. 310, 28–61. DOI: 10.1016 / j.jhydrol.2004.12.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bruijnzeel, J. (1988). (Де) лесоразведение и течение засушливого сезона в тропиках: более пристальный взгляд. J. Trop. Лесная наука. 1, 229–243.

Google Scholar

CamCo Clean Energy (Tanzania) Limited (2014). Энергетическая стратегия и план действий Танзании по использованию биомассы . Программа сотрудничества Африки и ЕС в области возобновляемых источников энергии.

Чидумайо, Э. Н., Гамбо, Д. Дж. (2013). Воздействие производства древесного угля на окружающую среду в тропических экосистемах мира: синтез. Energy Sustain. Dev. 17, 86–94. DOI: 10.1016 / j.esd.2012.07.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

д’Агостино, А. Л., Урпелайнен, Дж., И Сюй, А. (2015). Социально-экономические детерминанты расходов на древесный уголь в Танзании: данные панельных исследований. Energy Econ. 49, 472–481. DOI: 10.1016 / j.eneco.2015.03.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

де Миранда, Р. К., Сепп, К., Секкон, Э., Манн, С., и Синг, Б. (2010). Устойчивое производство коммерческого древесного топлива: уроки и рекомендации двух стратегий . Вашингтон, округ Колумбия: Всемирный банк.

Google Scholar

Фалькенмарк, М., Бернтелл, А., Егерског, А., Лундквист, Дж., Матц, М., и Тропп, А. (2007). На грани новой нехватки воды: призыв к надлежащему управлению и человеческому мастерству .Краткое изложение политики SIWI. SIWI.

ФАО (2003 г.). Известия. Второе совещание экспертов по гармонизации определений, связанных с лесами, для использования различными заинтересованными сторонами . Рим: ФАО.

ФАО (2004 г.). Единая терминология по биоэнергетике . Рим: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций.

Фоли, Дж. А., Де Фрис, Р., Аснер, Г. П., Барфорд, К., Бонан, Г., Карпентер, С. Р. и др. (2005). Глобальные последствия землепользования. Наука 309, 570–574.DOI: 10.1126 / science.1111772

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гиббс, Х. К., Рюш, А. С., Ахард, Ф., Клейтон, М. К., Холмгрен, П., Раманкутти, Н. и др. (2010). Тропические леса были основным источником новых сельскохозяйственных угодий в 1980-х и 1990-х годах. Proc. Natl. Акад. Sci. США 107, 16732–16737. DOI: 10.1073 / pnas.0

5107

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хансен, М.С., Потапов, П.В., Мур Р., Ханчер М., Турубанова С. А., Тюкавина А. и др. (2013). Глобальные карты изменения лесного покрова в XXI веке в высоком разрешении. Science 342, 850–853. DOI: 10.1126 / science.1244693

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хосонума, Н., Херольд, М., Де Си, В., Де Фрис, Р. С., Брокхаус, М., Вершот, Л. и др. (2012). Оценка факторов обезлесения и деградации лесов в развивающихся странах. Environ. Res. Lett. 7: 4. DOI: 10.1088 / 1748-9326 / 7/4/044009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

МЭА (2014). Международная энергетическая ассоциация. Africa Energy Outlook: фокус на энергетических перспективах в Африке к югу от Сахары . Специальный отчет «Перспективы мировой энергетики», 1–237.

Янн В. и Вегрих К. (2007). «Теории политического цикла», в Справочнике по анализу государственной политики: теория, политика и методы , ред. Ф. Фишер, Г. Дж. Миллер и М. С. Сидни (Бока-Ратон, Флорида: CRC Press), 43–62.

Google Scholar

Джонс, Д., Райан, К. М., Фишер, Дж. (2016). Древесный уголь как стратегия диверсификации: гибкая роль производства древесного угля в жизнеобеспечении мелких фермеров в центральном Мозамбике. Energy Sustain. Dev. 32, 14–21. DOI: 10.1016 / j.esd.2016.02.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Krausmann, F., Erb, K.-H., Gingrich, S., Haberl, H., Bondeau, A., Gaube, V., et al. (2013). Глобальное освоение человеком чистой первичной продукции в 20 веке удвоилось. Proc. Natl. Акад. Sci. США 110, 10324–10329. DOI: 10.1073 / pnas.1211349110

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лукумбузия, К., Сианга, К. (2016). Пересмотр рекомендаций TRAFFIC по совершенствованию управления лесным хозяйством в Танзании . Кембридж: ДВИЖЕНИЕ.

Google Scholar

Лунд, Х. Г. (2015). Определения лесов, обезлесения, облесения и лесовозобновления. Гейнсвилл, Вирджиния: Информационные службы леса.DOI: 10.13140 / RG.2.1.2364.9760

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартинес-Хармс, М. Дж., Брайан, Б. А., Балванера, П., Лоу, Э. А., Родс, Дж. Р., Поссингем, Х. П. и др. (2015). Принятие решений по управлению экосистемными услугами. Biol. Консерв. 184, 229–238. DOI: 10.1016 / j.biocon.2015.01.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мильке, Э., Анадон, Л. Д., и Нараянамурти, В. (2010). Потребление воды при добыче, переработке и преобразовании энергоресурсов, обзор литературы по оценке водоемкости добычи энергоресурсов, переработки в топливо и преобразования в электричество. Документ для обсуждения инновационной политики в области энергетических технологий , 2010-15. Гарвардский университет.

Google Scholar

MNRT (2015). Министерство природных ресурсов и туризма . Национальный мониторинг и оценка лесных ресурсов материковой части Танзании: основные результаты.

Мсуя, Н., Масанджа, Э., и Тему, Э. К. (2011). Экологическое бремя производства и использования древесного угля в Дар-эс-Саламе, Танзания. J. Environ. Prot. 2, 1364–1369. DOI: 10.4236 / иен.2011.210158

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мухонго, С. (2016). «Развитие природных ресурсов и энергетики и его вклад в преобразование Танзании к 2025 году, чтобы стать страной со средним уровнем дохода», в презентации министра энергетики и минералов на Ежегодном Дне инженеров , Конференция города Млимани, Дар-эс-Салам.

Mwampamba, T.H., Ghilardi, A., Sander, K., and Chaix, K.J. (2013). Развенчание распространенных заблуждений для улучшения отношения и взглядов на политику в развивающихся странах. Energy Sustain. Dev. 17, 75–85. DOI: 10.1016 / j.esd.2013.01.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нинан, К. Н., Иноуэ, М. (2013). Ценить услуги лесных экосистем: что мы знаем, а что нет. Ecol. Экон. 93, 137–149. DOI: 10.1016 / j.ecolecon.2013.05.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оуэн, М., ван дер Плас, А., и Сепп, С. (2013). Может ли существовать энергетическая политика в Африке к югу от Сахары без биомассы? Energy Sustain.Dev. 17, 146–152. DOI: 10.1016 / j.esd.2012.10.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Прайс, К. (2011). Влияние топографии водосбора, почв, землепользования и климата на гидрологию базового стока во влажных регионах: обзор. Прог. Phys. Геогр. 35, 465–492. DOI: 10.1177 / 0309133311402714

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рибо, Дж. К. (1999). История страха: представить себе вырубку лесов в лесах засушливых земель Западной Африки. Glob.Ecol. Биогеогр. 8, 291–300. DOI: 10.1046 / j.1365-2699.1999.00146.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сандер К., Грос К. и Питер К. (2013). Обеспечение реформ: анализ политической экономии древесного угля в Танзании. Energy Sustain. Dev. 17, 116–126. DOI: 10.1016 / j.esd.2012.11.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шуре, Дж., Ингрэм, В., Сако Джимбира, М. С., Леванги, П., и Виерсум, К. Ф. (2013). Формализация цепочек добавленной стоимости древесного угля и результатов жизнеобеспечения в Центральной и Западной Африке. Energy Sustain. Dev. 17, 95–105. DOI: 10.1016 / j.esd.2012.07.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

TFCG (2015a). Комментарии организаций гражданского общества к проекту национальной энергетической политики на 2015 год. Группа по сохранению лесов Танзании .

TFCG (2015b). Анализ экологической и финансовой устойчивости управления естественными лесами в Танзании . Группа по сохранению лесов Танзании. Технический документ TFCG 48, 1–49.

ТФС (2012 г.). Совместное управление лесами в Танзании: факты и цифры . Департамент политики и планирования МПРТ. Агентство лесных служб Танзании.

TFS (2013a). Правила ведения рубок в сельских угодьях лесного фонда , 1–8. Агентство лесных служб Танзании, Дар-эс-Салам.

TFS (2013b). Стратегический план Агентства лесных услуг Танзании, июль 2014 г. — 19 июня . Агентство лесных служб Танзании.

ТФС (2016). Маэлезо Кухусу Вакала ва Худума за Миситу, Танзания: Маджукуму, Мафаникио, Чангамото на Микакати (2011–2015) .Министерство природных ресурсов и туризма, Агентство лесных служб Танзании, 1–25.

ООН (2015). Перспективы народонаселения мира: обзор 2015 г., основные выводы и предварительные таблицы . Организация Объединенных Наций (ООН), Департамент по экономическим и социальным вопросам, Отдел народонаселения. Рабочий документ № ESA / P / WP.241.

УРТ (1977). Конституция Объединенной Республики Танзания . Cap 2. Объединенная Республика Танзания.

URT (1997a). Национальная экологическая политика .Объединенная Республика Танзания.

URT (1997b). Национальная земельная политика . Объединенная Республика Танзания.

URT (1998). Национальная лесная политика . Объединенная Республика Танзания.

URT (1999). Видение развития Танзании . Объединенная Республика Танзания.

URT (2002). Закон о лесах. Объединенная Республика Танзания.

URT (2003). Национальная энергетическая политика . Объединенная Республика Танзания.

URT (2006). Национальная политика в области животноводства . Объединенная Республика Танзания.

URT (2012). Национальная стратегия борьбы с изменением климата . Объединенная Республика Танзания.

URT (2013a). Национальная сельскохозяйственная политика . Объединенная Республика Танзания.

URT (2013b). Национальный рамочный план землепользования на 2013–33 годы . Объединенная Республика Танзания.

URT (2014). Национальная лесная политика (проект) .Объединенная Республика Танзания.

URT (2015a). Проект национальной энергетической политики . Объединенная Республика Танзания.

URT (2015b). Национальная энергетическая политика . Объединенная Республика Танзания.

URT (2016a). Национальный пятилетний план развития на 2016 / 17–2020 / 21 . Объединенная Республика Танзания.

URT (2016b). Национальная земельная политика (проект) . Объединенная Республика Танзания.

URT (2016c). Национальная экологическая политика (проект) .Объединенная Республика Танзания.

Уоткисс П., Даунинг Т., Дисински Дж., Пай С., Сэвидж М., Гудвин Дж. И др. (2011). Экономика изменения климата в Объединенной Республике Танзания . Отчет перед группой партнеров по развитию и Министерством международного развития Великобритании.

Уотсон Р. Т., Нобл И. Р., Болин Б., Равиндранат Н. Х., Верардо Д. Дж. И Доккен Д. Дж. (2000). Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство . Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

Google Scholar

Уиллкок, С. Л., Филлипс, О. Л., Платтс, П. Дж., Светнам, Р. Д., Балмфорд, А., Берджесс, Н. Д. и др. (2016). Изменение земного покрова и выбросы углерода за 100 лет в горячей точке биоразнообразия Африки. Glob. Сменить Биол. 22, 2633–2956. DOI: 10.1111 / gcb.13218

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Woolen, E., Ryan, C., Baumert, S., Vollmer, F., Grundy, I., Fisher, J., et al. (2016). Производство древесного угля в лесах Мопане в Мозамбике: каковы компромиссы с другими экосистемными услугами? Philos.Пер. R. Soc. В 371: 20150315. DOI: 10.1098 / rstb.2015.0315

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Всемирный банк (2009 г.). Экологический кризис или возможность устойчивого развития? Преобразование древесного угля в Танзании .