Деревянная промышленность или лесная промышленность (иногда лесная промышленность – когда речь идет главным образом о распиловке досок) – это отрасль, связанная с лесным хозяйством, лесозаготовками, лесозаготовками. торговля, а также производство первичной лесной продукции и изделий из древесины (например, мебели), а также вторичных продуктов, таких как древесная масса, для целлюлозно-бумажной промышленности. Некоторые из крупнейших производителей также входят в число крупнейших владельцев леса. Деревообрабатывающая промышленность исторически была и остается важной отраслью экономики многих стран.
В узком смысле этих терминов лесная, лесная, лесная и лесоперерабатывающая промышленность, по-видимому, относятся к разным секторам; в промышленно развитом, интернационализированном мире существует тенденция к созданию огромных интегрированных предприятий, которые охватывают весь спектр от лесоводства и лесного хозяйства до частные первичные или вторичные леса или плантации, начиная с процесса лесозаготовок и заканчивая переработкой древесины, торговлей и транспортировкой (например, сплав древесины, лесные железные дороги, лесозаготовительные дороги).
Обработка и продукция различаются, в частности, в отношении различия между хвойными и лиственными породами. В то время как хвойная древесина в основном идет на производство древесного топлива, целлюлозы и бумаги, лиственная древесина используется в основном для изготовления мебели, полов и т. д. Оба типа могут быть использованы для строительства и (жилого) строительства (например, бревенчатые дома, бревенчатые хижины, деревянные обрамление).
Древесину транспортируют различными способами, обычно автотранспортом и бревнами на короткие расстояния. При дальних поездках древесину перевозят морским путем на лесовозах в соответствии с Кодексом TDC IMO.
По состоянию на 2019 год крупнейшие владельцы лесных угодий в США были структурированы как инвестиционные фонды недвижимости и включали:
В 2008 году крупнейшими производителями пиломатериалов и древесины в США были
Поскольку эти компании часто торгуются на бирже, их конечными владельцами являются диверсифицированная группа инвесторов. Существуют также инвестиционные фонды недвижимости, ориентированные на древесину.
По данным базы данных лесопилок, ведущими мировыми производителями пиломатериалов в 2007 году были:
Работники подотрасли лесного хозяйства и лесозаготовительной промышленности относятся к сектору сельского хозяйства, лесного хозяйства, рыболовства и охоты (AFFH), как это определено Североамериканской системой отраслевой классификации (NAICS). Национальный институт охраны труда (NIOSH) более внимательно изучил воздействие шума в отрасли AFFH и распространенность потери слуха. В то время как в целом по отрасли распространенность потери слуха была ниже, чем общая распространенность в отраслях, подверженных воздействию шума (15% против 19%), у работников лесного хозяйства и лесозаготовок этот показатель превысил 21%. Тридцать шесть процентов работников лесопитомников и лесозаготовителей (подотрасли лесного хозяйства и лесозаготовок) испытали потерю слуха, больше, чем в любом подсекторе AFFH. Работникам лесных питомников и сборщиков лесных продуктов поручено выращивать деревья для восстановления лесов и собирать такие продукты, как корневища и кора. Для сравнения, у работников, не подвергающихся воздействию шума, распространенность потери слуха составляет лишь 7%.
Установлено, что воздействие шума на рабочих в лесной и лесозаготовительной промышленности достигает 102 дБА. NIOSH рекомендует, чтобы у рабочего было средневзвешенное по времени 85 дБА воздействие шума за 8 часов. Чрезмерный шум повышает риск развития потери слуха у рабочих. Если бы у рабочего развилась потеря слуха в результате воздействия профессионального шума, это было бы классифицировано как профессиональная потеря слуха. Воздействие шума в лесной и лесозаготовительной промышленности можно уменьшить, закрыв двигатели и тяжелое оборудование, установив глушители и шумоглушители и выполняя плановое техническое обслуживание оборудования. Воздействие шума также можно уменьшить с помощью иерархии мер контроля опасностей, где удаление или замена шумного оборудования служит наилучшим методом снижения шума.
Бюро статистики труда (BLS) обнаружило, что количество смертей среди работников лесного хозяйства и лесозаготовок увеличилось с 2013 по 2016 год, с 81 до 106 в год. В 2016 году на 100 работников отрасли приходилось 3,6 случаев травматизма и заболеваний.
Существование лесной экономики или, в более широком смысле, лесной экономики (во многих странах преобладает бамбуковая экономика) является важным вопросом во многих развивающихся странах, а также в многие другие страны с умеренным климатом и особенно с низкими температурами. Как правило, это страны с большей площадью лесных массивов, поэтому условия позволяют развивать местное лесное хозяйство для заготовки древесины для местных нужд. Широко известно использование древесины в производстве мебели, зданий, мостов и в качестве источника энергии. Кроме того, древесину деревьев и кустарников можно использовать в различных продуктах, таких как древесная масса, целлюлоза в бумаге, целлулоид в ранних фотопленках, целлофан и вискоза (заменитель шелка).
По окончании обычного использования изделия из древесины можно сжигать для получения тепловой энергии или использовать в качестве удобрения. Потенциальный экологический ущерб, который может нанести лесное хозяйство, включает сокращение биоразнообразия из-за монокультурного лесного хозяйства (интенсивное выращивание очень небольшого числа видов деревьев); и выбросы CO2. Однако леса могут способствовать сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу и, таким образом, ограничить изменение климата.
Бумага сегодня является наиболее используемым продуктом из древесины.
Лесное хозяйство было отправной точкой развития мировых цивилизаций, начиная с эпох, предшествовавших палеолиту и неолиту. Он обязательно предшествовал эпохам металлов на многие тысячелетия, поскольку плавка металлов была возможна только благодаря открытию методов зажигания огня (обычно получаемого путем соскребания двух очень сухих деревянных стержней) и создания множества простых машин и элементарных инструментов. как трости, рукоятки дубинок, луки, стрелы, копья. Одним из самых древних когда-либо найденных изделий ручной работы является полированный деревянный наконечник копья (Клэктонское копье) возрастом 250 000 лет (третий межледниковый период), погребенный под отложениями в Англии, в Клактон-он-Си.
Последующие цивилизации, такие как египтяне и шумеры, создавали сложные предметы мебели. Многие виды мебели из слоновой кости и ценных пород дерева сохранились до нашего времени практически в первозданном виде, поскольку, уединившись в нетронутых тайных гробницах, они были защищены от гниения и сухой средой пустыни. Многие здания и их части (прежде всего крыши) содержали элементы в древесине (часто дуба), образующей структурные опоры и покрытия; транспортные средства, такие как лодки, корабли; а позже (с изобретением колеса) повозки и кареты, лебедки, мельницы с водяным приводом и т. д.
Основным источником используемых в мире пиломатериалов являются леса, которые можно разделить на девственные, полудевственные и плантационные. Большое количество древесины вывозится на дрова местным населением во многих странах, особенно в странах третьего мира, но это количество можно только оценить с большой долей неопределенности.
В 1998 году мировое производство «круглого леса» (официально считающегося древесины, не используемой в качестве дров) составило около 1 500 000 000 кубических метров (2,0×109 ку ярдов), что составило около 45% древесины, выращиваемой в мире. На обрезные бревна и ветки, предназначенные стать элементами строительства зданий, приходится около 55% мирового производства деловой древесины. 25% стали древесной массой (включая древесный порошок и брокколи), предназначенной в основном для производства бумаги и картона, и примерно 20% стали панелями из фанеры и ценной древесиной для изготовления мебели и предметов общего пользования (ФАО, 1998). Крупнейшим в мире производителем и потребителем официально учитываемой древесины являются США, хотя это страна, обладающая наибольшей площадью лесов в России.
В 1970-х годах странами с наибольшей площадью лесов были: Советский Союз (около 8 800 000 км2), Бразилия (5 150 000 км2), Канада (4 400 000 км). 2), США (3 000 000 км2), Индонезия (1 200 000 км2) и Демократическая Республика Конго (1 000 000 км2). >). Другие страны с важным производством и потреблением древесины обычно имеют низкую плотность населения по сравнению с их территориальной протяженностью, сюда можно отнести такие страны, как Аргентина, Чили, Финляндия, Польша, Швеция, Украина.
К 2001 году площадь тропических лесов Бразилии сократилась на одну пятую (по сравнению с 1970 годом), примерно до 4 000 000 км2; расчищенная земля в основном предназначалась для пастбищ для скота: Бразилия является крупнейшим в мире экспортером говядины с поголовьем почти 200 миллионов голов крупного рогатого скота. Быстро развивающаяся этаноловая экономика Бразилии, основанная на выращивании сахарного тростника, также приводит к сокращению площади лесов. За тот же период площадь канадских лесов сократилась почти на 30 % до 3 101 340 км2.
Что касается проблемы изменения климата, то известно, что горящие леса увеличивают содержание CO2 в атмосфере, в то время как нетронутые девственные леса или плантации служат поглотителями CO2 по этим причинам. Лесное хозяйство борется с парниковым эффектом. Количество поглощенного CO2 зависит от типа деревьев, земель и климата места, где естественным образом растут или посажены деревья. Более того, ночью растения не фотосинтезируют, а производят CO2, выводимый на следующий день. Парадоксальным образом летом кислород, образующийся в результате фотосинтеза в лесах вблизи городов и городских парков, взаимодействует с загрязнением городского воздуха (от автомобилей и т. д.) и под действием солнечных лучей превращается в озон (молекулу из трёх атомов кислорода), которая в верхних слоях атмосферы составляет фильтр против ультрафиолетовых лучей, в нижних слоях атмосферы является загрязнителем, способным спровоцировать нарушения дыхания.
В низкоуглеродной экономике лесохозяйственные операции будут сосредоточены на методах с низким уровнем воздействия и возобновлении роста. Управляющие лесами будут следить за тем, чтобы они не нарушали слишком сильно запасы углерода в почве. Специализированные лесохозяйства станут основным источником материала для многих продуктов. Быстросозревающие сорта деревьев будут выращиваться с короткими севооборотами, чтобы максимизировать урожайность.
Бразилия имеет давнюю традицию заготовки нескольких видов деревьев для конкретных целей. С 1960-х годов импортные виды сосны и эвкалипта выращиваются в основном для фанерной и целлюлозно-бумажной промышленности. В настоящее время проводятся исследования высокого уровня по применению ферментов ферментации сахарного тростника к целлюлозе в древесине для получения метанола, но стоимость этого продукта намного выше по сравнению с этанолом, полученным из кукурузы.
Между этими странами существует тесная связь в лесной экономике; у них много общих родов деревьев, а Канада является основным производителем древесины и деревянных изделий, предназначенных для США, крупнейшим потребителем древесины и ее побочных продуктов в мире. Водные системы Великих озер, канала Эри, реки Гудзон и морского пути Святого Лаврентия до восточного побережья и реки Миссисипи до центральных равнин и Луизианы позволяют транспортировать бревна по очень низким ценам. На западном побережье в бассейне реки Колумбия много лесов с превосходной древесиной.
Агентство Canada Wood Council подсчитало, что в 2005 году в лесном секторе Канады было занято 930 000 работников (1 рабочее место из каждых 17), что составило около 108 миллиардов долларов стоимости товаров и услуг. В течение многих лет продукция, полученная из деревьев канадских лесов, была наиболее важной статьей экспорта страны. В 2011 году экспорт по всему миру составил около 64,3 миллиарда долларов США – это самый крупный вклад в торговый баланс Канады.
Канада является мировым лидером в области устойчивого лесопользования. Только 120 000 000 га (1 200 000 км2; 463 320 кв. миль) (28 % канадских лесов) в настоящее время используются для производства древесины, в то время как примерно 32 000 000 га (320 000 км2; 123 550 кв. миль) защищены от вырубки действующим законодательством.
Лесная промышленность Канады привела к экологическому конфликту с коренными народами, защищающими свою землю от вырубки леса. Например, коренная нация Асубписчосевагонг установила блокаду дороги Грасси-Нарроуз на двадцать лет, начиная с 2002 года, чтобы предотвратить вырубку своих земель.
Древесина, полученная в деревообрабатывающей промышленности Нигерии, подвергается переработке в различных отраслях деревообработки, включая производство мебели, лесопильные заводы, фанерные заводы, целлюлозно-бумажные предприятия и заводы по производству ДСП.
Виды, которые идеально подходят для многих видов использования в этом типе экономики, — это виды, используемые в лесоводстве, которые очень хорошо известны своими особенностями и потребностью в определенных типах почв и климата.
В Швеции, Финляндии и в некоторой степени в Норвегии большая часть земель покрыта лесами, а целлюлозно-бумажная промышленность является одним из наиболее значимых промышленных секторов. Химическая варка целлюлозы производит избыток энергии, поскольку органические вещества в черном щелоке, в основном лигнин и продукты распада гемицеллюлозы, сжигаются в котле-утилизаторе. Таким образом, в этих странах высока доля использования возобновляемой энергии (например, 25% в Финляндии). Значительные усилия направлены на повышение ценности и использования лесной продукции компаниями и государственными проектами.
Сжигание древесины в настоящее время является крупнейшим использованием энергии, получаемой из твердой топливной биомассы. Древесное топливо может быть доступно в виде дров (например, бревна, болты, блоки), древесного угля, щепы, листов, пеллет и опилок. Древесное топливо можно использовать для приготовления пищи и обогрева печей и каминов, а иногда и для заправки паровых двигателей и паровых турбин, генерирующих электричество. На протяжении многих веков многие типы традиционных печей использовались для получения тепла, выделяемого при сгорании древесины. Теперь были разработаны более эффективные и чистые решения: усовершенствованные камины (с теплообменниками), дровяные печи, дровяные печи и печи на пеллетах, которые способны фильтровать и отделять загрязняющие вещества (центрифугирование золы с помощью ротационных фильтров), тем самым устраняя большое количество выбросов, а также позволяет рекуперировать большее количество тепла, ушедшего с дымовыми газами.
Средняя энергетическая плотность древесины была рассчитана примерно на уровне 6–17 мегаджоулей на килограмм, в зависимости от породы и содержания влаги.
Однако сжигание древесины связано с образованием микрозагрязнителей окружающей среды, таких как углекислый газ (CO2), оксид углерода (CO) (невидимый газ, способный вызывать необратимое насыщение гемоглобина крови), а также наночастицы.
В Италии тополь был предложен в качестве дерева, выращиваемого для переработки в биотопливо, из-за превосходного соотношения энергии, извлекаемой из его древесины из-за быстрого роста тополя и улавливания углекислого газа из атмосферы, с небольшим количеством энергии, необходимой для выращивания, срезания и перевезти деревья. Populus x canadensis ‘I-214’ растет настолько быстро, что за десять лет может достигать 14 дюймов (36 см) в диаметре и 100 футов (30 м) в высоту.
Древесный уголь представляет собой темно-серый остаток, состоящий из примесного углерода, полученного в результате удаления воды и других летучих компонентов из веществ животного и растительного происхождения. Древесный уголь обычно получают путем медленного пиролиза, нагревания древесины или других веществ в отсутствие кислорода. Затем древесный уголь можно использовать в качестве топлива с более высокой температурой горения.
Генератор древесного газа (газоген): громоздкое и тяжелое устройство (но технически простое), преобразующее горящую древесину в смесь молекулярного водорода (H2), угарного газа (CO), углекислого газа (CO). 2), молекулярный азот (N2) и водяной пар (H2O). Эту газовую смесь, известную как «древесный газ», «бедный газ» или «синтез-газ», получают после сгорания сухой древесины в восстановительной среде (с низким содержанием кислорода) с ограниченным количеством атмосферного воздуха, при температуре 900 °C. и может питать двигатель внутреннего сгорания.
В период между Первой и Второй мировыми войнами из-за нехватки нефти во многих странах, таких как Италия, Франция, Великобритания и Швеция, несколько автомобилей с бензиновым двигателем были модифицированы с добавлением древесного газогенератора. («газоген»), устройство, работающее на древесине, угле или сжигаемых отходах, способное производить (и очищать) газ, который немедленно, в том же транспортном средстве, может приводить в действие слегка модифицированный двигатель внутреннего сгорания мощностью стандартный автомобиль (двигатель с низкой степенью сжатия). Карбюратор пришлось менять на газовоздушный смеситель). Было несколько неудач, таких как сильное снижение максимальной скорости и необходимость ездить на пониженных передачах и разумно дозировать количество воздуха. В современных автомобилях, модифицированных генератором древесного газа, выбросы газов (CO, CO2 и NOx) ниже, чем у того же автомобиля, работающего на бензине (с тем же каталитическим нейтрализатором).
Метанол (простейший спирт) при 25 °С ведет себя как жидкость, токсичен и едок, а в учебниках по органической химии его часто называют «духом древесины», поскольку его можно получить путем ферментации древесины. В редких случаях, когда неразумные виноделы смешивают небольшие куски древесины и листьев с виноградом, метанол оказывается загрязнителем смеси воды, этанола и других веществ, полученных в результате ферментации винограда.
Лучший способ получить метанол из древесины — это синтез-газ (CO, CO2, H2), получаемый путем безводного пиролиза древесины, метода, открытого древними египтянами.
Метанол можно использовать в качестве обогащенной кислородом присадки к бензину. Однако обычно гораздо дешевле производить метанол из метана или из синтез-газа. Метанол является наиболее важным базовым материалом для промышленной химии, где его часто используют для создания более сложных молекул посредством реакций галогенирования и реакций химического присоединения.
Американский основной боевой танк M1 Abrams оснащен газовой турбиной мощностью 1500 л.с. (1100 кВт), поэтому он способен работать также со смесью, содержащей 50 % древесного порошка и биодизеля, дизельного топлива или керосина. Его преимуществами перед турбодизелем являются малые размеры и малый вес, отсутствие радиатора (что дает преимущество перед последствиями артиллерийских и артиллерийских выстрелов и ракетных ударов, перенесенных в бою). Недостатком является высокий расход топлива, так как газотурбинный двигатель не имеет возможности работать при низкой частоте оборотов в минуту, значительно меньшей идеальной, а во время марша этот двигатель потребляет в два раза больше топлива, чем современный турбодизель с интеркулер и непосредственный впрыск.
Древесина относительно легкая по весу, поскольку ее удельный вес составляет менее 500 кг/м3, это является преимуществом по сравнению с 2000–2 500 кг/м3 для железобетона или 7800 кг/м3 для стали.
Древесина прочна, потому что ее эффективность в конструкционных целях аналогична свойствам стали.
Древесина используется для строительства мостов (например, моста Магере в Амстердаме), а также водяных и воздушных мельниц, а также микрогидрогенераторов для производства электроэнергии.
Древесина лиственных пород используется в качестве материала в деревянных домах и других конструкциях широкого диапазона размеров. В традиционных домах для потолков, дверей, полов и окон предпочитают древесину. Деревянные рамы традиционно использовались для потолков домов, но они рискуют обрушиться во время пожара.
Развитие энергоэффективных домов, в том числе «пассивного дома», повысило важность древесины в строительстве, поскольку древесина обеспечивает акустическую и тепловую изоляцию с гораздо лучшими результатами, чем бетон.
В Японии древние здания относительно большой высоты, такие как пагоды, исторически доказали свою способность противостоять землетрясениям высокой интенсивности благодаря традиционным методам строительства, использующим упругие соединения, а также превосходной способности деревянных рам упруго деформироваться и разрушаться. поглощать резкие ускорения и сжимающие удары.
В 2006 году итальянские ученые из CNR запатентовали строительную систему, которую они назвали «SOFIE», семиэтажное деревянное здание высотой 24 метра, построенное «Istituto per la valorizzazione del legno e delle specie arboree» (Ivalsa) Сан-Микеле. все Адидже. В 2007 году он был протестирован с помощью самого жесткого японского антисейсмического испытания для гражданских сооружений: моделирования землетрясения в Кобе (по шкале Рихтера 7,2 балла), при этом здание было размещено на огромной вибрирующей платформе, принадлежащей Институту NIED, расположенной в научном парке Цукуба, недалеко от город Мики в Японии. В этом итальянском проекте использовались очень тонкие и гибкие панели из клееного бруса, и, по мнению исследователей CNR, он может привести к строительству гораздо большего количества безопасных домов в сейсмических районах.
Одним из самых прочных материалов является пиломатериал из виргинского южного живого дуба и белого дуба, особенно живой дуб на 60% прочнее белого дуба и более устойчив к влаге. Например, основным компонентом конструкции линкора USS Constitution, старейшего в мире военного корабля на плаву (спущен на воду в 1797 году), является белый дуб.
Деревообработка
Деревообработка — это деятельность или навык изготовления предметов из дерева, включающая изготовление столярных изделий (краснодеревянных изделий и мебели), резьбу по дереву, столярные изделия, столярные изделия и токарную обработку дерева. Миллионы людей зарабатывают на жизнь проектами по деревообработке.