Производство древесного угля технология: Производство Угля Древесного как Бизнес: оборудование, технология изготовления

Содержание

Древесный уголь: производство и применение

Одной из альтернатив «традиционного» угля сегодня является древесный уголь. Но в отличие от своего сородича, это экологически чистый и более безопасный в использовании продукт.

Как и его изготавливают и почему не применяют для выработки электроэнергии?

Производство древесного угля

Древесный уголь имеет общее происхождение с каменным углём. Они оба образуются из древесины, только каменный уголь формируется в результате разложения древесной породы, которое длится долгие века. А вот древесный уголь получают методом термического разложения древесины — пиролиза.

Предварительно высушенную древесную породу помещают в реторту — замкнутую стальную ёмкость, в которую не поступает воздух. Затем ёмкость устанавливается в специальную печь, где и происходит процесс нагревания. Под воздействием высоких температур материал в бескислородной среде разлагается, превращаясь в древесный уголь.

Пиролиз древесины. Фото: synergy-dream.com

После пиролиза материал обязательно подвергается прокалке. Этот процесс также проводится в печи: его суть заключается в отделении от полученного угля лишних газов и смол. На заключительном этапе реторту достают из печи, а уголь отсеивают от мелких фракций и пыли.

В зависимости от выбора «исходного материала» производят разные виды древесного угля. Также они отличаются друг от друга разной степенью содержания нелетучего углерода.

Чёрный уголь (марка А) получают из мягких пород древесины – например, тополя, липы, осины. Он считается высшим сортом древесного угля: в материале содержится как минимум 90% нелетучего углерода и не более 2,5% золы.

Из берёз, дубов, ясеней и других твёрдых пород образуется так называемый белый уголь первого сорта (марка Б), а хвойные породы (сосна, ель или лиственница) дают красный древесный уголь (марка В).

Свойства биотоплива

В результате пиролиза древесины получают уголь с большим количеством микроскопических полостей, за счёт которых он приобретает высокую поглощающую способность.

Благодаря кислороду, попадающему в поры, топливо легко горит и выделяет много тепла. Даже небольшое количество биотоплива даёт длительный жар, причём при сжигании практически не выделяется дым. Ко всему прочему, древесный уголь не склонен к самовозгоранию.

Древесный уголь. Фото: openbusiness.ru

Полученный древесный уголь состоит из углерода, водорода и кислорода. Их доля в материале зависит от температуры обугливания: чем она выше, тем выше содержание углерода и ниже – кислорода и водорода.

В среднем в древесном угле содержится около 80% углерода, причём как летучего, так и не летучего. Доля остальных веществ такова: кислорода – от 5 до 15%, водорода – порядка 4,5%.

Доля летучих веществ в продукте составляет не более 20%, золы – не более 3%, влаги – от 2-4% до 7-15% (если хранить материал в закрытых складах).

Калорийность или удельная теплота сгорания древесного угля варьируется в диапазоне от 7000 до 8000 Ккал/кг.

О характерных свойствах «классических» видов угля – бурого, каменного и антрацита – в нашем материале «Виды угля: какое топливо эффективней?».

Кому и зачем?

Древесный уголь применяют во многих сферах– к примеру, в пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве. Также он используется для очистки промышленных стоков и газовых выбросов предприятий, а для выплавки ценных и редких металлов он просто необходим.

Помимо этого, древесный уголь используется в качестве топлива. Например, из угольной пыли, которая вырабатывается в процессе пиролиза, производят древесно-угольные брикеты.

Древесно-угольные брикеты. Фото: farpost.ru

Материал смешивают с каким-либо сырьём (как правило, это крахмальный клейстер), после чего отправляют на механический пресс, там их обжигают под высоким давлением и сжимают в бруски определённой формы и размеров.

Брикеты из древесного угля прогорают равномерно и полностью, при этом они превращаются в золу. Теплотворная способность такого топлива составляет свыше 8000 Ккал/кг.

В основном древесный уголь, как и брикеты, используется для отопления частных домов, а не ТЭС. Дело в том, что стоит биотопливо практически в два раза дороже, чем, например, каменный уголь.

Технология производства древесного угля

Производство древесного угля

Технология производства древесного угля относительно проста, но все-таки требует определенной культуры производства и владения особенностями технологических процессов. Несоблюдение технологических процессов приводит к снижению выхода угля, уголь получается с трещинами, мелкий, пахнущий смолами, недожженный. 

 

Для получения угля из древесины, она должна пройти процесс пиролиза, разложения без доступа кислорода. Древесина разлагается, под воздействием нагрева, в реторте – стальной емкости с плотно закрывающимися загрузочными отверстиями, нагрев происходит путем помещения реторты в специальную печь.

 

Газы, которые выделяются в процессе пиролиза, отводятся через специальную трубу от реторты в топочную камеру и там сжигаются. За счет постоянного поступления выделяемого газа в топку, происходит минимальный расход дров для поддержания горения. Пиролиз можно разделить на три основных этапа, которые отличаются между собой по контрольным замерам и видимым признакам.

Сушка древесины – это первый этап. Она происходит при температуре менее 150°С , из сырья выходит влага. Технический процесс как раз начинается с того, что измельченные до нужного размера березовые дрова кладут в реторту, закрывают загрузочное отверстие и ставят в сушильную камеру.Сырье должно соответствовать ГОСТ 24260-80.

Для измельчения заготовок до оптимального размера, длина не более 0,5 м и диаметр не более 0,1-0,15 м используют специальный станок — электрической дровокол колун.

После того как древесина прошла сушку, реторту, с помощью грузоподъемного механизма (например кран-балки) , перемещают в пиролизную камеру. Там происходит второй этап — собственно пиролиз, сухая  перегонка.

Из-за того что древесина состоит из целого комплекса органических соединений, процесс распада древесины получается весьма сложным. Органические соединения имеют разный  молекулярный вес, поэтому происходящие между ними химические реакции тоже различны. В рамках данного сайта имеет смысл описать лишь в общих чертах эти реакции, так как рассчитывать или детально описывать все эти реакции будет трудно .

 

В общем, в процессе пиролиза проходят последовательные и параллельные химические реакции, которые приводят к появлению новых и разрыву старых, существовавших до термической обработки, связей. Получившиеся в результате новые вещества начинают взаимные реакции.

Первым начинает распадаться ксилан, при температуре 150°С, процесс продолжается и при 250°С и более. Этот процесс ведет к обр азованию таких веществ, как уксусная кислота, фурфулол и газы.

Кроме этого, на поверхности древесины при температуре 170-200°С начинают расщепляться гемицеллюлозы.

Следующим начинает распадаться лагнин, при температуре 200°С , что ведет к высвобождению летучих низкомолекулярных соединений. А при 300°С разлагается целлюлоза.


На этом этапе можно выделить период называемый экзотермическим, он очень важен для всего процесса углевыжигания в целом. В этом периоде пиролиз проходит энергично, выделяется реакционное тепло, это происходит при температуре около 280°С. Температура древесины начнет увеличиваться самопроизвольно, пока все тепло экзотермы не выделиться.

Для следующего этапа, прокалки угля, снова потребуется подвод внешнего тепла.

Третий этап – прокалка угля.

Если на предшествующем этапе происходило образование угля, то на этом смолы в небольшом количестве и много неконденсируемых газов отделяются от образовавшегося угля. Это происходит при температурах от 350 °С  и до 550°С . Прокалка проходит все в той же пиролизной камере.

  Завершаюий этап — охлаждение, упаковка, хранение. После того как процесс пиролиза закончился реторты с готовым углем с помощью кран-балки вынимают из пиролизной камеры поочередно или попарно, и устанавливаются в кассету для остывания. Время охлаждения изменяется в зависимости от внешних факторов (время года, наличия или отсутствия ветра, осадков).

Остывшие реторты опять поднимают и вывешивают над фасовочной установкой, после открытия нижних разгрузочных отверстий — опорожняются.

Далее уголь проходит отсев от мелких фракций и пыли, фасуется, взвешивается и пакеты с углем зашиваются.

Упакованная продукция хранится на складе до дальнейшей отгрузки потребителям.

Освобожденные от угля реторты снова заполняются дровами и помещаются в сушильную камеру.

 

Смотрите также:

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.

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).

Технология производства древесного угля

Производство древесного угля

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.

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.

 

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

Глава 5 — Земляные ямы для производства древесного угля

Глава 5 — Земляные ямы для производства древесного угля



5. 1. Ямочный метод
5.2. Технические и стоимостные данные по добыче древесного угля


Использование земли в качестве защиты от кислорода и изоляции обугленной древесины от чрезмерной потери тепла — самая старая система карбонизации и, безусловно, восходит к истокам истории.Даже сегодня он, возможно, используется для производства большего количества древесный уголь, чем любой другой метод. Поэтому стоит внимательно изучить узнать его достоинства и недостатки. Очевидно, он сохраняет свое место, потому что его невысокой стоимости. Где бы ни росли деревья, обязательно должна быть земля, и это естественно что человечество обратилось к этому дешевому доступному негорючему материалу, как герметизирующему материал для ограждения обугленной древесины.

Есть два различных способа использования земляного барьера при производстве древесного угля: один — вырыть яму, положить туда дрова и засыпать яму выкопанной землей, чтобы запечатать камеру. Другой — засыпать землей холмик или груду дерева на земле (5, 12, 16, 19, 20, 21, 28). Земля образует необходимый газонепроницаемый изолирующий барьер, за которым может происходить карбонизация без утечки воздуха, что позволило бы древесному углю сгореть дотла. Оба метода, при умелом применении, могут дать хороший древесный уголь в пределах их технологических ограничений.


5.1.1. Изготовление уголь в миниатюрных ямах
5.1.2. Изготовление древесного угля в крупных карьерах


Для этого метода необходим слой глубокого грунта.Подходящие отложения мягких почву обычно можно найти по берегам ручья. Ямы можно сделать очень large, и цикл может длиться до трех месяцев (13, 31, 32). Капитал вложения минимальные; не более чем лопата, топор и коробка спичек требуется для. Но этот метод расточителен по ресурсам. Очень сложно контролировать циркуляцию газов в приямке. Большая часть дров сгорела в пепел, потому что в него попадает слишком много воздуха. Другая часть остается только частично карбонизированной, потому что он никогда должным образом не нагревался и не высыхал во время ожога. Кроме грубые колебания качества, есть колебания в летучих веществах, т. е. степень карбонизации в пределах допустимого древесного угля. Это потому, что в Карбонизация карьера начинается с одного конца и продвигается к другому. Следовательно, древесный уголь в начале горения, нагретый дольше, намного меньше в летучие вещества, чем уголь в конце.Для бытовых целей это не серьезная проблема, хотя это снижает общую урожайность, поскольку «жесткие» или перегоревший древесный уголь в конце обжига с его низким содержанием летучих веществ, высоким содержанием конечного углерода содержание, подразумевает низкий выход (теоретически около 30% 30%). Запись с переполнением за один конец неизбежен, чтобы сжечь заряд целиком.

Еще одна проблема, связанная с ямами, — это реабсорбция пиролизной кислоты через дождь, падающий на ямы. Пиролиновые кислоты имеют тенденцию конденсироваться в листве и земле, которые используются для покрытия ямы.Когда идет сильный дождь, они снова смываются и поглощаются древесным углем. Они вызывают гниение джутовых мешков, а при горении древесный уголь выделяет неприятный дым. Тем не менее, опытные операторы, использующие не слишком большие ямы, могут сделать древесный уголь отличного качества. (31). Низкие капитальные затраты на систему позволяют использовать ее там, где много древесины, а затраты на рабочую силу низкие.

Фото 6. Земляная печь для обжига на этапе загрузки. Обратите внимание на кругляк большого диаметра, который можно использовать. Гана.Фотография Лежена.

5.1.1. Изготовление угля в миниатюрных ямках

Небольшие ямы или ямы до кубического метра или около того полезны для производства небольшого количества древесного угля из небольшой, довольно сухой древесины. Этот метод применяется на уровне села, но, как правило, он слишком низок по производительности, чтобы поставлять большие объемы в коммерческих целях. Чтобы сжечь древесный уголь таким образом, сначала разжигают костер в яме и добавляют небольшое количество сухого топлива, чтобы разжечь сильный огонь. Чтобы заполнить яму, добавляют еще дров, огонь продолжает гореть.Поверх древесного топлива укладывают слой листьев толщиной около 20 см, а затем лопатой насыпают землю толщиной около 20 см. Яму оставляют для полной карбонизации, и ее можно открыть за два дня или меньше. При разгрузке ямы может потребоваться вода для предотвращения возгорания. Древесный уголь неоднороден по качеству, и, если используется мелкая древесина и кора, доля мелких частиц является чрезмерной. Иногда ямы покрывают листом старого кровельного железа, засыпанным землей, оставляя несколько небольших отверстий для выхода дыма и проникновения воздуха.

5.1.2. Изготовление древесного угля в больших ямах

Типичные ямы для угля большие, и сжигание происходит постепенно от одного конца до другого. Большие карьеры, производящие 6 и более тонн древесного угля за одно сжигание, трудно контролировать, но они более эффективны в использовании рабочей силы. Несколько меньшие имеют лучший воздушный поток и производят более однородный древесный уголь, но производительность ниже и использование рабочей силы менее эффективно.

На рисунке 2 показан большой карьер объемом около 30 м³.Он будет вмещать около 26 м³. Предпочтительно песчаный суглинок с достаточной глубиной. Требуется около трех человеко-дней, чтобы выкопать яму, и день, чтобы добавить каналы для освещения и дыма.

Рис. 2. Ямка для древесного угля 30 м³ — продольный разрез

Рис. 2. Яма для угля 30 м³ — вид сверху — без земного покрова

Яма загружается бревнами размером 2,4 м или меньше, который легко поместится в яме. Во время погрузки следует позаботиться о том, чтобы заполнить как можно больше зазоров между бревнами с помощью веток и небольших деревянных досок, чтобы повысить объемную эффективность.Большая длина древесины, которую можно загружать в ямы, означает, что раскряжевка топорами по-прежнему остается практичным методом для небольшого оператора без капитала. Тем не менее цепные пилы получили широкое распространение. Чтобы обеспечить надлежащий нагрев древесины для обугливания, горячий газ пропускают по дну ямы, помещая загрузку на решетку из бревен.

Фото. 7. Земляная яма при сжигании. Обратите внимание на стальные дымоходы и крышку, сделанную из стальных листов, подпружиненных между стойками.Стыки между листами заделывают землей. Гана. Фото. Лежен.

Сначала примерно пять бревен, обрезанных по ширине ямы, укладываются равномерно по длине; затем четыре бревна, каждое равной длине котлована, равномерно укладываются поверх первого слоя. Эта конструкция ямы поддерживает загрузку и все же позволяет горячим газам, когда яма освещена на одном конце, проходить под загрузкой, нагревая ее по мере продвижения к дымоходу на противоположном конце. Эти горячие газы, образующиеся при частичном сжигании загруженной древесины, медленно сушат землю и нагревают остальную древесину до точки обугливания, около 280 ° C.Затем происходит самопроизвольное разложение древесины с выделением тепла с образованием древесного угля. Одновременно производятся большие объемы водяного пара, уксусной и других кислот, метанола и смол. Они также передают свое тепло сушащейся древесной загрузке на пути к выпускному отверстию. Наконец, остатки древесины сушатся, нагреваются до точки карбонизации и превращаются в древесный уголь. Этап карбонизации может длиться от 20 до 30 дней и сопровождается заметным уменьшением объема древесной загрузки до 50-70% от ее первоначального объема.Земля, покрывающая яму, медленно опускается во время карбонизации, и любые образовавшиеся трещины или отверстия необходимо закрыть, чтобы предотвратить утечку воздуха. Существует опасность смертельного ожога для любого человека или животного, падающего или идущего по яме, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать этого.

Фото 8. Вентиляционные отверстия для шахтных печей могут быть деревянными в местах с рыхлой почвой, что позволяет избежать использования стали. Гана. Фотография Лежена.

Когда покрытие ямы опускается от одного конца до другого, ожог считается завершенным, отверстия закрываются и яме дают остыть, что может занять около 40 дней, в зависимости от погоды. После охлаждения яму открывают и выгружают древесный уголь, стараясь отделить его от земли, песка и частично обугленной древесины. Для этого пригодятся вилы и грабли.

Природа карбонизации в яме затрудняет получение однородной карбонизированной загрузки. Древесный уголь в конце обжига обычно имеет низкое содержание летучих веществ, а последний образовавшийся древесный уголь около дымохода имеет высокое содержание летучих веществ, так как он подвергался температурам карбонизации только в течение короткого времени. Кроме того, поскольку воздушный поток может быть неоднородным, в зарядке может быть значительный объем марок.Хотя бренды могут быть восстановлены и переработаны, они неэффективны в работе.

Используются ямы меньшего размера, чем показано на рис. 2. Типичная небольшая яма может иметь размеры 3 м в длину, 1,2 м в ширину и 1,2 м в глубину. Длина загружаемой древесины составляет около одного метра, и, как и в большой печи, промежутки между большими бревнами должны быть тщательно перекрыты небольшими кусками древесины, чтобы повысить эффективность загрузки и предотвратить неравномерное направление газа от одного конца к другому, ведущего к другому. продукции «брендов».

Фото. 9. Ямная печь для обжига композитной стали и земли. Обратите внимание, что дымовые трубы закапываются в землю и используется вид дров. Гана. Фото. Лежен.

Следующие технические и стоимостные данные приведены для производства древесного угля системой больших карьеров в Гайане, где этот процесс эксплуатировался на коммерческом уровне в течение многих лет. Годовое производство сильно различается. Пиковая добыча составляла около 6000 тонн в год в 1950-х годах.

На основе данных, собранных в полевых условиях, и обсуждений с людьми, которые работали с этим методом в течение многих лет, дается следующая оценка для одного человека или бригады из пяти человек, работающих с одной шахтой.Значения указаны в днях / на человека / на карьер.

Размер котлована:

Длина 6 м x 2,70 ширина x глубина точки освещения 1,20 м x крайняя глубина напротив 2,40 м:
Номинальный объем = 29 м³
Реальный полезный объем = 26 м³

Время работы:

— закопать в мягкий песок

3. 0 человеко-дней

— для подготовки входных и выходных каналов циркуляции воздуха

1.0 человеко-дней

— валка-раскряжевка топором, транспортировка дров и упаковки (длина дров 2,40 м (8 футов))

14.0 человеко-дней

— для обрезки куста и засыпки дров (толщина куста 3 см)

2,0 человеко-дня

— засыпать песком 30 см

1. 0 человеко-дней

— для подготовки песка и кольев вокруг карьера

0.5 человеко-дней

— для разгрузки древесного угля

1,0 человеко-дней

22,5 человеко-дней

Время процесса

— карбонизация

20. 0 человеко-дней

— охлаждение (зависит от погоды, 30 дней в дождливую погоду, 50 дней в сухую) средний

40,0 человеко-дней

60,0 человеко-дней

На практике эту яму готовит бригада из пяти человек.Эта бригада может производить 1,5 ямы в неделю (7 дней), работая топором и лопатой, что равно 23 дням на человека на яму. К этому значению необходимо добавить еще 8 человеко-дней. Это сделано для того, чтобы обеспечить процесс карбонизации в течение 60 дней. Таким образом, общее количество человеко-дней на карьер составляет около 31. Средняя производительность карьера составляет 6,0 т. Номинальный объем печи 29 м³. Полезная емкость 90%, поэтому реальный используемый объем составляет 26 м³. При загрузке котлована тяжелой древесиной 1000–1100 кг / м³ общая возможная загрузка составит 27–28 тонн.При соотношении топливной древесины: древесного угля 4,5 к 1 можно получить 6 т на сжигание при 82-дневном цикле. Возможны три сжигания в год, что дает годовой объем производства 18 тонн. Это производство требует 31 человеко-дня на карьер x 3 = 93 человеко-дня в год.

Если, скажем, 10 000 тонн древесного угля должны производиться в год, то 10 000/6 = 1 666 ям должны сжигаться в год. На каждую сжигаемую яму требуется 31 человеко-день, в результате чего общее количество человеко-дней составляет 1 666 x 31 = 51 646 человеко-дней.

Себестоимость производства 10 000 тонн в год

Точная стоимость зависит от того, как можно организовать рабочую силу, при продолжительности цикла работы в карьере, которая составляет 82 дня.Если 5 человек будут непрерывно копать, засыпать, осветить и разгрузить, то количество ям, которые можно сделать и разгрузить за год, будет следующим:

Количество доступных дней в году = 365 — 82 = 283, скажем, 280 дней с момента начала работы карьеров после 280 дня примерно не будут выгружены в этом году, и их добыча не будет засчитана. Таким образом, предполагается, что годовой рабочий день составит 280 рабочих дней, при этом рабочая сила будет работать круглый год. После 280 дня питы не начинаются.

5 человек могут производить за 1.5 карьеров каждые 7 дней за 280 дней 280/7 x 1,5 = 60 карьеров каждая дает 6 тонн древесного угля: годовое производство на бригаду = 360 тонн

Работа горелок составляет 8 человеко-дней на одну шахту. Для 60 ям требуется 60 x 8 = 480 человеко-дней, т.е. примерно 2 человека работают в течение года.

Предполагается номинальная чистая заработная плата без накладных расходов в размере 10,00 долларов США в день.

Строителей карьера 5 человек x 360 дней x 10 долларов США =

18 000 долл. США

Горелки 2 человека x 360 x 10 $ =

7,200

25 200 долл. США

Стоимость за тонну = 25 200/360 =

70,00 долларов США

Для производства примерно 10 000 тонн в год потребуется 28 бригад в каждой по 5 строителей и 2 горелки.

Всего = 196 человек и 1 680 ям необходимо вырывать и сжигать каждый год.

Эти расчеты предполагают совершенную организацию и не учитывают накладные расходы на рабочую силу или прибыль. Указанная стоимость указана за складированный древесный уголь для транспортировки сбоку от печи.


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

Введение

Мировое производство древесного угля за последние 50 лет утроилось 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; d’Agostino et al., 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 может производиться без постоянной вырубки 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), согласно которому деградация лесов 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 этом районе.

Устойчивое производство древесного угля требует, чтобы владельцы естественных лесных массивов поддерживали лесной покров с течением 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 лесозаготовок, 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). Напротив, 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 вблизи 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, излагающими 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 преимущества 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, которых 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 обновляем предыдущие анализы, добавляя Национальную энергетическую политику 2015 г. (URT, 2015b) и проект Национальной лесной политики 2014 г. (URT, 2014), а также расширяя объем анализа, чтобы рассмотреть 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 массивами, 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, составляла 6,9 ± 2,3%, при этом самая высокая доля приходилась 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, в которых происходят 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», когда 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. Связи между лесным покровом и гидрологией района сложны и варьируются 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, находящегося ниже по течению, особенно для орошаемых земель. С изменением климата риски для сельскохозяйственного производства из-за колебаний стока в засушливый сезон, вероятно, возрастут с увеличением продолжительности и засушливости сезона, прогнозируемого некоторыми климатическими моделями для частей Африки, включая части Танзании (de Wit and Stankiewicz, 2006; Watkiss и др., 2011). Таким образом, политика, поощряющая стимулы к сохранению лесного покрова, в том числе устойчивого использования древесного угля, также может способствовать сохранению ирригации 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 городских домохозяйств от древесного угля, высокого потенциала для увеличения устойчивого производства древесного угля с учетом обширных лесных массивов в стране, а также из-за того, что авторы знакомы 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 с целью 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. Обзор Танзанийских политических документов.

Рассматривая содержание политики, мы сосредоточили внимание в первую очередь на стадии формулирования политики и принятия решений политического цикла 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, формулирование 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. На самом деле эти шаги часто совпадают, особенно если смотреть на 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 его полезной основой для размещения наших исследований.

Результаты

Видение развития Танзании как определяющий фактор отраслевой политики

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, достижение надлежащего управления через верховенство закона и развитие сильной и конкурентоспособной экономики » (URT, 1999).

С точки зрения экономического развития, предполагается, что к 2025 году « Экономика будет преобразована из низкопроизводительной сельскохозяйственной экономики в полуиндустриализованную… » Что касается экономических целей, в Видении говорится, что к 2025 году 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 утрате 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« 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 уровня. 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 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», чем древесный уголь, и предоставляет наиболее полное руководство, включая цели политики « минимизировать потребление древесного топлива и развивать альтернативные источники энергии и энергоэффективность древесного топлива. и содействовать 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, леса и воды, не включают разделы, посвященные 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 переключении видов топлива иллюстрируется миссией 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 энергетической политики 1992 и 2003 годов тем, что исключает любую цель, связанную с устойчивым производством древесного топлива, за исключением контекста 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 включены в Национальную энергетическую политику 2015 года (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 увеличения 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, в котором: « 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 г. (URT, 1998), пересматривается с 2008 г., когда нулевой проект был разослан заинтересованным сторонам для комментариев, еще один проект был разослан для комментариев в 2014 г., а комитет был сформирован для доработки политики в 2017 г. 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 политика 2014 г. представлена ​​в виде проекта, она актуальна как указание на рассматриваемое направление политики.

Четыре основные цели политики 1998 года включают цель: «Обеспечить устойчивое предложение лесной продукции 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 «усиление 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 управление лесным хозяйством на уровне общин, 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), включая 2,4 миллиона га лесов и лесов, однако до 2012 года ни один из них не включил устойчивое производство древесного угля в свои планы управления.Частично это можно объяснить 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 масштабирования масштабов распространения лесов на другие сельские земли.

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 и 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 лесного сектора, 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 снижения уровня бедности за счет увеличения объемов конкурентоспособной продукции растениеводства» (URT, 2013a).Акцент на преобразовании сельского хозяйства от традиционного производства сельскохозяйственных культур для натурального хозяйства к более интенсивной, коммерциализированной системе согласуется с Национальным видением развития. Национальная политика в области сельского хозяйства гласит, 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 лесных угодий» 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).

Национальная сельскохозяйственная политика неявно способствует изменению землепользования с лесных земель на сельское хозяйство, а также ставит цель увеличить площадь 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 в рамках сквозных вопросов, 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 намеренно 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 лесом и водой 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 м 3 на человека в год на 1200 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 энергоноситель. Политика тогда 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 которому нет места в модели современности, предусмотренной для страны.Отсутствие политической цели или заявления об устойчивом производстве древесного угля из Национальной энергетической политики 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 к 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 лица, определяющие политику, 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 его недооценивают 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 требований к земле, рабочей силе и чистому первичному производству, он не считается культурой в сельскохозяйственной политике и недооценивается при компромиссах в землепользовании. 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.Поэтому 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 в рамках CBFM значительная часть является слишком экологически уязвимой, чтобы подходить для производства древесного угля, особенно с учетом тенденции проектов CBFM 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 сельской земле, 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 подчеркивалось различными авторами (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 политически 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 полезных ископаемых при формулировании Политики в области природного газа и Национальной энергетической политики. .Хотя некоторые организации гражданского общества, включая Группу по охране 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, заинтересованных в древесном угле, способствовал тому, что в Национальной энергетической политике особое внимание уделяется ископаемым видам топлива и производству электроэнергии.

В обзоре определены 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 землепользования, а также сельскохозяйственной политикой, направленной на расширение сельскохозяйственных угодий. Если лесные угодья 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 способствуют устойчивому управлению естественными лесами и сокращению объемов деятельности, обусловленной сельским хозяйством. 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 в 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. Нац. 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 эффективному 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.05107

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. Наука 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., Верко, 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 удвоилось в 20 веке. 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 Презентация министра энергетики и полезных ископаемых 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). Возможна ли энергетическая политика в странах Африки 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 / 03011402714

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., Инграм, 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 лесных угодьях , 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 Танзании . 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 . Примечание о политике. Отдел окружающей среды и природных ресурсов Африканского региона.

Янов Д. (2007). «Качественно-интерпретирующие методы в исследовании политики», в справочнике по анализу государственной политики: теория, политика и методы , ред. Ф.Фишер, Г. Дж. Миллер и М. С. Сидн (Бока-Ратон, Флорида: CRC Press), 405–416.

Google Scholar

Зулу, Л. К., Ричардсон, Р. Б. (2013). Древесный уголь, средства к существованию и сокращение бедности: данные из Африки к югу от Сахары. Energy Sus. Dev. 17, 127–137. DOI: 10.1016 / j.esd.2012.07.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Производство древесного угля — Appropedia: Вики по вопросам устойчивости

В этой статье рассказывается о производстве древесного угля .Существует несколько методов обработки древесных остатков, чтобы сделать их более чистыми и простыми в использовании, а также их легче транспортировать. Наиболее распространено производство древесного угля.

Здесь стоит упомянуть, что преобразование древесного топлива в древесный уголь не увеличивает содержание энергии в топливе — фактически содержание энергии снижается. Древесный уголь часто производится в сельской местности и перевозится для использования в городских районах.

Температура пиролиза, по-видимому, является критическим фактором, определяющим выход полукокса отвыход энергии (компромисс). Разрабатываются установки гибкого пиролиза, которые могут быть настроены либо на выход угля, либо на выход газификации. Сухая биомасса может быть подвергнута пиролизу при нормальном атмосферном давлении. Для влажной биомассы может потребоваться пиролиз при более высоком давлении («сверхкритическом»), что потребует более сложной технической установки.

Когда в качестве сырья используются большие куски древесины, древесный уголь может потребоваться измельчить перед использованием (будьте осторожны: взрыв угольной пыли!). Многие виды сельскохозяйственного сырья и опавшие листья не нужно измельчать в порошок, но они сами легко распадаются на более мелкие кусочки.Для получения информации о мелкомасштабном садоводстве, пожалуйста, обратитесь к FAQ по садоводству с помощью Biochar, отличному ресурсу.

Древесный уголь можно приготовить в различных печах.

Изображение 1: Традиционная земляная печь для производства древесного угля Изображение 2: Обжиговая печь на древесном угле, Кения © Heinz Muller / Practical Action Image 3 Улучшенная печь для обжига древесного угля найдена в Бразилии, Судане и Малави

Процесс можно описать, рассматривая процесс сгорания, рассмотренный выше. Древесина нагревается в отсутствие достаточного количества кислорода, что означает невозможность полного сгорания.Это позволяет происходить пиролизу, удаляя летучие газы и оставляя углерод или древесный уголь. Удаление влаги означает, что древесный уголь имеет гораздо более высокое удельное энергосодержание, чем древесина. Другие остатки биомассы, такие как стебли проса или кукурузные початки, также могут быть преобразованы в древесный уголь.

Древесный уголь производится в печи или яме. Типичная традиционная печь для обжига земли (см. Изображение 1) будет содержать топливо для карбонизации, которое складывается в стопку и покрывается слоем листьев и земли.После начала процесса сгорания печь герметизируют, и только после завершения процесса и охлаждения древесный уголь может быть удален.

Простое усовершенствование традиционной печи также показано на рисунке 3. Дымоход и воздуховоды позволяют создать сложную систему циркуляции газа и тепла, а при очень небольших капитальных вложениях достигается значительное увеличение производительности.

Традиционный метод в Великобритании использовал зажим, который сам по себе уже является относительно продвинутой печью, которая, тем не менее, может быть изготовлена ​​на месте.По сути, это груда деревянных бревен (например, выдержанного дуба), прислоненная к дымоходу (бревна кладутся по кругу). Дымоход состоит из 4 деревянных кольев, удерживаемых веревкой. Бревна полностью засыпаны землей и соломой, поэтому воздух не проникает внутрь. Его нужно зажечь, заправив горящее топливо в дымоход; поленья горят очень медленно (холодный огонь) и превращаются в древесный уголь за 5 дней горения. Если почвенное покрытие порвалось (потрескалось) из-за пожара, на трещины закладывают дополнительный грунт.По окончании горения дымоход перекрывается для предотвращения попадания воздуха. [3] Современные методы используют герметичный металлический контейнер, так как за ним не нужно следить, чтобы огонь не пробил покрытие.

Самодельная печь для обжига древесного угля из масляного барабана

Можно сделать несколько (относительно недорогих) печей для обжига древесного угля, которые можно использовать для производства древесного угля / см. Проекты на Biochar-international стр. 1 и стр. 2. Для большинства из них требуются по крайней мере некоторые детали, которые нельзя найти в естественной среде (т. Е. металлические части).С другой стороны, такие детали обычно служат дольше и могут быть более эффективными. Существуют также очень простые конструкции, состоящие всего из нескольких металлических частей (например, 2 бочек), см. Низкотехнологичную печь для обжига в Лэнгли Исследовательского центра НАСА.

Угроза и уменьшение опасности для здоровья и окружающей среды от производства древесного угля в Нигерии

Факторы, влияющие на производство и использование древесного угля в Нигерии.

Бедность обсуждается следующим образом. Рост уровня бедности среди нигерийцев приводит к увеличению производства и использования древесного угля.Хотя для всех сельских жителей очень важно использовать улучшенную энергию для приготовления пищи и обогрева, у них нет финансовых средств для покупки керосина, который является альтернативой. В основном они используют древесный уголь, который дешев и доступен, но представляет серьезную опасность для окружающей среды. Длительный период созревания сельскохозяйственных продуктов в отличие от производства древесного угля, который занимает менее двух или трех недель. Таким образом, сельские жители предпочитают использовать его в качестве альтернативного источника дохода по сравнению с другими видами деятельности, приносящей доход в сельском хозяйстве.

Отсутствие работы может стимулировать массовый переход сельских жителей к производству древесного угля. Отсутствие возможностей трудоустройства, особенно оплачиваемого, побуждает сельских жителей участвовать в производстве древесного угля в качестве альтернативного источника занятости. Текущий экономический спад в стране сделал возможным увольнение как рядовых, так и рядовых сотрудников в наших различных отраслях. Кроме того, городская реабилитация вынуждает большинство мотоциклистов переезжать в сельские районы. Это делает производство древесного угля альтернативным источником занятости.

Отсутствие осведомленности о воздействии производства древесного угля на окружающую среду является серьезной проблемой. Большинство сельских жителей не осведомлены о негативных последствиях производства древесного угля для окружающей среды, что, в свою очередь, приводит к изменению климата. Бедность и уровень образования, среди прочего, также влияют на осознание негативного воздействия производства древесного угля на окружающую среду. Поскольку каждый сельский житель стремится получить средства для выживания, его не беспокоят последствия своих действий.

Недостаток основных благоустройств в сельской местности может спровоцировать производство древесного угля. Сельские жители обычно зависят от правительства в удовлетворении своих основных человеческих потребностей, таких как электричество, газ для приготовления пищи и тому подобное, в их владениях. Неспособность правительства обеспечить такие элементарные удобства приводит к высокому производству и потреблению древесного угля как предполагаемого хорошего источника энергии для приготовления пищи и обогрева. Таким образом, объем производства древесного угля в Нигерии составляет 4022763 тонны в год (World Bank 2011).

Отсутствие надлежащей реализации и обеспечения соблюдения «сменяющим друг друга правительством» может повлиять на нашу среду. В Нигерии существует хорошая политика в отношении лесного хозяйства и смежных вопросов. К сожалению, смена правительства и потеря фокуса часто препятствуют их эффективному осуществлению. Иногда отсутствуют оценочные единицы для обеспечения строгого выполнения. Фокус сменяющего друг друга правительства всегда отличается от одного к другому. Однако, независимо от их различных интересов, ожидается, что каждое правительство сосредоточит внимание на процессе смягчения последствий адаптации к изменению климата.

Промышленная революция: до открытия нефти в Нигерии сельское хозяйство было основным занятием около 70% населения Нигерии, при этом у большинства фермеров было менее 1 га сельскохозяйственных угодий. С приходом индустриализации земли постоянно расчищают. Таким образом, деревья вырубают и используют для производства древесного угля.

Высокая стоимость сельскохозяйственных ресурсов может также увеличить количество производителей древесного угля. Некоторым сельским жителям не хватает покупательной способности для сельскохозяйственного инвентаря. В результате они рассматривают производство древесного угля как дешевое средство самообеспечения, когда затраты на сельское хозяйство высоки.

Почему усилия по очистке производства древесного угля в странах Африки к югу от Сахары не работают

Древесный уголь является важным источником внутреннего топлива во многих странах Африки к югу от Сахары. В целом регион производит 65% древесного угля в мире, при этом Нигерия, Эфиопия и Гана входят в тройку крупнейших производителей. В угольной отрасли в регионе занято около 40 миллионов человек. Мелкие фермеры несут ответственность за большую часть производства древесного угля, и это важная подстраховка для большинства производителей.

В среднем человек в Африке к югу от Сахары потребляет 0,69 кубометра древесного угля в год. Это в 2,5 раза больше, чем количество древесного топлива, потребляемого среднестатистическим человеком в мире.

Производство древесного угля включает сжигание древесины в анаэробных условиях — когда поступает слишком много кислорода, древесина превращается в золу. Как правило, производственная технология — обжиговые печи, используемые мелкими землевладельцами — не может должным образом регулировать подачу кислорода, что приводит к неэффективности. Проще говоря, они используют больше древесины для производства небольшого количества древесного угля и выделяют больше выбросов по сравнению с новыми технологиями карбонизации.

В результате производство древесного угля является одним из основных факторов деградации саванн и лесов в Африке к югу от Сахары.

Тем не менее, спрос на древесный уголь растет. Это привело к попыткам правительства формализовать сектор. Один из таких шагов — привлечение инвестиций от крупных компаний. Например, в Гане правительство сдает лесные участки в аренду частным компаниям для производства древесины на плантациях для переработки в древесный уголь. Еще один шаг — введение карательной политики.Например, в Малави штат запрещает мелким фермерам производить древесный уголь без разрешения, а несоблюдение этих требований приводит к штрафам и тюремному заключению сроком до десяти лет.

Я провел обзор производства древесного угля и последних событий в Африке к югу от Сахары.

Неясно, решает ли формализация проблемы на низовом уровне. Для перехода угольной отрасли к устойчивости я выступаю за принятие комплексных подходов, которые уделяют внимание социальным потребностям участников при решении экологических проблем.Желательно, чтобы это делалось под лозунгом «углеродно-нейтральный древесный уголь».

Усилия по формализации отрасли

В последние годы многие страны, включая Гану и Малави, пытались формализовать сектор древесного угля.

Причины, по которым они поступили так, были разными, в том числе желание:

  • увеличить поступления от древесного угля правительствам штатов за счет налогов, и

  • снижает предполагаемое воздействие производства древесного угля на окружающую среду.

Последствия этих усилий оспариваются.

Например, в Гане, стремясь содействовать устойчивому производству древесного угля, правительство позволило иностранным инвесторам приобрести большие участки плодородных земель для производства древесины.

В результате многие мелкие землевладельцы были вынуждены покинуть свои земли и средства производства.

Неясна и идея введения налогов. Например, в Гане правительство ввело налоги для мелких производителей древесного угля, не имея четкого плана, каким образом эти налоги приведут к дезинфекции древесного угля или поддержат развитие сельской местности.

Малави ввела полный запрет на производство древесного угля без разрешений. Это лишило мелких землевладельцев решающей системы защиты, в результате чего они оказались в бедности.

В дополнение к тому факту, что многие меры вмешательства не сработали, также стало ясно, что мелкие землевладельцы используют несколько стратегий для подрыва санкций, введенных правительством штата. К ним относятся использование незаконных средств для перевозки древесного угля и дача взяток правоохранительным органам. Кения — одна из стран, где это происходит.

Существует также множество свидетельств того, что запреты, такие как запрет на производство и транспортировку древесного угля, не работают во многих странах региона из-за слабости институтов.

Учитывая, что текущий путь к формализации терпит неудачу, какие альтернативы могут принять правительства?

Очистка угольного сектора

Желательно сделать сектор древесного угля менее углеродоемким. Но нынешние пути, выбранные различными правительствами, не являются устойчивыми, потому что они лишают многих бедных фермеров средств к существованию.

Я определяю ряд шагов, которые можно было бы предпринять.

Во-первых, национальным правительствам необходимо признать и улучшить нынешнюю роль традиционных лидеров в выделении деревьев для производства древесного угля в сельской местности. Такой подход существует уже несколько десятилетий в странах, в том числе в Гане.

У него есть недостатки. Например, нет надлежащей ответственности за то, как традиционные лидеры применяют доходы, полученные от распределения лесных ресурсов. Тем не менее, он помог сохранить популяцию ценных пород деревьев в саванне, включая дерево ши ( Vitellaria paradoxa ) и дерево африканского рожкового дерева ( Parkia biglobosa ) в Гане.

Во-вторых, правительствам необходимо инвестировать в сельскую местность, повышая осведомленность и содействуя предприятиям и ассоциациям, занимающимся производством зеленого угля. Таким образом, мелкие фермеры могли производить древесный уголь из экологически чистых лесных участков, которые собираются в ротации.

Также необходимо предпринять усилия для решения некоторых структурных проблем в цепочке поставок древесного угля, включая неравномерное распределение прибыли между торговцами и торговцами. Создание кооперативов могло бы способствовать укреплению позиций мелких производителей древесного угля на переговорах.

Наконец, улучшение производства древесного угля на низовом уровне позволит правительствам региона задействовать растущий мировой спрос на экологически чистый древесный уголь на международных рынках, одновременно способствуя смягчению последствий изменения климата.

Зеленый древесный уголь — Производство и переработка, Профили компаний, Технологии, Заявки, Патенты, Консультанты, Отчеты, Рынок

  • Зеленый уголь экономичная форма альтернативного топлива для домашнего приготовления и промышленных потребности.Это более жизнеспособная альтернатива приготовлению пищи на основе сжиженного нефтяного газа. Это компактное твердое топливо и на самом деле не зеленого цвета. Его имя происходит от его источника, а не от его внешнего вида. Это продукт различные «травяные» или целлюлозные материалы и ферменты, обработанные и спрессованный в цельные части, как обычные древесный уголь.
  • Древесный уголь твердый остаток, оставшийся при «карбонизации» или «пиролизе» древесины в условиях контролируемые условия в замкнутом пространстве, таком как угольная печь.Контроль осуществляется над поступлением воздуха во время пиролиза или карбонизации процесс так, чтобы дерево не просто сгорело дотла, как в обычный огонь, но химически разлагается с образованием древесный уголь.
  • Брикетирование или уплотнение используется для улучшения характеристик материалов для транспорт и использование в качестве источника энергии. Сырье: опилки, сыпучие пожнивные остатки и древесный уголь.
  • Уголь ракушка производится путем сжигания скорлупы полностью созревших орехов в ограниченном количестве подача воздуха достаточна только для карбонизации, но не для полной разрушение.
  • В Индии в среднем выход традиционным способом составил 35 кг древесного угля. из 1000 целых скорлупок или около 30 000 целых скорлупок дает 1 тонну древесный уголь.
  • Характеристики древесного угля (кусковой, брикетный или экструдированный) широко варьируются от продукта к продукту.Таким образом, стереотипы являются распространенным заблуждением. любой уголь, скажем, какой горит сильнее и т. д.
  • Один из самых важные исторические применения древесного угля в качестве составной части пороха. Он также используется в металлургических операциях в качестве восстановителя. агента, но его применение было уменьшено введением кокс, мелкий антрацит и др.
  • Древесный уголь из зеленых отходов имеет потенциал для использования на дорогостоящих рынках и продажи в качестве барбекю топливо, поправка на почву, средство для улучшения пищеварения, для стали или металла производство и производство активированного угля, используемого для очистки вода.
  • Рынки в Цементный город: Ксипаманин, Центральный Базар, Мафалала, Джанет, Малхангален. дей Пово и Урбанисакао. Меркадо Ксипаманин — самый крупный древесный уголь рынок; здесь расположено около 70 розничных торговцев древесным углем. На другом рынков, количество розничных торговцев колеблется от 15 до 35.
  • В настоящее время более 60% заводов по брикетированию расположены в штатах Гуджарат, Пенджаб и Тамил Наду, около 30% заводов расположены в Уттар-Прадеше, Махараштра и Карнатака и отдых в Мадхья-Прадеше и Андхре Прадеш.
Общие
  • Биотопливо
  • Энергетические свойства древесина
  • уголь
  • уголь Информация
  • Уголь как художник материал
  • Данные по безопасности материалов Лист- Sta Green Horticulture Charcoal

Производство и Обработка

  • Изготовление древесного угля
  • уголь Производство
  • На основе быстрого пиролиза Биоперерабатывающие заводы
  • Пиролиз И Газификация
  • Производство древесного угля, рассеяние и осаждение
  • Термическая утилизация CCA Обработанная древесина
  • Летучие органические вещества выбросы от перегонки и пиролиза растительности
  • Черный щелок восстановление
  • Улучшенный уголь Система производства
  • уголь Изготовление —
    Пиролизные газовые горелки

Профиль компании и завод Детали

  • Mapecon
  • Chardust Ltd
  • Топливные брикеты Завод-изготовитель
  • Брикетирование из биомассы Завод
  • Rapid Thermal (Быстрая термическая обработка) Обработка
  • Интегрированная древесина Обработка
  • Сырье для карбонизация
  • Намибия древесный уголь Отрасли промышленности
  • Hawaii Natural Energy Институт
  • Четыре сезона Топливо

Консультанты

  • Полная торговля Международные консультанты
  • BioQuest HB
  • Cynergin Консультанты ООО
  • Эксперт Консультации и Услуги свидетелей-экспертов
  • Химическая промышленность Консультант
  • Dity Business Консультант
  • Лес Консультант
Технологии
  • Производство древесного угля Технология
  • Новое видение Лесное хозяйство с добавленной стоимостью
  • Мгновенная карбонизация кукурузный початок древесный уголь
  • Технологии для Производство и использование древесного угля
  • Угольная печь Sazawa Разработан для эффективного использования древесного угля
  • Промышленный уголь Технологии изготовления

Патент

  • Аппаратура и процесс Для производства древесного угля из дерева
  • Брикет, содержащий ароматические гранулы
  • Методы Аппараты и Вращающиеся печи для непрерывного производства Caerbon-Rich Древесный уголь
  • Подготовка к низкому активный уголь с хромом, пропитанный сублимационной сушкой
  • Процесс изготовления древесины Древесный уголь
  • Способ и устройство для производства древесного угля пиролизом
Приложения
  • Возобновляемое связующее для Производство углеродных электродов
  • Использование древесного угля
  • Древесный уголь как потенциал Инструмент для восстановления земель и водных ресурсов
  • Использование древесного угля в Япония
  • Описание Продукт и его использование
  • Новый взгляд на старое Средство — Уголь

Пр.

  • Зеленый уголь
  • Изготовление древесного угля и Сохранение древесины
  • Древесный уголь Топливо из Багасса
  • Устойчивое развитие Критерии для лесных проектов, работающих на углеродных рынках
  • Биорегиональный
  • скорлупа кокоса Древесный уголь

Поставщики и Покупатели

  • Бамбуковый уголь производители, поставщики
  • уголь Поставщики
  • Древесный уголь Поставщики
  • Поставщики древесного угля в Саффолк
  • уголь Tradeleads
  • Уголь и древесный уголь Список компаний
  • Уголь из скорлупы кокоса- Поставщики
  • Глобальные экспортеры и Производители
  • Tradeleads
  • Импортеры древесного угля из кокосовой скорлупы на юге Корея
  • Покупка древесного угля Лиды

Рынок

  • Зеленые отходы на древесный уголь и энергия
  • Рынки химикатов из пиролизного масла
  • Пиролиз пальмового масла Остатки в Малайзии
  • Древесный уголь попадает в топливо зеленый свет
  • Зеленый уголь новый вариант для потребителей, заботящихся об окружающей среде в Бразилии
  • Логистика древесного угля производство
  • Воздействие на окружающую среду Оценка системы производства и использования древесного угля в Замбия
  • Производство древесного угля Процесс
  • Дрова и уголь Торговля и будущие тенденции
  • Уголь In Камбоджа
  • Переработка зеленых отходов для заправки есть UH видеть зеленый
  • Производство древесного угля и использование в Африке
  • Возможности для бизнеса- Изготовление древесного угля
  • Использование древесного угля в Камбоджа
  • Изготовление древесного угля из Палочки для еды Bamboo, Лампанг, Таиланд

Отчет

  • Производство древесного угля и Маркетинговый отчет
  • Преобразование древесных отходов в возобновляемые источники энергии
  • Энергия От Биомасса
  • Годовой отчет 2004-05
  • Отчет о миссии
  • Международный семинар По брикетированию биомассы

Заказать компакт-диск Сегодня

TN # 76 Производство древесного угля в 200-литровых горизонтальных барабанных печах

До недавнего времени дрова считались само собой разумеющимся в северном Таиланде.Обладая обширными лесами, полными многих видов деревьев, горные домохозяйства могли позволить себе быть разборчивыми в отношении древесины, которую они использовали для приготовления пищи.

Однако в последние годы все больше и больше сообществ сталкиваются с ограничением доступа к лесной продукции из-за создания национальных парков. Во многих районах обезлесение, вызванное сельскохозяйственной деятельностью, например вторжение крупных плантаций, также приводит к ограничению доступа к дровам.

В горных районах коммерческие виды топлива для приготовления пищи, такие как пропан, недоступны или недоступны по цене.Имея ограниченные возможности, сообщества и организации развития начали рассматривать альтернативные виды топлива.

The Upland Holistic Development Project (www.uhdp.org), тайский филиал Plant with Purpose (https://www.plantwithpurpose.org/), изучает альтернативные виды топлива для приготовления пищи. Печи с биогазом и газификатором выглядят многообещающе, но сотрудники UHDP отметили, что многие из их целевых сообществ не готовы принять эти конкретные подходы, частично из-за стоимости материалов и оборудования.

Древесный уголь — третье оцениваемое альтернативное топливо для приготовления пищи. Потенциальный переход на древесный уголь не слишком радикален, поскольку местные семьи уже хорошо осведомлены о топливе. Небольшие «ведерчатые» кухонные плиты, любимые семьями горных племен, обычно доступны по цене и могут вместить как дрова, так и древесный уголь. Эти печи в среднем составляют 300 бат (текущий обмен составляет 29 тайских бат за 1 доллар США).

Вариант с древесным углем

Но как теплотворная способность древесного угля соотносится с дровами? Согласно статье Дж.Д. Кейта, региональный специалист по лесному хозяйству ФАО, теплотворная способность древесины обычно составляет около 3500 ккал / кг для зеленой древесины и от 4500 до 4770 ккал / кг для сухой древесины. Однако древесный уголь имеет теплотворную способность около 7500 ккал / кг. Кейта далее заявляет: «Хотя карбонизация вызывает потерю энергии, производимый древесный уголь дает более высокий выход при использовании, чем древесина. Таким образом, выход тепловой энергии из дерева составляет в среднем 8 процентов, а с популярной африканской печью с тремя камнями может даже снизиться до 5 процентов. Древесный уголь имеет выход тепловой энергии около 28 процентов (Unasylva, No.157-158) ».

Энергия из биомассы (биологических или возобновляемых источников) включает прямое древесное топливо, такое как дрова и древесный уголь, и играет важную роль во всем развивающемся мире. Почти две трети населения Азиатско-Тихоокеанского региона проживает в сельских районах, и среди них традиционная биомасса остается наиболее важным источником энергии (Gumartini, p.16). Хотя прогнозы до 2020 года показывают общую тенденцию к снижению потребления древесного топлива в регионе, ожидается, что для древесного угля будет наблюдаться тенденция к увеличению.По словам Гумартини, растущее использование древесного угля связано с увеличением доходов и урбанизацией (стр. 19).

Киттичай Сумпансинкор, технический специалист UHDP, ответственный за полевые исследования и разработки, заявляет, что для того, чтобы древесный уголь был легко принят семьями, работающими в сфере внимания проекта, он должен быть доступным, недорогим, простым в использовании и хорошего качества. На севере Таиланда, хотя потребление композитного древесного угля (изготовленного из обугленных, спрессованных древесных заполнителей) растет, по-прежнему распространен традиционный кусковой древесный уголь, производимый из древесины личи ( Litchi chinensis ) и лонган ( Dimocarpus longan ). деревья, а также избранные лесные породы.

Стоимость кускового древесного угля хорошего качества в настоящее время составляет в среднем 13 бат за кг. Со-директор UHDP, Джамлонг Поукхэм, оценивает расходы на приготовление каждой домашней еды примерно до 4,40 тайских батов. Эта стоимость потенциально составляет до 400 бат в месяц. Поскольку ежемесячный доход домохозяйств в сфере деятельности UHDP редко превышает 4000 бат (138 долларов США), такие расходы на топливо для приготовления пищи превышают сумму, которую готовы платить большинство семей. Также трудно доставить достаточное количество древесного угля в отдаленные горные районы.

Горизонтальные барабанные угольные печи емкостью 200 литров

В ответ на эти вызовы UHDP и партнеры изучают возможность использования 200-литровых горизонтальных барабанных угольных печей. Персонал проекта и раньше был знаком с этой технологией, но только на Азиатской сельскохозяйственной конференции ECHO в Чиангмае в 2009 году они были ознакомлены с технической информацией о барабанных печах, производимых Ассоциацией соответствующих технологий (ATA; http: // www.ata.or.th/th/index.php). Информативное руководство на тайском языке (คู่มือ เตา เผา ถ่าน 200 ลิตร) содержит множество фотографий и иллюстраций, а также подробно описывает сборку таких печей и то, как они используются для производства древесного угля.

По словам Киттичай Сампансинкор, горизонтальная барабанная печь объемом 200 литров эффективна, проста в сборке и подходит для производства древесного угля в домашних условиях. Он способен превращать даже небольшие ветки и сельскохозяйственные остатки в древесный уголь, а также дает древесного уксуса , побочного продукта, используемого в сельском хозяйстве (см. Сопроводительную историю).

Ниже приводится разбивка материалов и затрат на пробную установку UHDP:

Материалы Затраты
• 200-литровая бочка 400 тайских бат
• Асбестовая труба длиной 1 м и шириной 4 дюйма * для дымохода 100 бат
• Асбестовое соединение шириной 90º, 4 дюйма 50 бат
• Оцинкованные листы для использования в качестве подпорных стенок вокруг трех сторон барабана
• 4 деревянных угловых столба для возведения подпорных стен
• 5 цементных блоков для образования внешнего вентиляционного отверстия перед барабаном 25 бат
• Земля или песок должны быть окружены стеной вокруг барабана, чтобы помочь сохранить тепло
• Зеленая бамбуковая шеста (длина 3-5 м; ширина 12 см) для сбора древесного уксуса

* Возможные заменители асбестовых продуктов см. На веб-сайте «Заменители асбестоцементных строительных материалов», http: // ibasecretariat.org /

Перечисленные материалы для 200-литровых горизонтальных барабанных печей относительно недороги и широко доступны. ATA заявляет, что материалы для печи составляют 480 бат (стр. 30). Согласно инструкции на тайском языке Производство древесного угля и древесного уксуса (การ ผลิต ถ่าน และ น้ำส้ม ค วัน ไม้), стоимость одной единицы составляет 800 бат. Сообщается, что такие печи можно использовать до трех лет (Wiraphong, 42).

От мелкой биомассы к древесному углю

В Производство древесного угля и древесного уксуса Вирафонг заявляет, что практически любой тип древесного материала может использоваться для производства древесного угля в барабанных печах, включая оболочки пальмовых ветвей и стволы пальм (стр. 38).Чанчай Лимпиякорн, директор ATA, добавляет, что одним из ключевых преимуществ барабанной печи является возможность превращать небольшие легкодоступные виды биомассы в древесный уголь, включая не только ветки и столбы деревьев, но и листья, рисовую солому и остатки кукурузы. .

Однако недостатком карбонизации такой мелкой биомассы является то, что образуется больше угольной пыли (мелочи) и других мелких частиц, чем кускового древесного угля. Мелкие частицы древесного угля трудно сжечь, и их необходимо смешать со связующими веществами, такими как крахмал, и спрессовать в брикеты перед использованием в качестве топлива (Глава 11.2, Простые технологии производства древесного угля ). Профессор Чанчай сообщает, что мелкие частицы также могут быть спрессованы в побочный продукт, который используется для производства угольных карандашей или из них можно вылепить декоративные элементы.

Поскольку большие куски топливной древесины — более 6 см (2,4 дюйма) в диаметре — менее доступны во многих целевых сообществах, UHDP фокусируется на производстве древесного угля из более мелких веток и стеблей размером от 1 до 6. см (0.От 3 до 2,4 дюйма) в диаметре. Такая древесина поступает из местных распространенных пород, таких как дождевое дерево ( Albizia saman ) и тик ( Tectona grandis ), а также из различных видов бамбука.

Бамбук — один из самых богатых источников биомассы в регионе и многообещающий источник древесного угля. Со-директор UHDP Джамлонг Поукхэм отмечает, что бамбук традиционно не ценился в качестве дров, поскольку он горит горячим и быстро превращается в пепел. По сравнению с другими желательными видами топливной древесины, для приготовления еды требуется большее количество бамбука.Поэтому древесина используется только как дополнительное топливо. До недавних усилий его организации он никогда не сталкивался с бамбуковым углем.

Национальная миссия Индии по применению бамбука утверждает, что медленная карбонизация, проводимая при ограниченном притоке воздуха, даст бамбуковый уголь хорошего качества с высокой теплотворной способностью (6900-7000 ккал / кг) и небольшим количеством золы. Похоже, что технология барабанной печи может удовлетворить такие требования к карбонизации бамбука.

Процесс карбонизации

В документе ФАО под названием Промышленное производство древесного угля определяется карбонизация как процесс, с помощью которого сложные углеродсодержащие вещества, такие как древесные или сельскохозяйственные остатки, распадаются на элементарный углерод и химические соединения при нагревании (Глава 2.1). Связанная с производством древесного угля, карбонизация (или полный пиролиз , ) происходит, когда «древесина нагревается в каком-либо закрытом сосуде, вдали от кислорода воздуха, который в противном случае позволил бы ей воспламениться и сгореть дотла». Без кислорода древесина разлагается на множество веществ, главным из которых является древесный уголь, который сам состоит в основном из элементарного углерода (Глава 2.4, Промышленное производство древесного угля ).

Медленный пиролиз древесины с использованием температур примерно 500 ° C (932 ° F) — это, по сути, процесс, который производители древесного угля использовали в течение тысяч лет (Lu Nan, et al .1994). Чтобы сделать возможным медленный пиролиз, требуются различные стадии тщательного управления теплом.

Промышленное производство древесного угля (Глава 2) описывает пять связанных с нагревом стадий образования древесного угля (названия стадий добавлены):

  1. Начальная деградация древесины (от 20 до 110 ° C / от 68 до 230 ° F). Дерево поглощает тепло при сушке на слабом огне, выделяя водяной пар (или пар). Температура остается чуть выше 100 ºC до тех пор, пока древесина не станет сухой.
  2. Предварительная карбонизация (от 110 до 270ºC / от 230 до 518ºF). Когда последние следы воды удаляются, древесина начинает разлагаться с выделением окиси углерода, двуокиси углерода, уксусной кислоты и метана. Дерево поглощает тепло.
  3. Начальное экзотермическое разложение (от 270 до 290ºC / от 518 до 554ºF). По мере продолжения самопроизвольного разрушения древесины от дерева выделяется тепло. Выделяются смешанные газы, пары и некоторое количество смолы.
  4. Полное экзотермическое разложение (от 290 до 400 ° C / от 554 до 752 ° F).Разрушение структуры древесины продолжается, выделяя пары, состоящие из различных горючих газов, таких как окись углерода, водород и метан. При повышении температуры начинают преобладать углекислый газ и конденсируемые пары, включая воду, уксусную кислоту, метанол и ацетон, а также смолы.
  5. Высокотемпературная очистка (от 400 до 500 ° C / от 752 до 932 ° F). При 400ºC превращение в древесный уголь почти завершено. Однако древесный уголь по-прежнему содержит значительное количество смолы, которую можно удалить, если температура достигнет примерно 500 ° C.

Гуань Минцзе из Исследовательского центра бамбуковой инженерии при Университете лесного хозяйства Э. Нанкин также упоминает шестой и заключительный этап образования древесного угля, охлаждение , которое происходит при температуре 60ºC (140ºF) и ниже. После завершения очистки требуется примерно 8 часов охлаждения для завершения процесса карбонизации.

Строительство и использование 200-литровых горизонтальных барабанных печей

Основные этапы строительства и использования 200-литровых горизонтальных печей, адаптированных из «Производство древесного угля и древесного уксуса» и 200-литровых барабанных печей UHDP , представлены ниже.Дополнительная информация из иллюстрированной англоязычной версии документа UHDP.

  1. Найдите и подготовьте подходящее место для печи на расстоянии не менее 50 метров от любого дома. Такое место должно быть доступно для дров и быть защищенным от солнца и дождя. Он также должен быть расположен на достаточно высоком уровне, чтобы избежать затопления. Выровняйте достаточно большую площадь, чтобы разместить 200-литровую барабанную печь.

  2. Найдите материалы для печи в том числе:

    • 200-литровая бочка (вырезать квадратное отверстие размером 20 x 20 см в крышке бочки и отверстие 4 дюйма.диаметр отверстия в дне барабана).
    • Дымоход и соединение трубы 90º.
    • Выдолбленный зеленый бамбуковый шест (длина 3-5 м; ширина 12 см) для сбора древесного уксуса.

  3. Установите барабан в положение . Используя угловые стойки и подходящий материал для подпорных стенок (например, плитку, оцинкованные листы), постройте стены с трех сторон печи. Тщательно утрамбуйте почву или песок между подпорными стенками и барабаном, а также над барабаном.Слой почвы или песка поможет изолировать тепло, выделяемое в печи.

    Шаги 1 и 2 Шаг 3
  4. Деревянная композиция . Поместите не менее 3 деревянных досок шириной около 3 см и длиной 25 см поперек дна печи, чтобы они служили решеткой. Сверху решетки уложите самые маленькие бревна вдоль дна печи. Затем сложите более крупные куски выше в печи, пока самые большие куски дерева не будут размещены наверху в продольном направлении.Укладывая бревна в печь, располагайте большие концы к переднему отверстию. Бамбуковый уголь особенно хрупкий, поэтому Киттичай Сампансинкор рекомендует разрезать бамбуковые шесты пополам, прежде чем складывать укороченные сегменты в две смежные стопки внутри печи.

  5. Уплотнение передней части печи . Когда барабан будет заполнен деревом, закройте его, поместив модифицированную крышку на переднюю часть барабана, расположив квадратное отверстие внизу.Запечатайте промежутки по краю крышки липкой глиной или смесью глины и обожженной рисовой шелухи. Это грубое уплотнение предотвратит попадание в барабан воздуха, который может препятствовать карбонизации (в результате чего древесина превращается в золу).

    Шаг 4 Шаги 5
  6. Сделайте внешнее вентиляционное отверстие перед квадратным отверстием в крышке, поставив два цементных блока по направлению к отверстию с промежутком между ними, равным ширине отверстия.Положите еще два блока поперек двух нижних блоков, чтобы сформировать верхнюю часть вентиляционного отверстия. Чтобы сделать внешнее вентиляционное отверстие воздухонепроницаемым, используйте глину или смесь глины и обожженной рисовой шелухи, чтобы закрыть пространство между крышкой барабана и цементными блоками, а также промежутки между блоками.

  7. Зажгите небольшой огонь в наружном вентиляционном отверстии цементного блока . Постепенно вставляйте горящие дрова из внешнего вентиляционного отверстия в отверстие печи. Это начальное небольшое количество тепла поможет вытеснить влагу из древесины и внутри печи.По оценке UHDP, время, необходимое для разогрева печи и удаления влаги из небольшой древесины внутри, составит , по крайней мере, от 1 до 2 часов (в зависимости от количества влаги и размера древесины). Больше не требуется внешнего тепла, поскольку дым, выходящий из дымохода, становится очень густым и белым. Такой дым указывает на то, что древесина в печи сохраняет тепло, необходимое для обугливания.

    Шаг 6 Ступени 7
  8. Сбор древесного уксуса .Приблизительно через 30 минут — 1 час после прекращения подачи топлива в печь, если дым желтоватый и едкий, закройте большую часть внешнего вентиляционного отверстия пятым цементным блоком и закройте липкой глиной. Небольшая трещина шириной примерно 3 см (1,18 дюйма) должна оставаться открытой.

    Вытяните полую зеленую бамбуковую стойку (дальний конец под углом 45º) от дымовой трубы. Деревянный уксус можно собирать с помощью контейнеров, закрепленных под одним или двумя отверстиями, примерно 2 см (3/4 дюйма.) шириной, просверливаемой в бамбуковой опоре примерно в 30 см от места соединения с дымоходом.

  9. Когда дым , выходящий из дымохода, станет голубоватым по цвету, снова откройте внешнее вентиляционное отверстие примерно на 50 процентов на от 5 до 10 минут , чтобы смыть тепло свежим воздухом. Если древесный уголь производится из более крупной древесины, вы можете открыть вентиляционное отверстие на 20–30 минут.

    На этом этапе биомасса внутри печи будет преобразована в чистый древесный уголь.Однако если вентиляционное отверстие оставаться открытым дольше, чем необходимо, это может привести к превращению древесного угля в пепел, поэтому после продувки горячим воздухом внутри печи полностью закройте внешнее вентиляционное отверстие пятым блоком и закройте влажной липкой глиной. . Дополнительно заделать конец дымохода глиной. Это начало периода охлаждения.

  10. После герметизации дымохода и внешнего вентиляционного отверстия переместите грунт или песок сверху печи на подпорную стенку, чтобы тепло отводилось от печи.Дайте печи остыть и ее содержимому от 12 до 15 часов . После этого готовый древесный уголь можно вынуть из печи для упаковки и / или хранения.

Шаги 8 и 9 Шаг 10

Киттичай Сампансинкор напоминает, что потребовалось по крайней мере несколько попыток, прежде чем UHDP смог усовершенствовать свой подход в отношении производства годного к употреблению древесного угля и древесного уксуса из небольших пород древесины. Учитывая все переменные (например,g., типы биомассы, размер и влажность), каждое усилие по производству древесного угля потребует некоторых проб и ошибок.

Требования по времени для производства древесного угля в барабанных печах

Барабанные печи емкостью 200 литров не следует использовать для обугливания особо крупных кусков древесины (более нескольких дюймов в ширину) или еще не просохшей древесины, поскольку для этого процесса потребуется слишком много времени. Такое чрезмерное использование сократит срок службы печи.

По словам Вирафонга, использование еще не высушенной древесины не только увеличит время, необходимое для завершения карбонизации, но также потребует подачи значительного количества топливной древесины через наружное вентиляционное отверстие на стадиях предварительной карбонизации.Перед превращением свежесрубленной древесины в древесный уголь может потребоваться не менее двух недель для надлежащей сушки (стр. 38).

По словам Киттичай Сампансинкор, время, необходимое для обугливания древесины, также зависит от ее типа и размера. Например, во время первоначальных испытаний в UHDP для ветвей дождевых деревьев диаметром от 4,5 до 5,5 см (от 1,8 до 2,2 дюйма) требовалось среднее время карбонизации 9,4 часа. Однако для тиковых веток диаметром от 1 до 1,5 см (от 0,4 до 0,6 дюйма) требуется только 1.От 0 до 1,3 часов для преобразования древесного угля. На несколько более крупные тиковые ветви, от 1,7 до 2,2 см в диаметре (от 0,7 до 0,9 дюйма), требовалось в среднем 3,6 часа. Бамбук длиной от 1 до 3,8 см (от 0,4 до 1,5 дюйма) в диаметре требовал в среднем 8,1 часа для карбонизации.

Урожайность и время горения древесного угля, полученного из небольших веток в 200-литровых барабанных печах

Stassen сообщает, что традиционные печи для обжига земли обычно производят 1 кг (2,2 фунта) древесного угля на 8-12 кг (17.От 6 до 26,4 фунтов) или более из дерева; доходность только от 8 до 12,5%. Усовершенствованные традиционные методы, такие как земляные печи, оборудованные дымоходами из металлических барабанов, или небольшие печи для обжига стали и кирпича, увеличили производство 1 кг древесного угля с 4 до 5 кг (от 8,8 до 11 фунтов) высушенной на воздухе древесины. (для доходности от 20 до 25 процентов). Однако производство 1 кг древесного угля из 6-8 кг древесины (от 13,2 до 17,6 фунтов), что дает выход от 12,4 до 16,6 процента, более характерно для улучшенных печей (Унасыльва — № 157-158).

Согласно ATA, барабанные печи объемом 200 литров производят от 12 до 18 кг (26.От 4 до 39,6 фунтов) древесного угля на каждые 60-80 кг (от 132 до 176 фунтов) древесины, которую можно поместить в барабанную печь за одну партию. Выход древесного угля по весу составляет от 20 до 22 процентов. Wiraphong сообщает о средней урожайности от 15 до 20 процентов при использовании того же метода производства.

ATA, Wiraphong или UHDP не предоставили теплотворную способность для различных видов древесного угля, производимого в 200-литровых барабанных печах. Тем не менее, UHDP сообщает следующее время горения для партий 400 г трех видов древесного угля (различных размеров), произведенных в 200-литровой барабанной печи, по сравнению с древесным углем на местном рынке.

Время горения 400-граммовых партий трех видов древесного угля (различных размеров), произведенных в 200-литровой барабанной печи, по сравнению с древесным углем на местном рынке
Тип древесного угля Диаметр древесного угля (см / дюйм) Время горения (минуты)
Древесный уголь на местном рынке (целиком) 10 см / 3,94 дюйма Первая партия: 66 мин.
Партия вторая: 65 мин.
Ветки из тикового дерева 1-2см / 0.4-0,8 дюйма Первая партия: 76 мин.
Партия вторая: 81 мин.
Ветки дождевых деревьев 1-2 см / 0,4-0,8 дюйма Первая партия: 70 мин.
Партия вторая: 75 мин.
Бамбук (кусок целиком) 1-3,8 см / 0,4-1,5 дюйма Первая партия: 90 мин.
Партия вторая: 76 мин.

По оценке Киттичай, для сравнения, для приготовления местной еды требуется от 30 до 60 минут.

Воздействие древесного угля и других видов биомассы на окружающую среду

Хотя древесный уголь считается более чистым горючим топливом, чем дрова, все традиционные виды топлива из биомассы представляют серьезную угрозу для здоровья. Их часто сжигают на открытом огне или используют с неэффективными печами, в результате чего происходит неполное сгорание и выбросы загрязняющих веществ, главным из которых является окись углерода (Gumartini, стр. 30).

Часто утверждают, что биомасса является нейтральным по отношению к двуокиси углерода топливом, поскольку она дает нулевой чистый выброс CO2.Гумартини утверждает, что биомасса не только играет ключевую роль в помощи странам в сокращении зависимости от импортируемого ископаемого топлива, но также может играть жизненно важную роль в сокращении выбросов парниковых газов (стр. 30).

Однако Smith et al. подчеркивают, что из-за обезлесения и других методов невозобновляемой энергии большая часть сожженной биомассы не заменяется. Даже при полной рециркуляции углерода топливный цикл биомассы может фактически привести к чистому увеличению обязательств по глобальному потеплению в результате выброса продуктов неполного сгорания (PIC), таких как окись углерода, метан, общие неметановые органические соединения и углерод. диоксид.Эти ОСВ в среднем имеют более высокий потенциал глобального потепления на килограмм углерода, чем CO2.

В результате мониторинга выбросов, производимых различными типами угольных печей в Таиланде, Смит и его сотрудники пришли к выводу, что топливные циклы с использованием древесного угля являются одними из самых энергоемких парниковых газов в мире (EPA).

С учетом количества биомассы, необходимого для производства единицы древесного угля, как растущий спрос на древесный уголь повлияет на источники биомассы, такие как леса? Жирар отмечает, что, поскольку угольные печи более эффективны, чем дровяные печи, соотношение первичной энергии к полезной энергии для древесного угля почти такое же, как и для дров.Следовательно, при «адекватной практике управления, надзора и контроля» рост использования древесного угля не обязательно приведет к серьезному воздействию на лесные массивы, которые снабжают центры потребления древесного угля (Жирар, Унасыльва — № 211).

Оставшиеся вопросы

Должны ли опасения по поводу парниковых газов мешать организациям развития продвигать древесный уголь и другие виды топлива из биомассы в ответ на потребности в топливе для приготовления пищи? Возможно ли дальнейшее совершенствование соответствующих технологий производства и использования древесного угля для снижения неэффективности и сокращения выбросов? Между тем, следует ли отложить развитие мелкомасштабного производства древесного угля до тех пор, пока не появятся более совершенные технологии? Или мы должны идти вперед, используя передовой опыт и инновации?

Лучшие варианты угля

Несмотря на очевидные недостатки, связанные с производством и использованием древесного угля, разработчики могут рассмотреть следующие варианты:

  • Акцент на местные возобновляемые источники биомассы .Одним из шагов вперед было бы стимулирование производства древесного угля только из возобновляемых на местном уровне форм биомассы, будь то древесные отходы (например, небольшие ветки и обрезки), сельскохозяйственные остатки (например, кукурузные початки) или широко доступные формы биомассы, такие как бамбук.
  • Оценить различные улучшенные технологии производства древесного угля . Среди организаций-разработчиков в Таиланде и соседних регионах 200-литровый горизонтальный барабан доказал свою эффективность и действенность. Другие усовершенствованные технологии обжига древесного угля, которые оцениваются и продвигаются в регионе, включают шахтную печь Королевского лесного департамента Таиланда, вертикальную 200-литровую барабанную печь, грязевую печь для ульев и кирпичную печь для ульев ( для производства древесного угля и древесного уксуса ).Эти нововведения различаются по размеру и стоимости, но, как сообщается, каждая из них имеет более высокий выход древесного угля, чем традиционные печи, и может использоваться для производства древесного уксуса.
  • Печи на углях улучшенные . По сравнению с традиционными прихватками-треногами, которые просто поднимают кастрюли над открытым огнем, обычные ковшовые печи, продаваемые на рынках по всей Азии, являются значительным улучшением. Однако дополнительные модификации печи увеличивают эффективность использования древесного угля и других видов биотоплива и уменьшают количество дыма и других производимых выбросов.Отличным источником соответствующей технологии кухонных плит является веб-сайт Сети развития бытовой энергетики (HEDON), в частности, страница ресурсов по усовершенствованным плитам http://www.hedon.info/Stoves+Database?bl=y, которая содержит сотни «знаний». база »статьи по теме« Улучшенные печи ». Сайт HEDON «Улучшенные кухонные плиты» http://www.hedon.info/Improvedcookstove также полон ресурсов.
  • Производство древесного уксуса . Сбор древесного уксуса во время производства древесного угля, по-видимому, удаляет различные вредные соединения, которые выделяются во время карбонизации.В ответ на вопрос, так ли это, Брайан Хагилл (специалист по управлению природными ресурсами, базирующийся в Таиланде) ответил: «Я думаю, что вполне логично предположить, что дистилляция пара и дыма приведет к уменьшение количества многих газов и соединений, хотя степень успеха дистилляции действительно зависит от выбранных средств. Например, производство древесного угля и древесного уксуса в общинах, вероятно, приведет к большей «утечке» газов, чем, скажем, фракционная перегонка в лаборатории.Однако даже деревенские версии древесного / бамбукового уксуса, похоже, состоят из 80-90 процентов воды и около 200 различных органических соединений, которые в противном случае были бы потеряны в атмосфере при обычных условиях. Эти соединения включают в себя уксусную кислоту, метанол (древесный спирт), ацетон, древесные масла и смолы в различных количествах ».

Горизонтальная барабанная печь на 200 литров — экономичный, простой, многоцелевой вариант биотоплива

Несмотря на выбросы парниковых газов и других загрязняющих веществ, горизонтальная барабанная печь объемом 200 литров предлагает различные экономические и экологические преимущества, в том числе:

  • Недорогая (менее 28 долл.00 США), потому что для строительства печей используются материалы, доступные на местном уровне.
  • Относительно простой в сборке и использовании.
  • Умеренно долгий срок службы (до трех лет при надлежащем содержании).
  • Способен производить качественный древесный уголь из широкого диапазона местной возобновляемой биомассы.
  • Древесный уксус — ценный побочный продукт.
  • По сравнению с традиционными угольными печами, горизонтальная барабанная печь более эффективна в отношении выхода древесного угля из сырой биомассы (от 15 до 22 процентов).
  • Наряду с использованием возобновляемой биомассы и улучшенных кухонных плит, внедрение этих небольших печей относится к пакету практических мер, которые помогают снизить экологические последствия производства и использования древесного угля.

Список литературы

Ассоциация соответствующих технологий (ATA), Руководство для 200-литровых печей на древесном угле (คู่มือ เตา เผา ถ่าน 200 ลิตร), Накхорнратчасима, Таиланд.

Bhattacharya, S.C. and M.A. Leon.Перспективы газификаторов биомассы для приготовления пищи в Азии. Азиатский технологический институт, Патумтхани, Таиланд.

Кастлман, Барри. 2009. «Заменители асбестоцементных строительных материалов». Международный секретариат по запрету асбеста. По состоянию на 9 сентября 2009 г. http://www.ibasecretariat.org/bc_subst_asb_cem_constr_prods.php

Чанчай Лимпиякорн. Электронное письмо автору от 1 сентября 2010 г.

Girard, P. «Производство и использование древесного угля в Африке: какое будущее?» Унасыльва — Нет.211 — Т. 53 2002/4 Wood Energy, Международный журнал лесного хозяйства и лесной промышленности, ФАО — Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Рим. По состоянию на 19 сентября 2010 г. http://www.fao.org/3/a-y4450e/y4450e05.pdf

Гуань Минцзе. Руководство по производству и использованию бамбукового древесного угля. Исследовательский центр бамбуковой инженерии, Восточно-нанкинский лесотехнический университет.

Гумартини, Тини. 2009. «Энергия биомассы в Азиатско-Тихоокеанском регионе: текущее состояние, тенденции и перспективы на будущее.”Перспективное исследование лесного сектора Азиатско-Тихоокеанского региона II, Серия рабочих документов, Рабочий документ № APFSOSII / WP / 2009/26. Региональное отделение Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций для Азии и Тихого океана, Бангкок.

Хьюджилл, Брайан. Электронное письмо автору, 20 сентября 2010 г.

Кейта, J.D. «Дерево или уголь — что лучше?» Унасылва — № 157-158 — Малые лесные предприятия. Vol. 39, 1987/3 & 4, Международный журнал лесного хозяйства и лесной промышленности, ФАО — Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Рим.По состоянию на 2 сентября 2010 г. http://www.fao.org/docrep/s4550e/s4550e09.htm

Киттичай Сампансинкор. 2010. «200-литровые барабанные печи». Комплексный проект развития возвышенности, Чиангмай, Таиланд.

Лу Нан и др. 1994. «(Глава) 7. Прогресс исследований процессов пиролиза биомассы». Интегрированные энергетические системы в Китае — опыт холодного Северо-Восточного региона. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Рим. По состоянию на 8 сентября 2010 г. http: // www.fao.org/docrep/t4470e/t4470e0a.htm#7.%20the%20research%20progress%20of%20biomass%20pyrolysis%20processes

Отделение деревообрабатывающих станков, Подразделение лесной промышленности. 1985. Департамент лесного хозяйства ФАО, «Глава 2 — Обугливание древесины и продукты, которые она дает». Промышленное производство древесного угля. Документ ФАО по лесному хозяйству 63, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Рим. По состоянию на 8 сентября 2010 г. http://www.fao.org/docrep/x5555e/x5555e03.htm

Отделение механических изделий из дерева, Отдел лесной промышленности, Департамент лесного хозяйства ФАО, 1987 год.«Глава 11 — Брикетирование древесного угля». Простые технологии изготовления древесного угля. Документ ФАО по лесному хозяйству 4, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Рим. По состоянию на 2 сентября 2010 г. http://www.fao.org/3/a-x5328e/x5328e0c.htm

Национальная миссия по применению бамбука. «Производство древесного угля на основе бамбука». Информационный лист IS 03 09/05. Нью-Дели. http://www.bambootech.org/

Smith K.R., et al. 1998. Парниковые газы от маломасштабных устройств сжигания в развивающихся странах.Фаза III. Угольные печи в Таиланде. Агентство по охране окружающей среды. Вашингтон, округ Колумбия, по состоянию на 19 сентября 2010 г. http://www.bioenergylists.org/stovesdoc/Smith/kilns.htm

Стассен, Е. «Развитие технологии производства древесного угля» Унасыльва — № 211 — Том. 53 2002/4 Wood Energy, Международный журнал лесного хозяйства и лесной промышленности, ФАО — Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Рим. По состоянию на 19 сентября 2010 г. http://www.fao.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *