1. ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ Історія людства, як стверджують археологи, налічує близько трьох мільйонів...
2. ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ
3. ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ
4. ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ
5. ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ
6. ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ

ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ Історія людства, як стверджують археологи, налічує близько трьох мільйонів років.За цей термін людина здолав шлях від примітивних дерев'яних і кам'яних знарядь до комп'ютерів і космічних кораблів, від первісних вогнищ до атомних електростанцій.І на цьому шляху людині не менше 500 000 років супроводжує вогонь, а отже, деревина.І хоча з часом її значення для розвитку цивілізації стало знижуватися, деревина і сьогодні може в чималому ступені сприяти прогресу.

Старовинні люди підпалював багаття або висікання іскор з каменю, або тертям одна об одну сухих деревинок, але в будь-якому випадку горіла і давала йому тепло деревина.

Щоб виплавити залізо, стародавні єгиптяни використовували горн з хутром найпростішою конструкції: в нього вони завантажували руду.

З 1923 року і до кінця 40-х років ходили по наших дорогах автомобілі ГАЗ-42, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі.

З деревини можна отримувати не тільки тверде паливо, а й рідке, і газоподібне.

Так виглядають "енергетичні" плантації.

Грітися біля вогнища, слухати потріскування його полін і милуватися постійно мінливих полум'ям будуть напевно і найвіддаленіші наші нащадки.

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

"Дерев'яний" вогонь

У прекрасної давньогрецької легенди про Прометея, що приніс людям вогонь з Олімпу, є аналоги в міфах багатьох інших народів, що не дивно. Адже перший вогонь з'явився у людства, так би мовити, в готовому вигляді - від удару, наприклад, блискавки в сухе дерево, або від вулканічної лави, або, скажімо, від самовозгоревшегося торфу. І лише значно пізніше люди навчилися видобувати вогонь самі.

Яким саме способом вони це спочатку робили - висікання іскор при ударі каменю об камінь або тертям одна об одну сухих деревинок, - достовірно не відомо, але в будь-якому випадку перший вогонь напевно був "дерев'яним". Горіла і несла тепло людям деревина, і саме дрова поклали початок майбутнього технічного прогресу.

Перекочувавши згодом в найпростіший, складений з каменів вогнище, а потім в піч - спочатку в глинобитну, а потім в цегляну, дрова протягом багатьох тисячоліть залишалися єдиним джерелом теплової енергії. Чи не обходилися без них ні скромні сільські лазні, ні грандіозні купальні споруди Стародавнього Риму, в тому числі знамениті терми Каракалли, де одночасно могли приймати водні процедури 2300 осіб. Дровами топилися і каміни, і прикрашені кахлями голландські печі, і "майстрині на всі руки" - знамениті російські печі, які і будинок обігрівали, і хліб випікали, і одяг сушили. А при необхідності служили навіть домашньої лазнею: в ній, хоч і згинаючись в три погибелі і ризикуючи замазатися сажею від стінок, все ж можна було помитися.

Але не тільки для побутових потреб використовувалися дрова - вони грали найважливішу роль у багатьох технологічних процесах. Перш за все - в металургії, оскільки виплавка металу без них була так само неможлива, як без руди. Примітний в цьому відношенні факт з вельми древньої історії. Археологи встановили, що близько трьох тисяч років тому в Стародавньому Єгипті раптово припинилася виплавка міді. Зацікавившись причиною такого явища, вони виявили, що приблизно до цього часу в околицях великого родовища міді були повністю вирубані всі пальмові ліси, в результаті чого зник одержуваний з пальм деревне вугілля. Через брак палива плавильні печі гасли одна за одною, і врешті-решт виробництво необхідного населенню металу зовсім заглохло.

Зворотній цього ситуація склалася в Росії в XVIII столітті, коли вона вийшла на перше місце в світі по виплавці чавуну, обігнавши лідирували до цього Англію і Швецію. До кінця століття виробництво чавуну в Росії виросло, в порівнянні з початком, більш ніж в 60 разів. Причиною тому були аж ніяк не тільки багатства гірських родовищ Уралу і майстерність вітчизняних металургів, а й невичерпна кількість деревного вугілля, виробленого з деревини навколишніх лісів. Адже для виплавки одного пуда чавуну потрібно спалити від трьох до п'яти пудів деревного вугілля, тобто 0,3-0,5 кубометра дров.

Великими споживачами деревини були і солеварні: кубічна сажень, тобто майже 10 кубометрів дров, була потрібна для виробництва 30 пудів солі. Чи не могли працювати без дров і гончарні майстерні, цегельні, скляні, цукрові і миловарні заводи, печі для випалювання вапняку і т.п.

У XVIII столітті на Заході з'явився в використанні кам'яне вугілля, але і після цього пароплави і паровози ще довго працювали на деревному паливі. І тільки на початку ХХ століття транспорт значною мірою перейшов на нафтопродукти, проте в Росії - під час громадянської війни - він все ж працював в основному на дровах. На деревне паливо була переведена тоді і вся діяла в той час промисловість, а житлові будинки опалювалися тільки дровами. Аналогічне становище склалося в нашій країні і під час Великої Вітчизняної війни, а в якійсь мірі і після неї: на деревних цурках працювали навіть автомобілі.

Деревне паливо - не тільки дрова

І все ж в основному дрова втратили своє монопольне становище на паливному ринку ще в минулому столітті, а останнім часом вони витісняються з нього зовсім, і не тільки кам'яним вугіллям, але перш за все нафтою і природним газом. Сьогодні в світовому енергетичному балансі частка дров не перевищує 3,5%, а в Росії - навіть 1%. Це тим більше примітно, що ще в 1950 році вона становила 9%, а в 1913 році - і зовсім 21%.

Є, втім, і тепер держави, в яких дрова понині - основний вид палива. У країнах Африки, наприклад, на дрова йде 88% всієї заготовленої деревини, в Південній Америці - 68%, а в Індії та Індонезії - 91 і 80% відповідно.

Цілком природно, що і в цих країнах, у міру розвитку в них газифікації та електрифікації, частка споживання дров буде скорочуватися, а згодом досягне звичайного для індустріальних країн рівня в 3-5%. Але це зовсім не означає, що роль деревини в енергетиці буде зведена до мінімуму. Навпаки: вона може різко зрости, хоча зовсім в іншій якості.

Справа в тому, що деревина, яка поступається своїм конкурентам в теплотворної здатності, має перед ними вельми серйозна перевага. Вона - єдиний на Землі поновлюване джерело енергії, тоді як ресурси всіх інших видів палива - нафти, газу, кам'яного вугілля - постійно і неминуче скорочуються.

Розвідані запаси нафти, наприклад, можуть бути, за оцінками експертів, витрачені ще до кінця наступного століття, природний газ - протягом 150 років, а кам'яне вугілля - протягом 350. І хоча в майбутньому можуть бути відкриті інші - поки невідомі - родовища, але рано чи пізно будуть вичерпані і вони. Тим більше, що нафта широко використовується не тільки як паливо, а й як технологічна сировина для отримання багатьох цінних хімічних продуктів і що саме про неї ще на початку століття Д. І. Менделєєв сказав: "Нафта - НЕ паливо. Топити можна і асигнаціями. .. "

Не дивно, що сьогодні найбільші нафтові компанії світу виділяють значні кошти для дослідження альтернативних нафти і газу енергоносіїв - перш за все, сонячної енергії, а також деревної і рослинної біомаси. Експерти Світового енергетичного союзу не передбачають технологічного прориву в цій галузі принаймні в найближчі 10-15 років, але в міру скорочення запасів нафти ситуація, безумовно, буде змінюватися.

Кількість же деревини на Землі, як це не дивно, росте: загальний річний приріст в лісах планети становить в середньому 5,5 мільярда кубометрів, тобто приблизно в 1,5 рази більше річного обсягу лісозаготівель. Це, однак, зовсім не означає безмежних можливостей при використанні деревини як палива, оскільки попит на пиломатеріали, деревні плити, фанеру, целюлозу та папір теж збільшується. І в перспективі, мабуть, джерелом теплової енергії стануть вже не дрова, а різного роду відходи, що утворюються при заготівлі і переробці деревини: сучки, гілки, верхівки дерев, кора, тирса, шматки дерева, горбиль, рейки і т.п.

Для їх спалювання вже розроблені конструкції спеціальних топок, і в Швеції, наприклад, на такому паливі сьогодні працює понад 200 районних теплоцентралей. А в США, за прогнозами фахівців, кількість використовуваних в енергетиці деревних відходів збільшиться в найближчі 30 років не менше ніж в 2,5 рази.

Для зручності вживання таких відходів з них в ряді країн пресують паливні брикети, а з деяких пір подібне виробництво сталі налагоджувати і в Росії. Брикети ці зручні за формою, добре горять, їх щільність набагато вище, ніж у вихідної біомаси, та й тепла вони виділяють в 1,5 рази більше.

І все ж основні перспективи застосування деревини в якості палива пов'язані не з брикетами і не з дровами, а з переробкою деревної біомаси в рідке і газоподібне паливо. Накопичений в цій області досвід важливий для цих перспектив нітрохи не менше, ніж сам фактор відновлення лісових масивів.

повернення газогенератора

Ще в двадцяті роки в нашій країні з'явилися перші автомобілі, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі. У той час це було більш ніж актуально, оскільки з бензином справи йшли з рук геть погано, а лісів у нас було більш ніж достатньо. А вже в 30-х роках був налагоджений серійний випуск таких автомашин і організовано кілька їх автопробігів з Москви: в Ленінград, Середню Азію і на Далекий Схід. Тим самим була переконливо доведена можливість успішної експлуатації газогенераторних автомобілів як в літніх, так і в зимових умовах (див. "Наука і життя" № 8, 1994 г.).

У 1940 році в ліспромгоспу працювало понад 4000 газогенераторних автомобілів і тракторів, а під час Великої Вітчизняної війни до цього парку додалася значна частина машин, переведених з рідкого палива на деревне. Це дозволило економити бензин для потреб військової техніки.

На деревних цурках працював і створений в 1949 році перший в світі трелювальник КТ-12. Потужність його була невелика - в два рази менше, ніж у сучасних "Жигулів", але, володіючи дуже непоганий прохідністю, він цілком успішно справлявся зі своїми обов'язками. У 1955 році на лісозаготівлях працювало понад 20000 газогенераторних тракторів.

Однак експлуатація і особливо технічне обслуговування газогенераторних машин були дуже трудомісткими і досить складними. Вузли часто виходили з ладу, а сам генератор досить скоро потребував капітального ремонту. Та й чурочкі для нього годилися не всякі: треба було підбирати і тип деревини, і її вологість, і розміри чурочек. Куди простіше було мати справу з бензиновим або дизельним двигуном: заправив бак пальним - і ніяких проблем. Тому в подальшому газогенераторні автомобілі та трактори поширення не отримали, і їх випуск був припинений.

Але самими газогенераторами фахівці займаються досі - як у нас, так і за кордоном. Правда, не тими, що встановлюються на транспортних засобах, а іншими - призначеними головним чином для опалення приміщень. Особливо потрібні такі установки в сільських районах, розташованих далеко від магістральних газопроводів. У Бельгії, наприклад, створена малогабаритна газогенераторна установка, здатна обігрівати приміщення об'ємом до 200 кубометрів, тобто площею близько 80 квадратних метрів.

Розробляються конструкції газогенераторів і для промислових цілей, і в перспективі, на думку американських фахівців, подібні установки стануть широко використовуватися в топкових пристроях виробничих підприємств. І перш за все тих, що пов'язані з переробкою деревини, а отже, з появою великої кількості деревних відходів.

Автомобіль на алкоголі

І все ж генераторний газ - не найвигідніше паливо з деревини. Його теплотворна здатність набагато менше, ніж у кам'яного вугілля, природного газу і тим більше нафти. І з цієї точки зору куди більш ефективна переробка деревини не в газове, а в рідке паливо - етанол (етиловий спирт) і метанол (метиловий спирт). Теплотворна здатність першого з них в 6 разів більше, ніж у генераторного газу, а другого - в 4,5 рази. Є у рідкого палива і інші переваги. Його, наприклад, можна возити будь-яким видом транспорту, тоді як генераторний газ доводиться використовувати там, де його виробляють, - на лісозаготівельних або лісопереробних підприємств.

І нарешті, рідке паливо з деревини істотно менш шкідливе з точки зору екології: вміст у вихлопі токсичних речовин знижується при його застосуванні на 25%. А це особливо актуально сьогодні, коли на дорогах нашої планети курсує понад 6 мільярдів автомашин, що викидають в атмосферу за годину їзди від 3 (легкові) до 7 (вантажні) кілограмів окису вуглецю і крім того масу інших токсичних речовин: сірчистий газ, окис азоту, сполуки свинцю і т.п. Тим часом світовий щорічний випуск автомобілів вже досяг 40 мільйонів. Безперервно зростає і парк сільськогосподарських і всякого роду дорожніх машин, теж працюють на двигунах внутрішнього згоряння. Загроза задихнутися вихлопними газами стає для людства все більш реальною. І перехід на паливо, при якому токсичність вихлопу знижується хоча б на чверть, був би вельми доцільний. На думку багатьох фахівців, спирти - порівняно недорогі і екологічно нешкідливі - замінять згодом хоч частково пальне, що отримується з нафти.

Метанол, який має ще одну назву - деревний спирт, виробляють сухий перегонкою деревини з подальшою ректифікацією (очищенням), а етанол - за допомогою гідролізу. З тонни дерева можна при цьому отримати до 180 літрів спирту та попутно ряд цінних продуктів: кормові дріжджі, фурфурол, рідку вуглекислоту, паливний лігнін та ін. В останні роки етанол широко застосовується в Бразилії, де на ньому працює вже кілька мільйонів автомобілів. Проводять його там з відходів цукрової тростини, бамбука, бур'янових чагарників і т.д. У нашій країні теж розроблені цікаві технології отримання рідкого палива з деревини. Особливо значною є розробка фахівців НВО "Енергомаш", яка дозволяє отримувати з відходів лісозаготівель і лісопереробки диметиловий ефір. Теплотворна здатність цього ефективного палива на 48% вище, ніж у метанолу, і на 15% вище, ніж у етанолу, а з екологічної безпеки він і зовсім перевершує всі традиційні види моторного палива, повністю відповідаючи вимогам європейських стандартів. При розробці технології його отримання використаний ряд новітніх вітчизняних досягнень науки і техніки, в тому числі в галузі ракетобудування.

"Енергетичні" плантації

Особливий інтерес до деревини як до джерела енергії виник в кінці 70-х років в результаті чергового енергетичної кризи. Саме тоді почали всерйоз вивчати альтернативні нафти енергоносіте чи, а в ряді країн зайнялися пошуком ефективних технологій енергетичного використання деревини. Але для впровадження цих технологій потрібна була б потужна сировинна база, і в США, наприклад, в 1979 році була для цієї мети розроблена спеціальна програма. Вона передбачала створення так званих "енергетичних" плантацій із застосуванням густий посадки швидкозростаючих листяних дерев: тополі, евкаліпта, вільхи тощо За розрахунками, передбачалося зайняти під ці плантації до 10% території всієї країни.

Від традиційних лісонасаджень "енергетичні" відрізняються навіть на вигляд: адже зазвичай дерева відстоять одне від іншого досить далеко і виростають до необхідних розмірів протягом 30 - 80 років. Розміри ж дерев, що ростуть на "енергетичних" плантаціях, ніякої ролі не грають, і тому їх можна на одній і тій же площі вирощувати в набагато більшій кількості, а оборот вирубки скоротити до 20 років. Продуктивність біомаси зростаючих в таких умовах дерев виявляється, за підрахунками американських лісівників, в кілька разів більше, ніж у звичайних.

Перший досвід створення "енергетичних" плантацій отримано в Швеції, де для цих цілей виділено перезволожені і інші незручні ділянки, непридатні для вирощування товарної деревини. Дослідження показали, що при загущеній посадці, наприклад, вільхи, верби або берези можна всього лише через три роки знімати цілком стерпний врожай деревини - до 10-15 тонн сухої біомаси з гектара. Така кількість дозволяє заощадити 4-5 кубометрів нафти. Підраховано, що, засудив такими плантаціями приблизно 7% території Швеції, можна забезпечити 2/3 її річної потреби в енергії.

У Росії проблема "енергетичних" плантацій поки не варто. Утворені в процесі лісозаготівлі і лісопереробки деревні відходи вже складають досить потужну сировинну базу для потреб нашого енергетичного господарства. Ось тільки налагодити б їх ретельний збір і утилізацію!

У каміна в третьому тисячолітті

Економічний и технологічний аспекти использование деревини НЕ вічерпують, однак, ее майбутнього. Аджея існує ще аспект суто психологічний. І навряд чи наші нащадки відмовлять собі в задоволенні погрітися біля багаття на лісовій галявині, приготувати на тліючих деревному вугіллі шашлик або просто посидіти біля печі або каміна, спостерігаючи за грою вогню і слухаючи веселе потріскування дров. Не дарма ж в самих упоряджених і дорогих котеджах, оснащених всякого роду автоматикою для підтримки постійного рівня температури і вологості, неодмінно знаходиться місце для традиційного каміна.

Деревина та енергетика - ці поняття нерозривно пов'язані як в минулому, так і в сьогоденні. І є серйозні підстави вважати, що в наступному тисячолітті деревина теж буде грати у світовій енергетиці вельми помітну роль.

ЧИ ЛЕГКО добути вогонь БЕЗ СІРНИКІВ

Робінзону Крузо, як відомо, багато в чому пощастило. Зокрема, в отриманні вогню: в першу ж ніч гроза підпалила на його острові одне з дерев.

Куди більше труднощів з добуванням вогню виявилося у героїв "Таємничого острова" Ж. Верна. Гроза їм в цьому не допомогла, і вони спочатку намагалися використовувати найбільш древній з відомих способів - тертя одного шматка сухого дерева про інший. Але оскільки мали вони про цей процес дуже туманне уявлення, то "результат вийшов негативним: шматки дерева ледь нагрілися - менше, ніж самі виконавці досвіду".

Нічого дивного в цьому немає: первісні люди добували вогонь не тертям палиці про палицю, а сверлением одного шматка дерева кінцем іншого. У цьому випадку площа поверхонь, що труться настільки мала, що вони дійсно розігріваються швидше, ніж встигають охолонути, і отримується від свердління деревний пил в якийсь момент запалюється.

Саме свердління первісні люди виробляли загостреною паличкою, яку обертали за допомогою нехитрого пристосування, наприклад лука (див. Малюнки), причому найдосвідченішому "свердлувальник" вдавалося отримати вогонь протягом декількох секунд.

З найдавніших часів добували вогонь і висікання, що, втім, теж не особливо просто і вимагає певної вправності, а також певного набору засобів: залізного або сталевого кресала, кременю, з якого викрешуються іскри, і губки - або природного (з зростаючого на березі гриба трутовика), або висушеної, а ще краще просоченої спеціальним складом дрантя.

Але вже в XIII столітті люди стали застосовувати для отримання вогню запальні скла (лупи), і саме таким способом отримали його в кінці кінців герої "Таємничого острова". Вони виготовили лупу з цих двох вартових шибок, скріпивши їх краю глиною і попередньо заповнивши водою.

Ще більш цікавим чином добули вогонь персонажі іншого роману Жюля Верна - "Подорож капітана Гаттераса", які виготовили лінзу в Арктиці з прозорого шматка льоду, витесані з величезною крижини. Є в такому способі серйозні труднощі: лід повинен бути дійсно абсолютно прозорим і не повинен містити повітряних бульбашок. Але якщо виготовити крижану лінзу в домашніх умовах, заливши в миску воду і виставивши її на мороз, а потім цю лінзу відполірувати, то з її допомогою можна і справді отримати вогонь.

ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ

Старовинні люди підпалював багаття або висікання іскор з каменю, або тертям одна об одну сухих деревинок, але в будь-якому випадку горіла і давала йому тепло деревина.

Щоб виплавити залізо, стародавні єгиптяни використовували горн з хутром найпростішою конструкції: в нього вони завантажували руду.

З 1923 року і до кінця 40-х років ходили по наших дорогах автомобілі ГАЗ-42, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі.

З деревини можна отримувати не тільки тверде паливо, а й рідке, і газоподібне.

Так виглядають "енергетичні" плантації.

Грітися біля вогнища, слухати потріскування його полін і милуватися постійно мінливих полум'ям будуть напевно і найвіддаленіші наші нащадки.

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

"Дерев'яний" вогонь

У прекрасної давньогрецької легенди про Прометея, що приніс людям вогонь з Олімпу, є аналоги в міфах багатьох інших народів, що не дивно. Адже перший вогонь з'явився у людства, так би мовити, в готовому вигляді - від удару, наприклад, блискавки в сухе дерево, або від вулканічної лави, або, скажімо, від самовозгоревшегося торфу. І лише значно пізніше люди навчилися видобувати вогонь самі.

Яким саме способом вони це спочатку робили - висікання іскор при ударі каменю об камінь або тертям одна об одну сухих деревинок, - достовірно не відомо, але в будь-якому випадку перший вогонь напевно був "дерев'яним". Горіла і несла тепло людям деревина, і саме дрова поклали початок майбутнього технічного прогресу.

Перекочувавши згодом в найпростіший, складений з каменів вогнище, а потім в піч - спочатку в глинобитну, а потім в цегляну, дрова протягом багатьох тисячоліть залишалися єдиним джерелом теплової енергії. Чи не обходилися без них ні скромні сільські лазні, ні грандіозні купальні споруди Стародавнього Риму, в тому числі знамениті терми Каракалли, де одночасно могли приймати водні процедури 2300 осіб. Дровами топилися і каміни, і прикрашені кахлями голландські печі, і "майстрині на всі руки" - знамениті російські печі, які і будинок обігрівали, і хліб випікали, і одяг сушили. А при необхідності служили навіть домашньої лазнею: в ній, хоч і згинаючись в три погибелі і ризикуючи замазатися сажею від стінок, все ж можна було помитися.

Але не тільки для побутових потреб використовувалися дрова - вони грали найважливішу роль у багатьох технологічних процесах. Перш за все - в металургії, оскільки виплавка металу без них була так само неможлива, як без руди. Примітний в цьому відношенні факт з вельми древньої історії. Археологи встановили, що близько трьох тисяч років тому в Стародавньому Єгипті раптово припинилася виплавка міді. Зацікавившись причиною такого явища, вони виявили, що приблизно до цього часу в околицях великого родовища міді були повністю вирубані всі пальмові ліси, в результаті чого зник одержуваний з пальм деревне вугілля. Через брак палива плавильні печі гасли одна за одною, і врешті-решт виробництво необхідного населенню металу зовсім заглохло.

Зворотній цього ситуація склалася в Росії в XVIII столітті, коли вона вийшла на перше місце в світі по виплавці чавуну, обігнавши лідирували до цього Англію і Швецію. До кінця століття виробництво чавуну в Росії виросло, в порівнянні з початком, більш ніж в 60 разів. Причиною тому були аж ніяк не тільки багатства гірських родовищ Уралу і майстерність вітчизняних металургів, а й невичерпна кількість деревного вугілля, виробленого з деревини навколишніх лісів. Адже для виплавки одного пуда чавуну потрібно спалити від трьох до п'яти пудів деревного вугілля, тобто 0,3-0,5 кубометра дров.

Великими споживачами деревини були і солеварні: кубічна сажень, тобто майже 10 кубометрів дров, була потрібна для виробництва 30 пудів солі. Чи не могли працювати без дров і гончарні майстерні, цегельні, скляні, цукрові і миловарні заводи, печі для випалювання вапняку і т.п.

У XVIII столітті на Заході з'явився в використанні кам'яне вугілля, але і після цього пароплави і паровози ще довго працювали на деревному паливі. І тільки на початку ХХ століття транспорт значною мірою перейшов на нафтопродукти, проте в Росії - під час громадянської війни - він все ж працював в основному на дровах. На деревне паливо була переведена тоді і вся діяла в той час промисловість, а житлові будинки опалювалися тільки дровами. Аналогічне становище склалося в нашій країні і під час Великої Вітчизняної війни, а в якійсь мірі і після неї: на деревних цурках працювали навіть автомобілі.

Деревне паливо - не тільки дрова

І все ж в основному дрова втратили своє монопольне становище на паливному ринку ще в минулому столітті, а останнім часом вони витісняються з нього зовсім, і не тільки кам'яним вугіллям, але перш за все нафтою і природним газом. Сьогодні в світовому енергетичному балансі частка дров не перевищує 3,5%, а в Росії - навіть 1%. Це тим більше примітно, що ще в 1950 році вона становила 9%, а в 1913 році - і зовсім 21%.

Є, втім, і тепер держави, в яких дрова понині - основний вид палива. У країнах Африки, наприклад, на дрова йде 88% всієї заготовленої деревини, в Південній Америці - 68%, а в Індії та Індонезії - 91 і 80% відповідно.

Цілком природно, що і в цих країнах, у міру розвитку в них газифікації та електрифікації, частка споживання дров буде скорочуватися, а згодом досягне звичайного для індустріальних країн рівня в 3-5%. Але це зовсім не означає, що роль деревини в енергетиці буде зведена до мінімуму. Навпаки: вона може різко зрости, хоча зовсім в іншій якості.

Справа в тому, що деревина, яка поступається своїм конкурентам в теплотворної здатності, має перед ними вельми серйозна перевага. Вона - єдиний на Землі поновлюване джерело енергії, тоді як ресурси всіх інших видів палива - нафти, газу, кам'яного вугілля - постійно і неминуче скорочуються.

Розвідані запаси нафти, наприклад, можуть бути, за оцінками експертів, витрачені ще до кінця наступного століття, природний газ - протягом 150 років, а кам'яне вугілля - протягом 350. І хоча в майбутньому можуть бути відкриті інші - поки невідомі - родовища, але рано чи пізно будуть вичерпані і вони. Тим більше, що нафта широко використовується не тільки як паливо, а й як технологічна сировина для отримання багатьох цінних хімічних продуктів і що саме про неї ще на початку століття Д. І. Менделєєв сказав: "Нафта - НЕ паливо. Топити можна і асигнаціями. .. "

Не дивно, що сьогодні найбільші нафтові компанії світу виділяють значні кошти для дослідження альтернативних нафти і газу енергоносіїв - перш за все, сонячної енергії, а також деревної і рослинної біомаси. Експерти Світового енергетичного союзу не передбачають технологічного прориву в цій галузі принаймні в найближчі 10-15 років, але в міру скорочення запасів нафти ситуація, безумовно, буде змінюватися.

Кількість же деревини на Землі, як це не дивно, росте: загальний річний приріст в лісах планети становить в середньому 5,5 мільярда кубометрів, тобто приблизно в 1,5 рази більше річного обсягу лісозаготівель. Це, однак, зовсім не означає безмежних можливостей при використанні деревини як палива, оскільки попит на пиломатеріали, деревні плити, фанеру, целюлозу та папір теж збільшується. І в перспективі, мабуть, джерелом теплової енергії стануть вже не дрова, а різного роду відходи, що утворюються при заготівлі і переробці деревини: сучки, гілки, верхівки дерев, кора, тирса, шматки дерева, горбиль, рейки і т.п.

Для їх спалювання вже розроблені конструкції спеціальних топок, і в Швеції, наприклад, на такому паливі сьогодні працює понад 200 районних теплоцентралей. А в США, за прогнозами фахівців, кількість використовуваних в енергетиці деревних відходів збільшиться в найближчі 30 років не менше ніж в 2,5 рази.

Для зручності вживання таких відходів з них в ряді країн пресують паливні брикети, а з деяких пір подібне виробництво сталі налагоджувати і в Росії. Брикети ці зручні за формою, добре горять, їх щільність набагато вище, ніж у вихідної біомаси, та й тепла вони виділяють в 1,5 рази більше.

І все ж основні перспективи застосування деревини в якості палива пов'язані не з брикетами і не з дровами, а з переробкою деревної біомаси в рідке і газоподібне паливо. Накопичений в цій області досвід важливий для цих перспектив нітрохи не менше, ніж сам фактор відновлення лісових масивів.

повернення газогенератора

Ще в двадцяті роки в нашій країні з'явилися перші автомобілі, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі. У той час це було більш ніж актуально, оскільки з бензином справи йшли з рук геть погано, а лісів у нас було більш ніж достатньо. А вже в 30-х роках був налагоджений серійний випуск таких автомашин і організовано кілька їх автопробігів з Москви: в Ленінград, Середню Азію і на Далекий Схід. Тим самим була переконливо доведена можливість успішної експлуатації газогенераторних автомобілів як в літніх, так і в зимових умовах (див. "Наука і життя" № 8, 1994 г.).

У 1940 році в ліспромгоспу працювало понад 4000 газогенераторних автомобілів і тракторів, а під час Великої Вітчизняної війни до цього парку додалася значна частина машин, переведених з рідкого палива на деревне. Це дозволило економити бензин для потреб військової техніки.

На деревних цурках працював і створений в 1949 році перший в світі трелювальник КТ-12. Потужність його була невелика - в два рази менше, ніж у сучасних "Жигулів", але, володіючи дуже непоганий прохідністю, він цілком успішно справлявся зі своїми обов'язками. У 1955 році на лісозаготівлях працювало понад 20000 газогенераторних тракторів.

Однак експлуатація і особливо технічне обслуговування газогенераторних машин були дуже трудомісткими і досить складними. Вузли часто виходили з ладу, а сам генератор досить скоро потребував капітального ремонту. Та й чурочкі для нього годилися не всякі: треба було підбирати і тип деревини, і її вологість, і розміри чурочек. Куди простіше було мати справу з бензиновим або дизельним двигуном: заправив бак пальним - і ніяких проблем. Тому в подальшому газогенераторні автомобілі та трактори поширення не отримали, і їх випуск був припинений.

Але самими газогенераторами фахівці займаються досі - як у нас, так і за кордоном. Правда, не тими, що встановлюються на транспортних засобах, а іншими - призначеними головним чином для опалення приміщень. Особливо потрібні такі установки в сільських районах, розташованих далеко від магістральних газопроводів. У Бельгії, наприклад, створена малогабаритна газогенераторна установка, здатна обігрівати приміщення об'ємом до 200 кубометрів, тобто площею близько 80 квадратних метрів.

Розробляються конструкції газогенераторів і для промислових цілей, і в перспективі, на думку американських фахівців, подібні установки стануть широко використовуватися в топкових пристроях виробничих підприємств. І перш за все тих, що пов'язані з переробкою деревини, а отже, з появою великої кількості деревних відходів.

Автомобіль на алкоголі

І все ж генераторний газ - не найвигідніше паливо з деревини. Його теплотворна здатність набагато менше, ніж у кам'яного вугілля, природного газу і тим більше нафти. І з цієї точки зору куди більш ефективна переробка деревини не в газове, а в рідке паливо - етанол (етиловий спирт) і метанол (метиловий спирт). Теплотворна здатність першого з них в 6 разів більше, ніж у генераторного газу, а другого - в 4,5 рази. Є у рідкого палива і інші переваги. Його, наприклад, можна возити будь-яким видом транспорту, тоді як генераторний газ доводиться використовувати там, де його виробляють, - на лісозаготівельних або лісопереробних підприємств.

І нарешті, рідке паливо з деревини істотно менш шкідливе з точки зору екології: вміст у вихлопі токсичних речовин знижується при його застосуванні на 25%. А це особливо актуально сьогодні, коли на дорогах нашої планети курсує понад 6 мільярдів автомашин, що викидають в атмосферу за годину їзди від 3 (легкові) до 7 (вантажні) кілограмів окису вуглецю і крім того масу інших токсичних речовин: сірчистий газ, окис азоту, сполуки свинцю і т.п. Тим часом світовий щорічний випуск автомобілів вже досяг 40 мільйонів. Безперервно зростає і парк сільськогосподарських і всякого роду дорожніх машин, теж працюють на двигунах внутрішнього згоряння. Загроза задихнутися вихлопними газами стає для людства все більш реальною. І перехід на паливо, при якому токсичність вихлопу знижується хоча б на чверть, був би вельми доцільний. На думку багатьох фахівців, спирти - порівняно недорогі і екологічно нешкідливі - замінять згодом хоч частково пальне, що отримується з нафти.

Метанол, який має ще одну назву - деревний спирт, виробляють сухий перегонкою деревини з подальшою ректифікацією (очищенням), а етанол - за допомогою гідролізу. З тонни дерева можна при цьому отримати до 180 літрів спирту та попутно ряд цінних продуктів: кормові дріжджі, фурфурол, рідку вуглекислоту, паливний лігнін та ін. В останні роки етанол широко застосовується в Бразилії, де на ньому працює вже кілька мільйонів автомобілів. Проводять його там з відходів цукрової тростини, бамбука, бур'янових чагарників і т.д. У нашій країні теж розроблені цікаві технології отримання рідкого палива з деревини. Особливо значною є розробка фахівців НВО "Енергомаш", яка дозволяє отримувати з відходів лісозаготівель і лісопереробки диметиловий ефір. Теплотворна здатність цього ефективного палива на 48% вище, ніж у метанолу, і на 15% вище, ніж у етанолу, а з екологічної безпеки він і зовсім перевершує всі традиційні види моторного палива, повністю відповідаючи вимогам європейських стандартів. При розробці технології його отримання використаний ряд новітніх вітчизняних досягнень науки і техніки, в тому числі в галузі ракетобудування.

"Енергетичні" плантації

Особливий інтерес до деревини як до джерела енергії виник в кінці 70-х років в результаті чергового енергетичної кризи. Саме тоді почали всерйоз вивчати альтернативні нафти енергоносіте чи, а в ряді країн зайнялися пошуком ефективних технологій енергетичного використання деревини. Але для впровадження цих технологій потрібна була б потужна сировинна база, і в США, наприклад, в 1979 році була для цієї мети розроблена спеціальна програма. Вона передбачала створення так званих "енергетичних" плантацій із застосуванням густий посадки швидкозростаючих листяних дерев: тополі, евкаліпта, вільхи тощо За розрахунками, передбачалося зайняти під ці плантації до 10% території всієї країни.

Від традиційних лісонасаджень "енергетичні" відрізняються навіть на вигляд: адже зазвичай дерева відстоять одне від іншого досить далеко і виростають до необхідних розмірів протягом 30 - 80 років. Розміри ж дерев, що ростуть на "енергетичних" плантаціях, ніякої ролі не грають, і тому їх можна на одній і тій же площі вирощувати в набагато більшій кількості, а оборот вирубки скоротити до 20 років. Продуктивність біомаси зростаючих в таких умовах дерев виявляється, за підрахунками американських лісівників, в кілька разів більше, ніж у звичайних.

Перший досвід створення "енергетичних" плантацій отримано в Швеції, де для цих цілей виділено перезволожені і інші незручні ділянки, непридатні для вирощування товарної деревини. Дослідження показали, що при загущеній посадці, наприклад, вільхи, верби або берези можна всього лише через три роки знімати цілком стерпний врожай деревини - до 10-15 тонн сухої біомаси з гектара. Така кількість дозволяє заощадити 4-5 кубометрів нафти. Підраховано, що, засудив такими плантаціями приблизно 7% території Швеції, можна забезпечити 2/3 її річної потреби в енергії.

У Росії проблема "енергетичних" плантацій поки не варто. Утворені в процесі лісозаготівлі і лісопереробки деревні відходи вже складають досить потужну сировинну базу для потреб нашого енергетичного господарства. Ось тільки налагодити б їх ретельний збір і утилізацію!

У каміна в третьому тисячолітті

[ U ] [ OT ] [ ST ] [ OST ] [ TG ] [ GTU ] id інші російська український білоруський польський англійська іспанська німецький турецька болгарська чеська угорський естонський вірменський казахський іврит грузинський сербський хорватський литовський словацький словенський албанський македонський латиська киргизький монгольський португальська узбецький корейський румунський датський грецький нідерландський норвезький шведський італійська французький індонезійська id арабська хінді бенгальський китайський [азербайджанський ] [Боснійський bs ] [таджицький ] [Латинський ] [В'єтнамський ] [Каннада kn ] [фінський ] [Філіппінський ] [Ірландський ] [Ісландський ] [Шотландський (гельський) gd ] [японський ] [Африкаанс ] [Амхарська am ] [каталанська ] [Себуанська ceb ] [корсиканська ] [Валлійський ] [Есперанто ] [Баскська eu ] [перський ] [Фризька ] [Галісійська ] [Гуджараті gu ] [хауса ] [Гавайський ] [Хмонг hmn ] [креольський (Гаїті) ht ] [ігбо ig ] [яванський ] [Кхмерский ] [Курманджі ] [Люксембурзький lb ] [лаоський ] [Малагасійська ] [Маорі ] [Малаялам ml ] [маратхі mr ] [малайський ] [Мальтійський ] [Бірманський my ] [непальська ] [Чева ny ] [панджабі ] [Пушту ] [Синдхи sd ] [сингальский si ] [Самоа ] [Шона sn ] [сомалійський ] [Сесото st ] [суданський ] [Суахілі ] [Тамільська ] [Телугу te ] [тайський ] [Урду ] [Кхоса xh ] [ідиш yi ] [йоруба yo ] [зулу ] [ TF ] Немає тексту
Контейнер пошкоджений! Спробуйте отримати статтю заново GetTextFromUrl.php , але це призведе до видалення всіх існуючих перекладів !!!

ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ

Старовинні люди підпалював багаття або висікання іскор з каменю, або тертям одна об одну сухих деревинок, але в будь-якому випадку горіла і давала йому тепло деревина.

Щоб виплавити залізо, стародавні єгиптяни використовували горн з хутром найпростішою конструкції: в нього вони завантажували руду.

З 1923 року і до кінця 40-х років ходили по наших дорогах автомобілі ГАЗ-42, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі.

З деревини можна отримувати не тільки тверде паливо, а й рідке, і газоподібне.

Так виглядають "енергетичні" плантації.

Грітися біля вогнища, слухати потріскування його полін і милуватися постійно мінливих полум'ям будуть напевно і найвіддаленіші наші нащадки.

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

"Дерев'яний" вогонь

У прекрасної давньогрецької легенди про Прометея, що приніс людям вогонь з Олімпу, є аналоги в міфах багатьох інших народів, що не дивно. Адже перший вогонь з'явився у людства, так би мовити, в готовому вигляді - від удару, наприклад, блискавки в сухе дерево, або від вулканічної лави, або, скажімо, від самовозгоревшегося торфу. І лише значно пізніше люди навчилися видобувати вогонь самі.

Яким саме способом вони це спочатку робили - висікання іскор при ударі каменю об камінь або тертям одна об одну сухих деревинок, - достовірно не відомо, але в будь-якому випадку перший вогонь напевно був "дерев'яним". Горіла і несла тепло людям деревина, і саме дрова поклали початок майбутнього технічного прогресу.

Перекочувавши згодом в найпростіший, складений з каменів вогнище, а потім в піч - спочатку в глинобитну, а потім в цегляну, дрова протягом багатьох тисячоліть залишалися єдиним джерелом теплової енергії. Чи не обходилися без них ні скромні сільські лазні, ні грандіозні купальні споруди Стародавнього Риму, в тому числі знамениті терми Каракалли, де одночасно могли приймати водні процедури 2300 осіб. Дровами топилися і каміни, і прикрашені кахлями голландські печі, і "майстрині на всі руки" - знамениті російські печі, які і будинок обігрівали, і хліб випікали, і одяг сушили. А при необхідності служили навіть домашньої лазнею: в ній, хоч і згинаючись в три погибелі і ризикуючи замазатися сажею від стінок, все ж можна було помитися.

Але не тільки для побутових потреб використовувалися дрова - вони грали найважливішу роль у багатьох технологічних процесах. Перш за все - в металургії, оскільки виплавка металу без них була так само неможлива, як без руди. Примітний в цьому відношенні факт з вельми древньої історії. Археологи встановили, що близько трьох тисяч років тому в Стародавньому Єгипті раптово припинилася виплавка міді. Зацікавившись причиною такого явища, вони виявили, що приблизно до цього часу в околицях великого родовища міді були повністю вирубані всі пальмові ліси, в результаті чого зник одержуваний з пальм деревне вугілля. Через брак палива плавильні печі гасли одна за одною, і врешті-решт виробництво необхідного населенню металу зовсім заглохло.

Зворотній цього ситуація склалася в Росії в XVIII столітті, коли вона вийшла на перше місце в світі по виплавці чавуну, обігнавши лідирували до цього Англію і Швецію. До кінця століття виробництво чавуну в Росії виросло, в порівнянні з початком, більш ніж в 60 разів. Причиною тому були аж ніяк не тільки багатства гірських родовищ Уралу і майстерність вітчизняних металургів, а й невичерпна кількість деревного вугілля, виробленого з деревини навколишніх лісів. Адже для виплавки одного пуда чавуну потрібно спалити від трьох до п'яти пудів деревного вугілля, тобто 0,3-0,5 кубометра дров.

Великими споживачами деревини були і солеварні: кубічна сажень, тобто майже 10 кубометрів дров, була потрібна для виробництва 30 пудів солі. Чи не могли працювати без дров і гончарні майстерні, цегельні, скляні, цукрові і миловарні заводи, печі для випалювання вапняку і т.п.

У XVIII столітті на Заході з'явився в використанні кам'яне вугілля, але і після цього пароплави і паровози ще довго працювали на деревному паливі. І тільки на початку ХХ століття транспорт значною мірою перейшов на нафтопродукти, проте в Росії - під час громадянської війни - він все ж працював в основному на дровах. На деревне паливо була переведена тоді і вся діяла в той час промисловість, а житлові будинки опалювалися тільки дровами. Аналогічне становище склалося в нашій країні і під час Великої Вітчизняної війни, а в якійсь мірі і після неї: на деревних цурках працювали навіть автомобілі.

Деревне паливо - не тільки дрова

І все ж в основному дрова втратили своє монопольне становище на паливному ринку ще в минулому столітті, а останнім часом вони витісняються з нього зовсім, і не тільки кам'яним вугіллям, але перш за все нафтою і природним газом. Сьогодні в світовому енергетичному балансі частка дров не перевищує 3,5%, а в Росії - навіть 1%. Це тим більше примітно, що ще в 1950 році вона становила 9%, а в 1913 році - і зовсім 21%.

Є, втім, і тепер держави, в яких дрова понині - основний вид палива. У країнах Африки, наприклад, на дрова йде 88% всієї заготовленої деревини, в Південній Америці - 68%, а в Індії та Індонезії - 91 і 80% відповідно.

Цілком природно, що і в цих країнах, у міру розвитку в них газифікації та електрифікації, частка споживання дров буде скорочуватися, а згодом досягне звичайного для індустріальних країн рівня в 3-5%. Але це зовсім не означає, що роль деревини в енергетиці буде зведена до мінімуму. Навпаки: вона може різко зрости, хоча зовсім в іншій якості.

Справа в тому, що деревина, яка поступається своїм конкурентам в теплотворної здатності, має перед ними вельми серйозна перевага. Вона - єдиний на Землі поновлюване джерело енергії, тоді як ресурси всіх інших видів палива - нафти, газу, кам'яного вугілля - постійно і неминуче скорочуються.

Розвідані запаси нафти, наприклад, можуть бути, за оцінками експертів, витрачені ще до кінця наступного століття, природний газ - протягом 150 років, а кам'яне вугілля - протягом 350. І хоча в майбутньому можуть бути відкриті інші - поки невідомі - родовища, але рано чи пізно будуть вичерпані і вони. Тим більше, що нафта широко використовується не тільки як паливо, а й як технологічна сировина для отримання багатьох цінних хімічних продуктів і що саме про неї ще на початку століття Д. І. Менделєєв сказав: "Нафта - НЕ паливо. Топити можна і асигнаціями. .. "

Не дивно, що сьогодні найбільші нафтові компанії світу виділяють значні кошти для дослідження альтернативних нафти і газу енергоносіїв - перш за все, сонячної енергії, а також деревної і рослинної біомаси. Експерти Світового енергетичного союзу не передбачають технологічного прориву в цій галузі принаймні в найближчі 10-15 років, але в міру скорочення запасів нафти ситуація, безумовно, буде змінюватися.

Кількість же деревини на Землі, як це не дивно, росте: загальний річний приріст в лісах планети становить в середньому 5,5 мільярда кубометрів, тобто приблизно в 1,5 рази більше річного обсягу лісозаготівель. Це, однак, зовсім не означає безмежних можливостей при використанні деревини як палива, оскільки попит на пиломатеріали, деревні плити, фанеру, целюлозу та папір теж збільшується. І в перспективі, мабуть, джерелом теплової енергії стануть вже не дрова, а різного роду відходи, що утворюються при заготівлі і переробці деревини: сучки, гілки, верхівки дерев, кора, тирса, шматки дерева, горбиль, рейки і т.п.

Для їх спалювання вже розроблені конструкції спеціальних топок, і в Швеції, наприклад, на такому паливі сьогодні працює понад 200 районних теплоцентралей. А в США, за прогнозами фахівців, кількість використовуваних в енергетиці деревних відходів збільшиться в найближчі 30 років не менше ніж в 2,5 рази.

Для зручності вживання таких відходів з них в ряді країн пресують паливні брикети, а з деяких пір подібне виробництво сталі налагоджувати і в Росії. Брикети ці зручні за формою, добре горять, їх щільність набагато вище, ніж у вихідної біомаси, та й тепла вони виділяють в 1,5 рази більше.

І все ж основні перспективи застосування деревини в якості палива пов'язані не з брикетами і не з дровами, а з переробкою деревної біомаси в рідке і газоподібне паливо. Накопичений в цій області досвід важливий для цих перспектив нітрохи не менше, ніж сам фактор відновлення лісових масивів.

повернення газогенератора

Ще в двадцяті роки в нашій країні з'явилися перші автомобілі, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі. У той час це було більш ніж актуально, оскільки з бензином справи йшли з рук геть погано, а лісів у нас було більш ніж достатньо. А вже в 30-х роках був налагоджений серійний випуск таких автомашин і організовано кілька їх автопробігів з Москви: в Ленінград, Середню Азію і на Далекий Схід. Тим самим була переконливо доведена можливість успішної експлуатації газогенераторних автомобілів як в літніх, так і в зимових умовах (див. "Наука і життя" № 8, 1994 г.).

У 1940 році в ліспромгоспу працювало понад 4000 газогенераторних автомобілів і тракторів, а під час Великої Вітчизняної війни до цього парку додалася значна частина машин, переведених з рідкого палива на деревне. Це дозволило економити бензин для потреб військової техніки.

На деревних цурках працював і створений в 1949 році перший в світі трелювальник КТ-12. Потужність його була невелика - в два рази менше, ніж у сучасних "Жигулів", але, володіючи дуже непоганий прохідністю, він цілком успішно справлявся зі своїми обов'язками. У 1955 році на лісозаготівлях працювало понад 20000 газогенераторних тракторів.

Однак експлуатація і особливо технічне обслуговування газогенераторних машин були дуже трудомісткими і досить складними. Вузли часто виходили з ладу, а сам генератор досить скоро потребував капітального ремонту. Та й чурочкі для нього годилися не всякі: треба було підбирати і тип деревини, і її вологість, і розміри чурочек. Куди простіше було мати справу з бензиновим або дизельним двигуном: заправив бак пальним - і ніяких проблем. Тому в подальшому газогенераторні автомобілі та трактори поширення не отримали, і їх випуск був припинений.

Але самими газогенераторами фахівці займаються досі - як у нас, так і за кордоном. Правда, не тими, що встановлюються на транспортних засобах, а іншими - призначеними головним чином для опалення приміщень. Особливо потрібні такі установки в сільських районах, розташованих далеко від магістральних газопроводів. У Бельгії, наприклад, створена малогабаритна газогенераторна установка, здатна обігрівати приміщення об'ємом до 200 кубометрів, тобто площею близько 80 квадратних метрів.

Розробляються конструкції газогенераторів і для промислових цілей, і в перспективі, на думку американських фахівців, подібні установки стануть широко використовуватися в топкових пристроях виробничих підприємств. І перш за все тих, що пов'язані з переробкою деревини, а отже, з появою великої кількості деревних відходів.

Автомобіль на алкоголі

І все ж генераторний газ - не найвигідніше паливо з деревини. Його теплотворна здатність набагато менше, ніж у кам'яного вугілля, природного газу і тим більше нафти. І з цієї точки зору куди більш ефективна переробка деревини не в газове, а в рідке паливо - етанол (етиловий спирт) і метанол (метиловий спирт). Теплотворна здатність першого з них в 6 разів більше, ніж у генераторного газу, а другого - в 4,5 рази. Є у рідкого палива і інші переваги. Його, наприклад, можна возити будь-яким видом транспорту, тоді як генераторний газ доводиться використовувати там, де його виробляють, - на лісозаготівельних або лісопереробних підприємств.

І нарешті, рідке паливо з деревини істотно менш шкідливе з точки зору екології: вміст у вихлопі токсичних речовин знижується при його застосуванні на 25%. А це особливо актуально сьогодні, коли на дорогах нашої планети курсує понад 6 мільярдів автомашин, що викидають в атмосферу за годину їзди від 3 (легкові) до 7 (вантажні) кілограмів окису вуглецю і крім того масу інших токсичних речовин: сірчистий газ, окис азоту, сполуки свинцю і т.п. Тим часом світовий щорічний випуск автомобілів вже досяг 40 мільйонів. Безперервно зростає і парк сільськогосподарських і всякого роду дорожніх машин, теж працюють на двигунах внутрішнього згоряння. Загроза задихнутися вихлопними газами стає для людства все більш реальною. І перехід на паливо, при якому токсичність вихлопу знижується хоча б на чверть, був би вельми доцільний. На думку багатьох фахівців, спирти - порівняно недорогі і екологічно нешкідливі - замінять згодом хоч частково пальне, що отримується з нафти.

Метанол, який має ще одну назву - деревний спирт, виробляють сухий перегонкою деревини з подальшою ректифікацією (очищенням), а етанол - за допомогою гідролізу. З тонни дерева можна при цьому отримати до 180 літрів спирту та попутно ряд цінних продуктів: кормові дріжджі, фурфурол, рідку вуглекислоту, паливний лігнін та ін. В останні роки етанол широко застосовується в Бразилії, де на ньому працює вже кілька мільйонів автомобілів. Проводять його там з відходів цукрової тростини, бамбука, бур'янових чагарників і т.д. У нашій країні теж розроблені цікаві технології отримання рідкого палива з деревини. Особливо значною є розробка фахівців НВО "Енергомаш", яка дозволяє отримувати з відходів лісозаготівель і лісопереробки диметиловий ефір. Теплотворна здатність цього ефективного палива на 48% вище, ніж у метанолу, і на 15% вище, ніж у етанолу, а з екологічної безпеки він і зовсім перевершує всі традиційні види моторного палива, повністю відповідаючи вимогам європейських стандартів. При розробці технології його отримання використаний ряд новітніх вітчизняних досягнень науки і техніки, в тому числі в галузі ракетобудування.

"Енергетичні" плантації

Особливий інтерес до деревини як до джерела енергії виник в кінці 70-х років в результаті чергового енергетичної кризи. Саме тоді почали всерйоз вивчати альтернативні нафти енергоносіте чи, а в ряді країн зайнялися пошуком ефективних технологій енергетичного використання деревини. Але для впровадження цих технологій потрібна була б потужна сировинна база, і в США, наприклад, в 1979 році була для цієї мети розроблена спеціальна програма. Вона передбачала створення так званих "енергетичних" плантацій із застосуванням густий посадки швидкозростаючих листяних дерев: тополі, евкаліпта, вільхи тощо За розрахунками, передбачалося зайняти під ці плантації до 10% території всієї країни.

Від традиційних лісонасаджень "енергетичні" відрізняються навіть на вигляд: адже зазвичай дерева відстоять одне від іншого досить далеко і виростають до необхідних розмірів протягом 30 - 80 років. Розміри ж дерев, що ростуть на "енергетичних" плантаціях, ніякої ролі не грають, і тому їх можна на одній і тій же площі вирощувати в набагато більшій кількості, а оборот вирубки скоротити до 20 років. Продуктивність біомаси зростаючих в таких умовах дерев виявляється, за підрахунками американських лісівників, в кілька разів більше, ніж у звичайних.

Перший досвід створення "енергетичних" плантацій отримано в Швеції, де для цих цілей виділено перезволожені і інші незручні ділянки, непридатні для вирощування товарної деревини. Дослідження показали, що при загущеній посадці, наприклад, вільхи, верби або берези можна всього лише через три роки знімати цілком стерпний врожай деревини - до 10-15 тонн сухої біомаси з гектара. Така кількість дозволяє заощадити 4-5 кубометрів нафти. Підраховано, що, засудив такими плантаціями приблизно 7% території Швеції, можна забезпечити 2/3 її річної потреби в енергії.

У Росії проблема "енергетичних" плантацій поки не варто. Утворені в процесі лісозаготівлі і лісопереробки деревні відходи вже складають досить потужну сировинну базу для потреб нашого енергетичного господарства. Ось тільки налагодити б їх ретельний збір і утилізацію!

У каміна в третьому тисячолітті

Економічний и технологічний аспекти использование деревини НЕ вічерпують, однак, ее майбутнього. Аджея існує ще аспект суто психологічний. І навряд чи наші нащадки відмовлять собі в задоволенні погрітися біля багаття на лісовій галявині, приготувати на тліючих деревному вугіллі шашлик або просто посидіти біля печі або каміна, спостерігаючи за грою вогню і слухаючи веселе потріскування дров. Не дарма ж в самих упоряджених і дорогих котеджах, оснащених всякого роду автоматикою для підтримки постійного рівня температури і вологості, неодмінно знаходиться місце для традиційного каміна.

Деревина та енергетика - ці поняття нерозривно пов'язані як в минулому, так і в сьогоденні. І є серйозні підстави вважати, що в наступному тисячолітті деревина теж буде грати у світовій енергетиці вельми помітну роль.

ЧИ ЛЕГКО добути вогонь БЕЗ СІРНИКІВ

Робінзону Крузо, як відомо, багато в чому пощастило. Зокрема, в отриманні вогню: в першу ж ніч гроза підпалила на його острові одне з дерев.

Куди більше труднощів з добуванням вогню виявилося у героїв "Таємничого острова" Ж. Верна. Гроза їм в цьому не допомогла, і вони спочатку намагалися використовувати найбільш древній з відомих способів - тертя одного шматка сухого дерева про інший. Але оскільки мали вони про цей процес дуже туманне уявлення, то "результат вийшов негативним: шматки дерева ледь нагрілися - менше, ніж самі виконавці досвіду".

Нічого дивного в цьому немає: первісні люди добували вогонь не тертям палиці про палицю, а сверлением одного шматка дерева кінцем іншого. У цьому випадку площа поверхонь, що труться настільки мала, що вони дійсно розігріваються швидше, ніж встигають охолонути, і отримується від свердління деревний пил в якийсь момент запалюється.

Саме свердління первісні люди виробляли загостреною паличкою, яку обертали за допомогою нехитрого пристосування, наприклад лука (див. Малюнки), причому найдосвідченішому "свердлувальник" вдавалося отримати вогонь протягом декількох секунд.

З найдавніших часів добували вогонь і висікання, що, втім, теж не особливо просто і вимагає певної вправності, а також певного набору засобів: залізного або сталевого кресала, кременю, з якого викрешуються іскри, і губки - або природного (з зростаючого на березі гриба трутовика), або висушеної, а ще краще просоченої спеціальним складом дрантя.

Але вже в XIII столітті люди стали застосовувати для отримання вогню запальні скла (лупи), і саме таким способом отримали його в кінці кінців герої "Таємничого острова". Вони виготовили лупу з цих двох вартових шибок, скріпивши їх краю глиною і попередньо заповнивши водою.

Ще більш цікавим чином добули вогонь персонажі іншого роману Жюля Верна - "Подорож капітана Гаттераса", які виготовили лінзу в Арктиці з прозорого шматка льоду, витесані з величезною крижини. Є в такому способі серйозні труднощі: лід повинен бути дійсно абсолютно прозорим і не повинен містити повітряних бульбашок. Але якщо виготовити крижану лінзу в домашніх умовах, заливши в миску воду і виставивши її на мороз, а потім цю лінзу відполірувати, то з її допомогою можна і справді отримати вогонь.

ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ

Старовинні люди підпалював багаття або висікання іскор з каменю, або тертям одна об одну сухих деревинок, але в будь-якому випадку горіла і давала йому тепло деревина.

Щоб виплавити залізо, стародавні єгиптяни використовували горн з хутром найпростішою конструкції: в нього вони завантажували руду.

З 1923 року і до кінця 40-х років ходили по наших дорогах автомобілі ГАЗ-42, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі.

З деревини можна отримувати не тільки тверде паливо, а й рідке, і газоподібне.

Так виглядають "енергетичні" плантації.

Грітися біля вогнища, слухати потріскування його полін і милуватися постійно мінливих полум'ям будуть напевно і найвіддаленіші наші нащадки.

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

"Дерев'яний" вогонь

У прекрасної давньогрецької легенди про Прометея, що приніс людям вогонь з Олімпу, є аналоги в міфах багатьох інших народів, що не дивно. Адже перший вогонь з'явився у людства, так би мовити, в готовому вигляді - від удару, наприклад, блискавки в сухе дерево, або від вулканічної лави, або, скажімо, від самовозгоревшегося торфу. І лише значно пізніше люди навчилися видобувати вогонь самі.

Яким саме способом вони це спочатку робили - висікання іскор при ударі каменю об камінь або тертям одна об одну сухих деревинок, - достовірно не відомо, але в будь-якому випадку перший вогонь напевно був "дерев'яним". Горіла і несла тепло людям деревина, і саме дрова поклали початок майбутнього технічного прогресу.

Перекочувавши згодом в найпростіший, складений з каменів вогнище, а потім в піч - спочатку в глинобитну, а потім в цегляну, дрова протягом багатьох тисячоліть залишалися єдиним джерелом теплової енергії. Чи не обходилися без них ні скромні сільські лазні, ні грандіозні купальні споруди Стародавнього Риму, в тому числі знамениті терми Каракалли, де одночасно могли приймати водні процедури 2300 осіб. Дровами топилися і каміни, і прикрашені кахлями голландські печі, і "майстрині на всі руки" - знамениті російські печі, які і будинок обігрівали, і хліб випікали, і одяг сушили. А при необхідності служили навіть домашньої лазнею: в ній, хоч і згинаючись в три погибелі і ризикуючи замазатися сажею від стінок, все ж можна було помитися.

Але не тільки для побутових потреб використовувалися дрова - вони грали найважливішу роль у багатьох технологічних процесах. Перш за все - в металургії, оскільки виплавка металу без них була так само неможлива, як без руди. Примітний в цьому відношенні факт з вельми древньої історії. Археологи встановили, що близько трьох тисяч років тому в Стародавньому Єгипті раптово припинилася виплавка міді. Зацікавившись причиною такого явища, вони виявили, що приблизно до цього часу в околицях великого родовища міді були повністю вирубані всі пальмові ліси, в результаті чого зник одержуваний з пальм деревне вугілля. Через брак палива плавильні печі гасли одна за одною, і врешті-решт виробництво необхідного населенню металу зовсім заглохло.

Зворотній цього ситуація склалася в Росії в XVIII столітті, коли вона вийшла на перше місце в світі по виплавці чавуну, обігнавши лідирували до цього Англію і Швецію. До кінця століття виробництво чавуну в Росії виросло, в порівнянні з початком, більш ніж в 60 разів. Причиною тому були аж ніяк не тільки багатства гірських родовищ Уралу і майстерність вітчизняних металургів, а й невичерпна кількість деревного вугілля, виробленого з деревини навколишніх лісів. Адже для виплавки одного пуда чавуну потрібно спалити від трьох до п'яти пудів деревного вугілля, тобто 0,3-0,5 кубометра дров.

Великими споживачами деревини були і солеварні: кубічна сажень, тобто майже 10 кубометрів дров, була потрібна для виробництва 30 пудів солі. Чи не могли працювати без дров і гончарні майстерні, цегельні, скляні, цукрові і миловарні заводи, печі для випалювання вапняку і т.п.

У XVIII столітті на Заході з'явився в використанні кам'яне вугілля, але і після цього пароплави і паровози ще довго працювали на деревному паливі. І тільки на початку ХХ століття транспорт значною мірою перейшов на нафтопродукти, проте в Росії - під час громадянської війни - він все ж працював в основному на дровах. На деревне паливо була переведена тоді і вся діяла в той час промисловість, а житлові будинки опалювалися тільки дровами. Аналогічне становище склалося в нашій країні і під час Великої Вітчизняної війни, а в якійсь мірі і після неї: на деревних цурках працювали навіть автомобілі.

Деревне паливо - не тільки дрова

І все ж в основному дрова втратили своє монопольне становище на паливному ринку ще в минулому столітті, а останнім часом вони витісняються з нього зовсім, і не тільки кам'яним вугіллям, але перш за все нафтою і природним газом. Сьогодні в світовому енергетичному балансі частка дров не перевищує 3,5%, а в Росії - навіть 1%. Це тим більше примітно, що ще в 1950 році вона становила 9%, а в 1913 році - і зовсім 21%.

Є, втім, і тепер держави, в яких дрова понині - основний вид палива. У країнах Африки, наприклад, на дрова йде 88% всієї заготовленої деревини, в Південній Америці - 68%, а в Індії та Індонезії - 91 і 80% відповідно.

Цілком природно, що і в цих країнах, у міру розвитку в них газифікації та електрифікації, частка споживання дров буде скорочуватися, а згодом досягне звичайного для індустріальних країн рівня в 3-5%. Але це зовсім не означає, що роль деревини в енергетиці буде зведена до мінімуму. Навпаки: вона може різко зрости, хоча зовсім в іншій якості.

Справа в тому, що деревина, яка поступається своїм конкурентам в теплотворної здатності, має перед ними вельми серйозна перевага. Вона - єдиний на Землі поновлюване джерело енергії, тоді як ресурси всіх інших видів палива - нафти, газу, кам'яного вугілля - постійно і неминуче скорочуються.

Розвідані запаси нафти, наприклад, можуть бути, за оцінками експертів, витрачені ще до кінця наступного століття, природний газ - протягом 150 років, а кам'яне вугілля - протягом 350. І хоча в майбутньому можуть бути відкриті інші - поки невідомі - родовища, але рано чи пізно будуть вичерпані і вони. Тим більше, що нафта широко використовується не тільки як паливо, а й як технологічна сировина для отримання багатьох цінних хімічних продуктів і що саме про неї ще на початку століття Д. І. Менделєєв сказав: "Нафта - НЕ паливо. Топити можна і асигнаціями. .. "

Не дивно, що сьогодні найбільші нафтові компанії світу виділяють значні кошти для дослідження альтернативних нафти і газу енергоносіїв - перш за все, сонячної енергії, а також деревної і рослинної біомаси. Експерти Світового енергетичного союзу не передбачають технологічного прориву в цій галузі принаймні в найближчі 10-15 років, але в міру скорочення запасів нафти ситуація, безумовно, буде змінюватися.

Кількість же деревини на Землі, як це не дивно, росте: загальний річний приріст в лісах планети становить в середньому 5,5 мільярда кубометрів, тобто приблизно в 1,5 рази більше річного обсягу лісозаготівель. Це, однак, зовсім не означає безмежних можливостей при використанні деревини як палива, оскільки попит на пиломатеріали, деревні плити, фанеру, целюлозу та папір теж збільшується. І в перспективі, мабуть, джерелом теплової енергії стануть вже не дрова, а різного роду відходи, що утворюються при заготівлі і переробці деревини: сучки, гілки, верхівки дерев, кора, тирса, шматки дерева, горбиль, рейки і т.п.

Для їх спалювання вже розроблені конструкції спеціальних топок, і в Швеції, наприклад, на такому паливі сьогодні працює понад 200 районних теплоцентралей. А в США, за прогнозами фахівців, кількість використовуваних в енергетиці деревних відходів збільшиться в найближчі 30 років не менше ніж в 2,5 рази.

Для зручності вживання таких відходів з них в ряді країн пресують паливні брикети, а з деяких пір подібне виробництво сталі налагоджувати і в Росії. Брикети ці зручні за формою, добре горять, їх щільність набагато вище, ніж у вихідної біомаси, та й тепла вони виділяють в 1,5 рази більше.

І все ж основні перспективи застосування деревини в якості палива пов'язані не з брикетами і не з дровами, а з переробкою деревної біомаси в рідке і газоподібне паливо. Накопичений в цій області досвід важливий для цих перспектив нітрохи не менше, ніж сам фактор відновлення лісових масивів.

повернення газогенератора

Ще в двадцяті роки в нашій країні з'явилися перші автомобілі, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі. У той час це було більш ніж актуально, оскільки з бензином справи йшли з рук геть погано, а лісів у нас було більш ніж достатньо. А вже в 30-х роках був налагоджений серійний випуск таких автомашин і організовано кілька їх автопробігів з Москви: в Ленінград, Середню Азію і на Далекий Схід. Тим самим була переконливо доведена можливість успішної експлуатації газогенераторних автомобілів як в літніх, так і в зимових умовах (див. "Наука і життя" № 8, 1994 г.).

У 1940 році в ліспромгоспу працювало понад 4000 газогенераторних автомобілів і тракторів, а під час Великої Вітчизняної війни до цього парку додалася значна частина машин, переведених з рідкого палива на деревне. Це дозволило економити бензин для потреб військової техніки.

На деревних цурках працював і створений в 1949 році перший в світі трелювальник КТ-12. Потужність його була невелика - в два рази менше, ніж у сучасних "Жигулів", але, володіючи дуже непоганий прохідністю, він цілком успішно справлявся зі своїми обов'язками. У 1955 році на лісозаготівлях працювало понад 20000 газогенераторних тракторів.

Однак експлуатація і особливо технічне обслуговування газогенераторних машин були дуже трудомісткими і досить складними. Вузли часто виходили з ладу, а сам генератор досить скоро потребував капітального ремонту. Та й чурочкі для нього годилися не всякі: треба було підбирати і тип деревини, і її вологість, і розміри чурочек. Куди простіше було мати справу з бензиновим або дизельним двигуном: заправив бак пальним - і ніяких проблем. Тому в подальшому газогенераторні автомобілі та трактори поширення не отримали, і їх випуск був припинений.

Але самими газогенераторами фахівці займаються досі - як у нас, так і за кордоном. Правда, не тими, що встановлюються на транспортних засобах, а іншими - призначеними головним чином для опалення приміщень. Особливо потрібні такі установки в сільських районах, розташованих далеко від магістральних газопроводів. У Бельгії, наприклад, створена малогабаритна газогенераторна установка, здатна обігрівати приміщення об'ємом до 200 кубометрів, тобто площею близько 80 квадратних метрів.

Розробляються конструкції газогенераторів і для промислових цілей, і в перспективі, на думку американських фахівців, подібні установки стануть широко використовуватися в топкових пристроях виробничих підприємств. І перш за все тих, що пов'язані з переробкою деревини, а отже, з появою великої кількості деревних відходів.

Автомобіль на алкоголі

І все ж генераторний газ - не найвигідніше паливо з деревини. Його теплотворна здатність набагато менше, ніж у кам'яного вугілля, природного газу і тим більше нафти. І з цієї точки зору куди більш ефективна переробка деревини не в газове, а в рідке паливо - етанол (етиловий спирт) і метанол (метиловий спирт). Теплотворна здатність першого з них в 6 разів більше, ніж у генераторного газу, а другого - в 4,5 рази. Є у рідкого палива і інші переваги. Його, наприклад, можна возити будь-яким видом транспорту, тоді як генераторний газ доводиться використовувати там, де його виробляють, - на лісозаготівельних або лісопереробних підприємств.

І нарешті, рідке паливо з деревини істотно менш шкідливе з точки зору екології: вміст у вихлопі токсичних речовин знижується при його застосуванні на 25%. А це особливо актуально сьогодні, коли на дорогах нашої планети курсує понад 6 мільярдів автомашин, що викидають в атмосферу за годину їзди від 3 (легкові) до 7 (вантажні) кілограмів окису вуглецю і крім того масу інших токсичних речовин: сірчистий газ, окис азоту, сполуки свинцю і т.п. Тим часом світовий щорічний випуск автомобілів вже досяг 40 мільйонів. Безперервно зростає і парк сільськогосподарських і всякого роду дорожніх машин, теж працюють на двигунах внутрішнього згоряння. Загроза задихнутися вихлопними газами стає для людства все більш реальною. І перехід на паливо, при якому токсичність вихлопу знижується хоча б на чверть, був би вельми доцільний. На думку багатьох фахівців, спирти - порівняно недорогі і екологічно нешкідливі - замінять згодом хоч частково пальне, що отримується з нафти.

Метанол, який має ще одну назву - деревний спирт, виробляють сухий перегонкою деревини з подальшою ректифікацією (очищенням), а етанол - за допомогою гідролізу. З тонни дерева можна при цьому отримати до 180 літрів спирту та попутно ряд цінних продуктів: кормові дріжджі, фурфурол, рідку вуглекислоту, паливний лігнін та ін. В останні роки етанол широко застосовується в Бразилії, де на ньому працює вже кілька мільйонів автомобілів. Проводять його там з відходів цукрової тростини, бамбука, бур'янових чагарників і т.д. У нашій країні теж розроблені цікаві технології отримання рідкого палива з деревини. Особливо значною є розробка фахівців НВО "Енергомаш", яка дозволяє отримувати з відходів лісозаготівель і лісопереробки диметиловий ефір. Теплотворна здатність цього ефективного палива на 48% вище, ніж у метанолу, і на 15% вище, ніж у етанолу, а з екологічної безпеки він і зовсім перевершує всі традиційні види моторного палива, повністю відповідаючи вимогам європейських стандартів. При розробці технології його отримання використаний ряд новітніх вітчизняних досягнень науки і техніки, в тому числі в галузі ракетобудування.

"Енергетичні" плантації

Особливий інтерес до деревини як до джерела енергії виник в кінці 70-х років в результаті чергового енергетичної кризи. Саме тоді почали всерйоз вивчати альтернативні нафти енергоносіте чи, а в ряді країн зайнялися пошуком ефективних технологій енергетичного використання деревини. Але для впровадження цих технологій потрібна була б потужна сировинна база, і в США, наприклад, в 1979 році була для цієї мети розроблена спеціальна програма. Вона передбачала створення так званих "енергетичних" плантацій із застосуванням густий посадки швидкозростаючих листяних дерев: тополі, евкаліпта, вільхи тощо За розрахунками, передбачалося зайняти під ці плантації до 10% території всієї країни.

Від традиційних лісонасаджень "енергетичні" відрізняються навіть на вигляд: адже зазвичай дерева відстоять одне від іншого досить далеко і виростають до необхідних розмірів протягом 30 - 80 років. Розміри ж дерев, що ростуть на "енергетичних" плантаціях, ніякої ролі не грають, і тому їх можна на одній і тій же площі вирощувати в набагато більшій кількості, а оборот вирубки скоротити до 20 років. Продуктивність біомаси зростаючих в таких умовах дерев виявляється, за підрахунками американських лісівників, в кілька разів більше, ніж у звичайних.

Перший досвід створення "енергетичних" плантацій отримано в Швеції, де для цих цілей виділено перезволожені і інші незручні ділянки, непридатні для вирощування товарної деревини. Дослідження показали, що при загущеній посадці, наприклад, вільхи, верби або берези можна всього лише через три роки знімати цілком стерпний врожай деревини - до 10-15 тонн сухої біомаси з гектара. Така кількість дозволяє заощадити 4-5 кубометрів нафти. Підраховано, що, засудив такими плантаціями приблизно 7% території Швеції, можна забезпечити 2/3 її річної потреби в енергії.

У Росії проблема "енергетичних" плантацій поки не варто. Утворені в процесі лісозаготівлі і лісопереробки деревні відходи вже складають досить потужну сировинну базу для потреб нашого енергетичного господарства. Ось тільки налагодити б їх ретельний збір і утилізацію!

У каміна в третьому тисячолітті

Економічний і технологічний аспекти використання деревини не вичерпують, однак, її майбутнього. Адже існує ще аспект суто психологічний. І навряд чи наші нащадки відмовлять собі в задоволенні погрітися біля багаття на лісовій галявині, приготувати на тліючих деревному вугіллі шашлик або просто посидіти біля печі або каміна, спостерігаючи за грою вогню і слухаючи веселе потріскування дров. Не дарма ж в самих упоряджених і дорогих котеджах, оснащених всякого роду автоматикою для підтримки постійного рівня температури і вологості, неодмінно знаходиться місце для традиційного каміна.

Деревина та енергетика - ці поняття нерозривно пов'язані як в минулому, так і в сьогоденні. І є серйозні підстави вважати, що в наступному тисячолітті деревина теж буде грати у світовій енергетиці вельми помітну роль.

ЧИ ЛЕГКО добути вогонь БЕЗ СІРНИКІВ

Робінзону Крузо, як відомо, багато в чому пощастило. Зокрема, в отриманні вогню: в першу ж ніч гроза підпалила на його острові одне з дерев.

Куди більше труднощів з добуванням вогню виявилося у героїв "Таємничого острова" Ж. Верна. Гроза їм в цьому не допомогла, і вони спочатку намагалися використовувати найбільш древній з відомих способів - тертя одного шматка сухого дерева про інший. Але оскільки мали вони про цей процес дуже туманне уявлення, то "результат вийшов негативним: шматки дерева ледь нагрілися - менше, ніж самі виконавці досвіду".

Нічого дивного в цьому немає: первісні люди добували вогонь не тертям палиці про палицю, а сверлением одного шматка дерева кінцем іншого. У цьому випадку площа поверхонь, що труться настільки мала, що вони дійсно розігріваються швидше, ніж встигають охолонути, і отримується від свердління деревний пил в якийсь момент запалюється.

Саме свердління первісні люди виробляли загостреною паличкою, яку обертали за допомогою нехитрого пристосування, наприклад лука (див. Малюнки), причому найдосвідченішому "свердлувальник" вдавалося отримати вогонь протягом декількох секунд.

З найдавніших часів добували вогонь і висікання, що, втім, теж не особливо просто і вимагає певної вправності, а також певного набору засобів: залізного або сталевого кресала, кременю, з якого викрешуються іскри, і губки - або природного (з зростаючого на березі гриба трутовика), або висушеної, а ще краще просоченої спеціальним складом дрантя.

Але вже в XIII столітті люди стали застосовувати для отримання вогню запальні скла (лупи), і саме таким способом отримали його в кінці кінців герої "Таємничого острова". Вони виготовили лупу з цих двох вартових шибок, скріпивши їх краю глиною і попередньо заповнивши водою.

Ще більш цікавим чином добули вогонь персонажі іншого роману Жюля Верна - "Подорож капітана Гаттераса", які виготовили лінзу в Арктиці з прозорого шматка льоду, витесані з величезною крижини. Є в такому способі серйозні труднощі: лід повинен бути дійсно абсолютно прозорим і не повинен містити повітряних бульбашок. Але якщо виготовити крижану лінзу в домашніх умовах, заливши в миску воду і виставивши її на мороз, а потім цю лінзу відполірувати, то з її допомогою можна і справді отримати вогонь.

ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ

Старовинні люди підпалював багаття або висікання іскор з каменю, або тертям одна об одну сухих деревинок, але в будь-якому випадку горіла і давала йому тепло деревина.

Щоб виплавити залізо, стародавні єгиптяни використовували горн з хутром найпростішою конструкції: в нього вони завантажували руду.

З 1923 року і до кінця 40-х років ходили по наших дорогах автомобілі ГАЗ-42, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі.

З деревини можна отримувати не тільки тверде паливо, а й рідке, і газоподібне.

Так виглядають "енергетичні" плантації.

Грітися біля вогнища, слухати потріскування його полін і милуватися постійно мінливих полум'ям будуть напевно і найвіддаленіші наші нащадки.

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

"Дерев'яний" вогонь

У прекрасної давньогрецької легенди про Прометея, що приніс людям вогонь з Олімпу, є аналоги в міфах багатьох інших народів, що не дивно. Адже перший вогонь з'явився у людства, так би мовити, в готовому вигляді - від удару, наприклад, блискавки в сухе дерево, або від вулканічної лави, або, скажімо, від самовозгоревшегося торфу. І лише значно пізніше люди навчилися видобувати вогонь самі.

Яким саме способом вони це спочатку робили - висікання іскор при ударі каменю об камінь або тертям одна об одну сухих деревинок, - достовірно не відомо, але в будь-якому випадку перший вогонь напевно був "дерев'яним". Горіла і несла тепло людям деревина, і саме дрова поклали початок майбутнього технічного прогресу.

Перекочувавши згодом в найпростіший, складений з каменів вогнище, а потім в піч - спочатку в глинобитну, а потім в цегляну, дрова протягом багатьох тисячоліть залишалися єдиним джерелом теплової енергії. Чи не обходилися без них ні скромні сільські лазні, ні грандіозні купальні споруди Стародавнього Риму, в тому числі знамениті терми Каракалли, де одночасно могли приймати водні процедури 2300 осіб. Дровами топилися і каміни, і прикрашені кахлями голландські печі, і "майстрині на всі руки" - знамениті російські печі, які і будинок обігрівали, і хліб випікали, і одяг сушили. А при необхідності служили навіть домашньої лазнею: в ній, хоч і згинаючись в три погибелі і ризикуючи замазатися сажею від стінок, все ж можна було помитися.

Але не тільки для побутових потреб використовувалися дрова - вони грали найважливішу роль у багатьох технологічних процесах. Перш за все - в металургії, оскільки виплавка металу без них була так само неможлива, як без руди. Примітний в цьому відношенні факт з вельми древньої історії. Археологи встановили, що близько трьох тисяч років тому в Стародавньому Єгипті раптово припинилася виплавка міді. Зацікавившись причиною такого явища, вони виявили, що приблизно до цього часу в околицях великого родовища міді були повністю вирубані всі пальмові ліси, в результаті чого зник одержуваний з пальм деревне вугілля. Через брак палива плавильні печі гасли одна за одною, і врешті-решт виробництво необхідного населенню металу зовсім заглохло.

Зворотній цього ситуація склалася в Росії в XVIII столітті, коли вона вийшла на перше місце в світі по виплавці чавуну, обігнавши лідирували до цього Англію і Швецію. До кінця століття виробництво чавуну в Росії виросло, в порівнянні з початком, більш ніж в 60 разів. Причиною тому були аж ніяк не тільки багатства гірських родовищ Уралу і майстерність вітчизняних металургів, а й невичерпна кількість деревного вугілля, виробленого з деревини навколишніх лісів. Адже для виплавки одного пуда чавуну потрібно спалити від трьох до п'яти пудів деревного вугілля, тобто 0,3-0,5 кубометра дров.

Великими споживачами деревини були і солеварні: кубічна сажень, тобто майже 10 кубометрів дров, була потрібна для виробництва 30 пудів солі. Чи не могли працювати без дров і гончарні майстерні, цегельні, скляні, цукрові і миловарні заводи, печі для випалювання вапняку і т.п.

У XVIII столітті на Заході з'явився в використанні кам'яне вугілля, але і після цього пароплави і паровози ще довго працювали на деревному паливі. І тільки на початку ХХ століття транспорт значною мірою перейшов на нафтопродукти, проте в Росії - під час громадянської війни - він все ж працював в основному на дровах. На деревне паливо була переведена тоді і вся діяла в той час промисловість, а житлові будинки опалювалися тільки дровами. Аналогічне становище склалося в нашій країні і під час Великої Вітчизняної війни, а в якійсь мірі і після неї: на деревних цурках працювали навіть автомобілі.

Деревне паливо - не тільки дрова

І все ж в основному дрова втратили своє монопольне становище на паливному ринку ще в минулому столітті, а останнім часом вони витісняються з нього зовсім, і не тільки кам'яним вугіллям, але перш за все нафтою і природним газом. Сьогодні в світовому енергетичному балансі частка дров не перевищує 3,5%, а в Росії - навіть 1%. Це тим більше примітно, що ще в 1950 році вона становила 9%, а в 1913 році - і зовсім 21%.

Є, втім, і тепер держави, в яких дрова понині - основний вид палива. У країнах Африки, наприклад, на дрова йде 88% всієї заготовленої деревини, в Південній Америці - 68%, а в Індії та Індонезії - 91 і 80% відповідно.

Цілком природно, що і в цих країнах, у міру розвитку в них газифікації та електрифікації, частка споживання дров буде скорочуватися, а згодом досягне звичайного для індустріальних країн рівня в 3-5%. Але це зовсім не означає, що роль деревини в енергетиці буде зведена до мінімуму. Навпаки: вона може різко зрости, хоча зовсім в іншій якості.

Справа в тому, що деревина, яка поступається своїм конкурентам в теплотворної здатності, має перед ними вельми серйозна перевага. Вона - єдиний на Землі поновлюване джерело енергії, тоді як ресурси всіх інших видів палива - нафти, газу, кам'яного вугілля - постійно і неминуче скорочуються.

Розвідані запаси нафти, наприклад, можуть бути, за оцінками експертів, витрачені ще до кінця наступного століття, природний газ - протягом 150 років, а кам'яне вугілля - протягом 350. І хоча в майбутньому можуть бути відкриті інші - поки невідомі - родовища, але рано чи пізно будуть вичерпані і вони. Тим більше, що нафта широко використовується не тільки як паливо, а й як технологічна сировина для отримання багатьох цінних хімічних продуктів і що саме про неї ще на початку століття Д. І. Менделєєв сказав: "Нафта - НЕ паливо. Топити можна і асигнаціями. .. "

Не дивно, що сьогодні найбільші нафтові компанії світу виділяють значні кошти для дослідження альтернативних нафти і газу енергоносіїв - перш за все, сонячної енергії, а також деревної і рослинної біомаси. Експерти Світового енергетичного союзу не передбачають технологічного прориву в цій галузі принаймні в найближчі 10-15 років, але в міру скорочення запасів нафти ситуація, безумовно, буде змінюватися.

Кількість же деревини на Землі, як це не дивно, росте: загальний річний приріст в лісах планети становить в середньому 5,5 мільярда кубометрів, тобто приблизно в 1,5 рази більше річного обсягу лісозаготівель. Це, однак, зовсім не означає безмежних можливостей при використанні деревини як палива, оскільки попит на пиломатеріали, деревні плити, фанеру, целюлозу та папір теж збільшується. І в перспективі, мабуть, джерелом теплової енергії стануть вже не дрова, а різного роду відходи, що утворюються при заготівлі і переробці деревини: сучки, гілки, верхівки дерев, кора, тирса, шматки дерева, горбиль, рейки і т.п.

Для їх спалювання вже розроблені конструкції спеціальних топок, і в Швеції, наприклад, на такому паливі сьогодні працює понад 200 районних теплоцентралей. А в США, за прогнозами фахівців, кількість використовуваних в енергетиці деревних відходів збільшиться в найближчі 30 років не менше ніж в 2,5 рази.

Для зручності вживання таких відходів з них в ряді країн пресують паливні брикети, а з деяких пір подібне виробництво сталі налагоджувати і в Росії. Брикети ці зручні за формою, добре горять, їх щільність набагато вище, ніж у вихідної біомаси, та й тепла вони виділяють в 1,5 рази більше.

І все ж основні перспективи застосування деревини в якості палива пов'язані не з брикетами і не з дровами, а з переробкою деревної біомаси в рідке і газоподібне паливо. Накопичений в цій області досвід важливий для цих перспектив нітрохи не менше, ніж сам фактор відновлення лісових масивів.

повернення газогенератора

Ще в двадцяті роки в нашій країні з'явилися перші автомобілі, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі. У той час це було більш ніж актуально, оскільки з бензином справи йшли з рук геть погано, а лісів у нас було більш ніж достатньо. А вже в 30-х роках був налагоджений серійний випуск таких автомашин і організовано кілька їх автопробігів з Москви: в Ленінград, Середню Азію і на Далекий Схід. Тим самим була переконливо доведена можливість успішної експлуатації газогенераторних автомобілів як в літніх, так і в зимових умовах (див. "Наука і життя" № 8, 1994 г.).

У 1940 році в ліспромгоспу працювало понад 4000 газогенераторних автомобілів і тракторів, а під час Великої Вітчизняної війни до цього парку додалася значна частина машин, переведених з рідкого палива на деревне. Це дозволило економити бензин для потреб військової техніки.

На деревних цурках працював і створений в 1949 році перший в світі трелювальник КТ-12. Потужність його була невелика - в два рази менше, ніж у сучасних "Жигулів", але, володіючи дуже непоганий прохідністю, він цілком успішно справлявся зі своїми обов'язками. У 1955 році на лісозаготівлях працювало понад 20000 газогенераторних тракторів.

Однак експлуатація і особливо технічне обслуговування газогенераторних машин були дуже трудомісткими і досить складними. Вузли часто виходили з ладу, а сам генератор досить скоро потребував капітального ремонту. Та й чурочкі для нього годилися не всякі: треба було підбирати і тип деревини, і її вологість, і розміри чурочек. Куди простіше було мати справу з бензиновим або дизельним двигуном: заправив бак пальним - і ніяких проблем. Тому в подальшому газогенераторні автомобілі та трактори поширення не отримали, і їх випуск був припинений.

Але самими газогенераторами фахівці займаються досі - як у нас, так і за кордоном. Правда, не тими, що встановлюються на транспортних засобах, а іншими - призначеними головним чином для опалення приміщень. Особливо потрібні такі установки в сільських районах, розташованих далеко від магістральних газопроводів. У Бельгії, наприклад, створена малогабаритна газогенераторна установка, здатна обігрівати приміщення об'ємом до 200 кубометрів, тобто площею близько 80 квадратних метрів.

Розробляються конструкції газогенераторів і для промислових цілей, і в перспективі, на думку американських фахівців, подібні установки стануть широко використовуватися в топкових пристроях виробничих підприємств. І перш за все тих, що пов'язані з переробкою деревини, а отже, з появою великої кількості деревних відходів.

Автомобіль на алкоголі

І все ж генераторний газ - не найвигідніше паливо з деревини. Його теплотворна здатність набагато менше, ніж у кам'яного вугілля, природного газу і тим більше нафти. І з цієї точки зору куди більш ефективна переробка деревини не в газове, а в рідке паливо - етанол (етиловий спирт) і метанол (метиловий спирт). Теплотворна здатність першого з них в 6 разів більше, ніж у генераторного газу, а другого - в 4,5 рази. Є у рідкого палива і інші переваги. Його, наприклад, можна возити будь-яким видом транспорту, тоді як генераторний газ доводиться використовувати там, де його виробляють, - на лісозаготівельних або лісопереробних підприємств.

І нарешті, рідке паливо з деревини істотно менш шкідливе з точки зору екології: вміст у вихлопі токсичних речовин знижується при його застосуванні на 25%. А це особливо актуально сьогодні, коли на дорогах нашої планети курсує понад 6 мільярдів автомашин, що викидають в атмосферу за годину їзди від 3 (легкові) до 7 (вантажні) кілограмів окису вуглецю і крім того масу інших токсичних речовин: сірчистий газ, окис азоту, сполуки свинцю і т.п. Тим часом світовий щорічний випуск автомобілів вже досяг 40 мільйонів. Безперервно зростає і парк сільськогосподарських і всякого роду дорожніх машин, теж працюють на двигунах внутрішнього згоряння. Загроза задихнутися вихлопними газами стає для людства все більш реальною. І перехід на паливо, при якому токсичність вихлопу знижується хоча б на чверть, був би вельми доцільний. На думку багатьох фахівців, спирти - порівняно недорогі і екологічно нешкідливі - замінять згодом хоч частково пальне, що отримується з нафти.

Метанол, який має ще одну назву - деревний спирт, виробляють сухий перегонкою деревини з подальшою ректифікацією (очищенням), а етанол - за допомогою гідролізу. З тонни дерева можна при цьому отримати до 180 літрів спирту та попутно ряд цінних продуктів: кормові дріжджі, фурфурол, рідку вуглекислоту, паливний лігнін та ін. В останні роки етанол широко застосовується в Бразилії, де на ньому працює вже кілька мільйонів автомобілів. Проводять його там з відходів цукрової тростини, бамбука, бур'янових чагарників і т.д. У нашій країні теж розроблені цікаві технології отримання рідкого палива з деревини. Особливо значною є розробка фахівців НВО "Енергомаш", яка дозволяє отримувати з відходів лісозаготівель і лісопереробки диметиловий ефір. Теплотворна здатність цього ефективного палива на 48% вище, ніж у метанолу, і на 15% вище, ніж у етанолу, а з екологічної безпеки він і зовсім перевершує всі традиційні види моторного палива, повністю відповідаючи вимогам європейських стандартів. При розробці технології його отримання використаний ряд новітніх вітчизняних досягнень науки і техніки, в тому числі в галузі ракетобудування.

"Енергетичні" плантації

Особливий інтерес до деревини як до джерела енергії виник в кінці 70-х років в результаті чергового енергетичної кризи. Саме тоді почали всерйоз вивчати альтернативні нафти енергоносіте чи, а в ряді країн зайнялися пошуком ефективних технологій енергетичного використання деревини. Але для впровадження цих технологій потрібна була б потужна сировинна база, і в США, наприклад, в 1979 році була для цієї мети розроблена спеціальна програма. Вона передбачала створення так званих "енергетичних" плантацій із застосуванням густий посадки швидкозростаючих листяних дерев: тополі, евкаліпта, вільхи тощо За розрахунками, передбачалося зайняти під ці плантації до 10% території всієї країни.

Від традиційних лісонасаджень "енергетичні" відрізняються навіть на вигляд: адже зазвичай дерева відстоять одне від іншого досить далеко і виростають до необхідних розмірів протягом 30 - 80 років. Розміри ж дерев, що ростуть на "енергетичних" плантаціях, ніякої ролі не грають, і тому їх можна на одній і тій же площі вирощувати в набагато більшій кількості, а оборот вирубки скоротити до 20 років. Продуктивність біомаси зростаючих в таких умовах дерев виявляється, за підрахунками американських лісівників, в кілька разів більше, ніж у звичайних.

Перший досвід створення "енергетичних" плантацій отримано в Швеції, де для цих цілей виділено перезволожені і інші незручні ділянки, непридатні для вирощування товарної деревини. Дослідження показали, що при загущеній посадці, наприклад, вільхи, верби або берези можна всього лише через три роки знімати цілком стерпний врожай деревини - до 10-15 тонн сухої біомаси з гектара. Така кількість дозволяє заощадити 4-5 кубометрів нафти. Підраховано, що, засудив такими плантаціями приблизно 7% території Швеції, можна забезпечити 2/3 її річної потреби в енергії.

У Росії проблема "енергетичних" плантацій поки не варто. Утворені в процесі лісозаготівлі і лісопереробки деревні відходи вже складають досить потужну сировинну базу для потреб нашого енергетичного господарства. Ось тільки налагодити б їх ретельний збір і утилізацію!

У каміна в третьому тисячолітті

Економічний і технологічний аспекти використання деревини не вичерпують, однак, її майбутнього. Адже існує ще аспект суто психологічний. І навряд чи наші нащадки відмовлять собі в задоволенні погрітися біля багаття на лісовій галявині, приготувати на тліючих деревному вугіллі шашлик або просто посидіти біля печі або каміна, спостерігаючи за грою вогню і слухаючи веселе потріскування дров. Не дарма ж в самих упоряджених і дорогих котеджах, оснащених всякого роду автоматикою для підтримки постійного рівня температури і вологості, неодмінно знаходиться місце для традиційного каміна.

Деревина та енергетика - ці поняття нерозривно пов'язані як в минулому, так і в сьогоденні. І є серйозні підстави вважати, що в наступному тисячолітті деревина теж буде грати у світовій енергетиці вельми помітну роль.

ЧИ ЛЕГКО добути вогонь БЕЗ СІРНИКІВ

Робінзону Крузо, як відомо, багато в чому пощастило. Зокрема, в отриманні вогню: в першу ж ніч гроза підпалила на його острові одне з дерев.

Куди більше труднощів з добуванням вогню виявилося у героїв "Таємничого острова" Ж. Верна. Гроза їм в цьому не допомогла, і вони спочатку намагалися використовувати найбільш древній з відомих способів - тертя одного шматка сухого дерева про інший. Але оскільки мали вони про цей процес дуже туманне уявлення, то "результат вийшов негативним: шматки дерева ледь нагрілися - менше, ніж самі виконавці досвіду".

Нічого дивного в цьому немає: первісні люди добували вогонь не тертям палиці про палицю, а сверлением одного шматка дерева кінцем іншого. У цьому випадку площа поверхонь, що труться настільки мала, що вони дійсно розігріваються швидше, ніж встигають охолонути, і отримується від свердління деревний пил в якийсь момент запалюється.

Саме свердління первісні люди виробляли загостреною паличкою, яку обертали за допомогою нехитрого пристосування, наприклад лука (див. Малюнки), причому найдосвідченішому "свердлувальник" вдавалося отримати вогонь протягом декількох секунд.

З найдавніших часів добували вогонь і висікання, що, втім, теж не особливо просто і вимагає певної вправності, а також певного набору засобів: залізного або сталевого кресала, кременю, з якого викрешуються іскри, і губки - або природного (з зростаючого на березі гриба трутовика), або висушеної, а ще краще просоченої спеціальним складом дрантя.

Але вже в XIII столітті люди стали застосовувати для отримання вогню запальні скла (лупи), і саме таким способом отримали його в кінці кінців герої "Таємничого острова". Вони виготовили лупу з цих двох вартових шибок, скріпивши їх краю глиною і попередньо заповнивши водою.

Ще більш цікавим чином добули вогонь персонажі іншого роману Жюля Верна - "Подорож капітана Гаттераса", які виготовили лінзу в Арктиці з прозорого шматка льоду, витесані з величезною крижини. Є в такому способі серйозні труднощі: лід повинен бути дійсно абсолютно прозорим і не повинен містити повітряних бульбашок. Але якщо виготовити крижану лінзу в домашніх умовах, заливши в миску воду і виставивши її на мороз, а потім цю лінзу відполірувати, то з її допомогою можна і справді отримати вогонь.

ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ

Старовинні люди підпалював багаття або висікання іскор з каменю, або тертям одна об одну сухих деревинок, але в будь-якому випадку горіла і давала йому тепло деревина.

Щоб виплавити залізо, стародавні єгиптяни використовували горн з хутром найпростішою конструкції: в нього вони завантажували руду.

З 1923 року і до кінця 40-х років ходили по наших дорогах автомобілі ГАЗ-42, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі.

З деревини можна отримувати не тільки тверде паливо, а й рідке, і газоподібне.

Так виглядають "енергетичні" плантації.

Грітися біля вогнища, слухати потріскування його полін і милуватися постійно мінливих полум'ям будуть напевно і найвіддаленіші наші нащадки.

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

"Дерев'яний" вогонь

У прекрасної давньогрецької легенди про Прометея, що приніс людям вогонь з Олімпу, є аналоги в міфах багатьох інших народів, що не дивно. Адже перший вогонь з'явився у людства, так би мовити, в готовому вигляді - від удару, наприклад, блискавки в сухе дерево, або від вулканічної лави, або, скажімо, від самовозгоревшегося торфу. І лише значно пізніше люди навчилися видобувати вогонь самі.

Яким саме способом вони це спочатку робили - висікання іскор при ударі каменю об камінь або тертям одна об одну сухих деревинок, - достовірно не відомо, але в будь-якому випадку перший вогонь напевно був "дерев'яним". Горіла і несла тепло людям деревина, і саме дрова поклали початок майбутнього технічного прогресу.

Перекочувавши згодом в найпростіший, складений з каменів вогнище, а потім в піч - спочатку в глинобитну, а потім в цегляну, дрова протягом багатьох тисячоліть залишалися єдиним джерелом теплової енергії. Чи не обходилися без них ні скромні сільські лазні, ні грандіозні купальні споруди Стародавнього Риму, в тому числі знамениті терми Каракалли, де одночасно могли приймати водні процедури 2300 осіб. Дровами топилися і каміни, і прикрашені кахлями голландські печі, і "майстрині на всі руки" - знамениті російські печі, які і будинок обігрівали, і хліб випікали, і одяг сушили. А при необхідності служили навіть домашньої лазнею: в ній, хоч і згинаючись в три погибелі і ризикуючи замазатися сажею від стінок, все ж можна було помитися.

Але не тільки для побутових потреб використовувалися дрова - вони грали найважливішу роль у багатьох технологічних процесах. Перш за все - в металургії, оскільки виплавка металу без них була так само неможлива, як без руди. Примітний в цьому відношенні факт з вельми древньої історії. Археологи встановили, що близько трьох тисяч років тому в Стародавньому Єгипті раптово припинилася виплавка міді. Зацікавившись причиною такого явища, вони виявили, що приблизно до цього часу в околицях великого родовища міді були повністю вирубані всі пальмові ліси, в результаті чого зник одержуваний з пальм деревне вугілля. Через брак палива плавильні печі гасли одна за одною, і врешті-решт виробництво необхідного населенню металу зовсім заглохло.

Зворотній цього ситуація склалася в Росії в XVIII столітті, коли вона вийшла на перше місце в світі по виплавці чавуну, обігнавши лідирували до цього Англію і Швецію. До кінця століття виробництво чавуну в Росії виросло, в порівнянні з початком, більш ніж в 60 разів. Причиною тому були аж ніяк не тільки багатства гірських родовищ Уралу і майстерність вітчизняних металургів, а й невичерпна кількість деревного вугілля, виробленого з деревини навколишніх лісів. Адже для виплавки одного пуда чавуну потрібно спалити від трьох до п'яти пудів деревного вугілля, тобто 0,3-0,5 кубометра дров.

Великими споживачами деревини були і солеварні: кубічна сажень, тобто майже 10 кубометрів дров, була потрібна для виробництва 30 пудів солі. Чи не могли працювати без дров і гончарні майстерні, цегельні, скляні, цукрові і миловарні заводи, печі для випалювання вапняку і т.п.

У XVIII столітті на Заході з'явився в використанні кам'яне вугілля, але і після цього пароплави і паровози ще довго працювали на деревному паливі. І тільки на початку ХХ століття транспорт значною мірою перейшов на нафтопродукти, проте в Росії - під час громадянської війни - він все ж працював в основному на дровах. На деревне паливо була переведена тоді і вся діяла в той час промисловість, а житлові будинки опалювалися тільки дровами. Аналогічне становище склалося в нашій країні і під час Великої Вітчизняної війни, а в якійсь мірі і після неї: на деревних цурках працювали навіть автомобілі.

Деревне паливо - не тільки дрова

І все ж в основному дрова втратили своє монопольне становище на паливному ринку ще в минулому столітті, а останнім часом вони витісняються з нього зовсім, і не тільки кам'яним вугіллям, але перш за все нафтою і природним газом. Сьогодні в світовому енергетичному балансі частка дров не перевищує 3,5%, а в Росії - навіть 1%. Це тим більше примітно, що ще в 1950 році вона становила 9%, а в 1913 році - і зовсім 21%.

Є, втім, і тепер держави, в яких дрова понині - основний вид палива. У країнах Африки, наприклад, на дрова йде 88% всієї заготовленої деревини, в Південній Америці - 68%, а в Індії та Індонезії - 91 і 80% відповідно.

Цілком природно, що і в цих країнах, у міру розвитку в них газифікації та електрифікації, частка споживання дров буде скорочуватися, а згодом досягне звичайного для індустріальних країн рівня в 3-5%. Але це зовсім не означає, що роль деревини в енергетиці буде зведена до мінімуму. Навпаки: вона може різко зрости, хоча зовсім в іншій якості.

Справа в тому, що деревина, яка поступається своїм конкурентам в теплотворної здатності, має перед ними вельми серйозна перевага. Вона - єдиний на Землі поновлюване джерело енергії, тоді як ресурси всіх інших видів палива - нафти, газу, кам'яного вугілля - постійно і неминуче скорочуються.

Розвідані запаси нафти, наприклад, можуть бути, за оцінками експертів, витрачені ще до кінця наступного століття, природний газ - протягом 150 років, а кам'яне вугілля - протягом 350. І хоча в майбутньому можуть бути відкриті інші - поки невідомі - родовища, але рано чи пізно будуть вичерпані і вони. Тим більше, що нафта широко використовується не тільки як паливо, а й як технологічна сировина для отримання багатьох цінних хімічних продуктів і що саме про неї ще на початку століття Д. І. Менделєєв сказав: "Нафта - НЕ паливо. Топити можна і асигнаціями. .. "

Не дивно, що сьогодні найбільші нафтові компанії світу виділяють значні кошти для дослідження альтернативних нафти і газу енергоносіїв - перш за все, сонячної енергії, а також деревної і рослинної біомаси. Експерти Світового енергетичного союзу не передбачають технологічного прориву в цій галузі принаймні в найближчі 10-15 років, але в міру скорочення запасів нафти ситуація, безумовно, буде змінюватися.

Кількість же деревини на Землі, як це не дивно, росте: загальний річний приріст в лісах планети становить в середньому 5,5 мільярда кубометрів, тобто приблизно в 1,5 рази більше річного обсягу лісозаготівель. Це, однак, зовсім не означає безмежних можливостей при використанні деревини як палива, оскільки попит на пиломатеріали, деревні плити, фанеру, целюлозу та папір теж збільшується. І в перспективі, мабуть, джерелом теплової енергії стануть вже не дрова, а різного роду відходи, що утворюються при заготівлі і переробці деревини: сучки, гілки, верхівки дерев, кора, тирса, шматки дерева, горбиль, рейки і т.п.

Для їх спалювання вже розроблені конструкції спеціальних топок, і в Швеції, наприклад, на такому паливі сьогодні працює понад 200 районних теплоцентралей. А в США, за прогнозами фахівців, кількість використовуваних в енергетиці деревних відходів збільшиться в найближчі 30 років не менше ніж в 2,5 рази.

Для зручності вживання таких відходів з них в ряді країн пресують паливні брикети, а з деяких пір подібне виробництво сталі налагоджувати і в Росії. Брикети ці зручні за формою, добре горять, їх щільність набагато вище, ніж у вихідної біомаси, та й тепла вони виділяють в 1,5 рази більше.

І все ж основні перспективи застосування деревини в якості палива пов'язані не з брикетами і не з дровами, а з переробкою деревної біомаси в рідке і газоподібне паливо. Накопичений в цій області досвід важливий для цих перспектив нітрохи не менше, ніж сам фактор відновлення лісових масивів.

повернення газогенератора

Ще в двадцяті роки в нашій країні з'явилися перші автомобілі, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі. У той час це було більш ніж актуально, оскільки з бензином справи йшли з рук геть погано, а лісів у нас було більш ніж достатньо. А вже в 30-х роках був налагоджений серійний випуск таких автомашин і організовано кілька їх автопробігів з Москви: в Ленінград, Середню Азію і на Далекий Схід. Тим самим була переконливо доведена можливість успішної експлуатації газогенераторних автомобілів як в літніх, так і в зимових умовах (див. "Наука і життя" № 8, 1994 г.).

У 1940 році в ліспромгоспу працювало понад 4000 газогенераторних автомобілів і тракторів, а під час Великої Вітчизняної війни до цього парку додалася значна частина машин, переведених з рідкого палива на деревне. Це дозволило економити бензин для потреб військової техніки.

На деревних цурках працював і створений в 1949 році перший в світі трелювальник КТ-12. Потужність його була невелика - в два рази менше, ніж у сучасних "Жигулів", але, володіючи дуже непоганий прохідністю, він цілком успішно справлявся зі своїми обов'язками. У 1955 році на лісозаготівлях працювало понад 20000 газогенераторних тракторів.

Однак експлуатація і особливо технічне обслуговування газогенераторних машин були дуже трудомісткими і досить складними. Вузли часто виходили з ладу, а сам генератор досить скоро потребував капітального ремонту. Та й чурочкі для нього годилися не всякі: треба було підбирати і тип деревини, і її вологість, і розміри чурочек. Куди простіше було мати справу з бензиновим або дизельним двигуном: заправив бак пальним - і ніяких проблем. Тому в подальшому газогенераторні автомобілі та трактори поширення не отримали, і їх випуск був припинений.

Але самими газогенераторами фахівці займаються досі - як у нас, так і за кордоном. Правда, не тими, що встановлюються на транспортних засобах, а іншими - призначеними головним чином для опалення приміщень. Особливо потрібні такі установки в сільських районах, розташованих далеко від магістральних газопроводів. У Бельгії, наприклад, створена малогабаритна газогенераторна установка, здатна обігрівати приміщення об'ємом до 200 кубометрів, тобто площею близько 80 квадратних метрів.

Розробляються конструкції газогенераторів і для промислових цілей, і в перспективі, на думку американських фахівців, подібні установки стануть широко використовуватися в топкових пристроях виробничих підприємств. І перш за все тих, що пов'язані з переробкою деревини, а отже, з появою великої кількості деревних відходів.

Автомобіль на алкоголі

І все ж генераторний газ - не найвигідніше паливо з деревини. Його теплотворна здатність набагато менше, ніж у кам'яного вугілля, природного газу і тим більше нафти. І з цієї точки зору куди більш ефективна переробка деревини не в газове, а в рідке паливо - етанол (етиловий спирт) і метанол (метиловий спирт). Теплотворна здатність першого з них в 6 разів більше, ніж у генераторного газу, а другого - в 4,5 рази. Є у рідкого палива і інші переваги. Його, наприклад, можна возити будь-яким видом транспорту, тоді як генераторний газ доводиться використовувати там, де його виробляють, - на лісозаготівельних або лісопереробних підприємств.

І нарешті, рідке паливо з деревини істотно менш шкідливе з точки зору екології: вміст у вихлопі токсичних речовин знижується при його застосуванні на 25%. А це особливо актуально сьогодні, коли на дорогах нашої планети курсує понад 6 мільярдів автомашин, що викидають в атмосферу за годину їзди від 3 (легкові) до 7 (вантажні) кілограмів окису вуглецю і крім того масу інших токсичних речовин: сірчистий газ, окис азоту, сполуки свинцю і т.п. Тим часом світовий щорічний випуск автомобілів вже досяг 40 мільйонів. Безперервно зростає і парк сільськогосподарських і всякого роду дорожніх машин, теж працюють на двигунах внутрішнього згоряння. Загроза задихнутися вихлопними газами стає для людства все більш реальною. І перехід на паливо, при якому токсичність вихлопу знижується хоча б на чверть, був би вельми доцільний. На думку багатьох фахівців, спирти - порівняно недорогі і екологічно нешкідливі - замінять згодом хоч частково пальне, що отримується з нафти.

Метанол, який має ще одну назву - деревний спирт, виробляють сухий перегонкою деревини з подальшою ректифікацією (очищенням), а етанол - за допомогою гідролізу. З тонни дерева можна при цьому отримати до 180 літрів спирту та попутно ряд цінних продуктів: кормові дріжджі, фурфурол, рідку вуглекислоту, паливний лігнін та ін. В останні роки етанол широко застосовується в Бразилії, де на ньому працює вже кілька мільйонів автомобілів. Проводять його там з відходів цукрової тростини, бамбука, бур'янових чагарників і т.д. У нашій країні теж розроблені цікаві технології отримання рідкого палива з деревини. Особливо значною є розробка фахівців НВО "Енергомаш", яка дозволяє отримувати з відходів лісозаготівель і лісопереробки диметиловий ефір. Теплотворна здатність цього ефективного палива на 48% вище, ніж у метанолу, і на 15% вище, ніж у етанолу, а з екологічної безпеки він і зовсім перевершує всі традиційні види моторного палива, повністю відповідаючи вимогам європейських стандартів. При розробці технології його отримання використаний ряд новітніх вітчизняних досягнень науки і техніки, в тому числі в галузі ракетобудування.

"Енергетичні" плантації

Особливий інтерес до деревини як до джерела енергії виник в кінці 70-х років в результаті чергового енергетичної кризи. Саме тоді почали всерйоз вивчати альтернативні нафти енергоносіте чи, а в ряді країн зайнялися пошуком ефективних технологій енергетичного використання деревини. Але для впровадження цих технологій потрібна була б потужна сировинна база, і в США, наприклад, в 1979 році була для цієї мети розроблена спеціальна програма. Вона передбачала створення так званих "енергетичних" плантацій із застосуванням густий посадки швидкозростаючих листяних дерев: тополі, евкаліпта, вільхи тощо За розрахунками, передбачалося зайняти під ці плантації до 10% території всієї країни.

Від традиційних лісонасаджень "енергетичні" відрізняються навіть на вигляд: адже зазвичай дерева відстоять одне від іншого досить далеко і виростають до необхідних розмірів протягом 30 - 80 років. Розміри ж дерев, що ростуть на "енергетичних" плантаціях, ніякої ролі не грають, і тому їх можна на одній і тій же площі вирощувати в набагато більшій кількості, а оборот вирубки скоротити до 20 років. Продуктивність біомаси зростаючих в таких умовах дерев виявляється, за підрахунками американських лісівників, в кілька разів більше, ніж у звичайних.

Перший досвід створення "енергетичних" плантацій отримано в Швеції, де для цих цілей виділено перезволожені і інші незручні ділянки, непридатні для вирощування товарної деревини. Дослідження показали, що при загущеній посадці, наприклад, вільхи, верби або берези можна всього лише через три роки знімати цілком стерпний врожай деревини - до 10-15 тонн сухої біомаси з гектара. Така кількість дозволяє заощадити 4-5 кубометрів нафти. Підраховано, що, засудив такими плантаціями приблизно 7% території Швеції, можна забезпечити 2/3 її річної потреби в енергії.

У Росії проблема "енергетичних" плантацій поки не варто. Утворені в процесі лісозаготівлі і лісопереробки деревні відходи вже складають досить потужну сировинну базу для потреб нашого енергетичного господарства. Ось тільки налагодити б їх ретельний збір і утилізацію!

У каміна в третьому тисячолітті

Економічний і технологічний аспекти використання деревини не вичерпують, однак, її майбутнього. Адже існує ще аспект суто психологічний. І навряд чи наші нащадки відмовлять собі в задоволенні погрітися біля багаття на лісовій галявині, приготувати на тліючих деревному вугіллі шашлик або просто посидіти біля печі або каміна, спостерігаючи за грою вогню і слухаючи веселе потріскування дров. Не дарма ж в самих упоряджених і дорогих котеджах, оснащених всякого роду автоматикою для підтримки постійного рівня температури і вологості, неодмінно знаходиться місце для традиційного каміна.

Деревина та енергетика - ці поняття нерозривно пов'язані як в минулому, так і в сьогоденні. І є серйозні підстави вважати, що в наступному тисячолітті деревина теж буде грати у світовій енергетиці вельми помітну роль.

ЧИ ЛЕГКО добути вогонь БЕЗ СІРНИКІВ

Робінзону Крузо, як відомо, багато в чому пощастило. Зокрема, в отриманні вогню: в першу ж ніч гроза підпалила на його острові одне з дерев.

Куди більше труднощів з добуванням вогню виявилося у героїв "Таємничого острова" Ж. Верна. Гроза їм в цьому не допомогла, і вони спочатку намагалися використовувати найбільш древній з відомих способів - тертя одного шматка сухого дерева про інший. Але оскільки мали вони про цей процес дуже туманне уявлення, то "результат вийшов негативним: шматки дерева ледь нагрілися - менше, ніж самі виконавці досвіду".

Нічого дивного в цьому немає: первісні люди добували вогонь не тертям палиці про палицю, а сверлением одного шматка дерева кінцем іншого. У цьому випадку площа поверхонь, що труться настільки мала, що вони дійсно розігріваються швидше, ніж встигають охолонути, і отримується від свердління деревний пил в якийсь момент запалюється.

Саме свердління первісні люди виробляли загостреною паличкою, яку обертали за допомогою нехитрого пристосування, наприклад лука (див. Малюнки), причому найдосвідченішому "свердлувальник" вдавалося отримати вогонь протягом декількох секунд.

З найдавніших часів добували вогонь і висікання, що, втім, теж не особливо просто і вимагає певної вправності, а також певного набору засобів: залізного або сталевого кресала, кременю, з якого викрешуються іскри, і губки - або природного (з зростаючого на березі гриба трутовика), або висушеної, а ще краще просоченої спеціальним складом дрантя.

Але вже в XIII столітті люди стали застосовувати для отримання вогню запальні скла (лупи), і саме таким способом отримали його в кінці кінців герої "Таємничого острова". Вони виготовили лупу з цих двох вартових шибок, скріпивши їх краю глиною і попередньо заповнивши водою.

Ще більш цікавим чином добули вогонь персонажі іншого роману Жюля Верна - "Подорож капітана Гаттераса", які виготовили лінзу в Арктиці з прозорого шматка льоду, витесані з величезною крижини. Є в такому способі серйозні труднощі: лід повинен бути дійсно абсолютно прозорим і не повинен містити повітряних бульбашок. Але якщо виготовити крижану лінзу в домашніх умовах, заливши в миску воду і виставивши її на мороз, а потім цю лінзу відполірувати, то з її допомогою можна і справді отримати вогонь.

ДРОВА ДЛЯ ТРЕТЬОГО ТИСЯЧОЛІТТЯ

Старовинні люди підпалював багаття або висікання іскор з каменю, або тертям одна об одну сухих деревинок, але в будь-якому випадку горіла і давала йому тепло деревина.

Щоб виплавити залізо, стародавні єгиптяни використовували горн з хутром найпростішою конструкції: в нього вони завантажували руду.

З 1923 року і до кінця 40-х років ходили по наших дорогах автомобілі ГАЗ-42, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі.

З деревини можна отримувати не тільки тверде паливо, а й рідке, і газоподібне.

Так виглядають "енергетичні" плантації.

Грітися біля вогнища, слухати потріскування його полін і милуватися постійно мінливих полум'ям будуть напевно і найвіддаленіші наші нащадки.

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

"Дерев'яний" вогонь

У прекрасної давньогрецької легенди про Прометея, що приніс людям вогонь з Олімпу, є аналоги в міфах багатьох інших народів, що не дивно. Адже перший вогонь з'явився у людства, так би мовити, в готовому вигляді - від удару, наприклад, блискавки в сухе дерево, або від вулканічної лави, або, скажімо, від самовозгоревшегося торфу. І лише значно пізніше люди навчилися видобувати вогонь самі.

Яким саме способом вони це спочатку робили - висікання іскор при ударі каменю об камінь або тертям одна об одну сухих деревинок, - достовірно не відомо, але в будь-якому випадку перший вогонь напевно був "дерев'яним". Горіла і несла тепло людям деревина, і саме дрова поклали початок майбутнього технічного прогресу.

Перекочувавши згодом в найпростіший, складений з каменів вогнище, а потім в піч - спочатку в глинобитну, а потім в цегляну, дрова протягом багатьох тисячоліть залишалися єдиним джерелом теплової енергії. Чи не обходилися без них ні скромні сільські лазні, ні грандіозні купальні споруди Стародавнього Риму, в тому числі знамениті терми Каракалли, де одночасно могли приймати водні процедури 2300 осіб. Дровами топилися і каміни, і прикрашені кахлями голландські печі, і "майстрині на всі руки" - знамениті російські печі, які і будинок обігрівали, і хліб випікали, і одяг сушили. А при необхідності служили навіть домашньої лазнею: в ній, хоч і згинаючись в три погибелі і ризикуючи замазатися сажею від стінок, все ж можна було помитися.

Але не тільки для побутових потреб використовувалися дрова - вони грали найважливішу роль у багатьох технологічних процесах. Перш за все - в металургії, оскільки виплавка металу без них була так само неможлива, як без руди. Примітний в цьому відношенні факт з вельми древньої історії. Археологи встановили, що близько трьох тисяч років тому в Стародавньому Єгипті раптово припинилася виплавка міді. Зацікавившись причиною такого явища, вони виявили, що приблизно до цього часу в околицях великого родовища міді були повністю вирубані всі пальмові ліси, в результаті чого зник одержуваний з пальм деревне вугілля. Через брак палива плавильні печі гасли одна за одною, і врешті-решт виробництво необхідного населенню металу зовсім заглохло.

Зворотній цього ситуація склалася в Росії в XVIII столітті, коли вона вийшла на перше місце в світі по виплавці чавуну, обігнавши лідирували до цього Англію і Швецію. До кінця століття виробництво чавуну в Росії виросло, в порівнянні з початком, більш ніж в 60 разів. Причиною тому були аж ніяк не тільки багатства гірських родовищ Уралу і майстерність вітчизняних металургів, а й невичерпна кількість деревного вугілля, виробленого з деревини навколишніх лісів. Адже для виплавки одного пуда чавуну потрібно спалити від трьох до п'яти пудів деревного вугілля, тобто 0,3-0,5 кубометра дров.

Великими споживачами деревини були і солеварні: кубічна сажень, тобто майже 10 кубометрів дров, була потрібна для виробництва 30 пудів солі. Чи не могли працювати без дров і гончарні майстерні, цегельні, скляні, цукрові і миловарні заводи, печі для випалювання вапняку і т.п.

У XVIII столітті на Заході з'явився в використанні кам'яне вугілля, але і після цього пароплави і паровози ще довго працювали на деревному паливі. І тільки на початку ХХ століття транспорт значною мірою перейшов на нафтопродукти, проте в Росії - під час громадянської війни - він все ж працював в основному на дровах. На деревне паливо була переведена тоді і вся діяла в той час промисловість, а житлові будинки опалювалися тільки дровами. Аналогічне становище склалося в нашій країні і під час Великої Вітчизняної війни, а в якійсь мірі і після неї: на деревних цурках працювали навіть автомобілі.

Деревне паливо - не тільки дрова

І все ж в основному дрова втратили своє монопольне становище на паливному ринку ще в минулому столітті, а останнім часом вони витісняються з нього зовсім, і не тільки кам'яним вугіллям, але перш за все нафтою і природним газом. Сьогодні в світовому енергетичному балансі частка дров не перевищує 3,5%, а в Росії - навіть 1%. Це тим більше примітно, що ще в 1950 році вона становила 9%, а в 1913 році - і зовсім 21%.

Є, втім, і тепер держави, в яких дрова понині - основний вид палива. У країнах Африки, наприклад, на дрова йде 88% всієї заготовленої деревини, в Південній Америці - 68%, а в Індії та Індонезії - 91 і 80% відповідно.

Цілком природно, що і в цих країнах, у міру розвитку в них газифікації та електрифікації, частка споживання дров буде скорочуватися, а згодом досягне звичайного для індустріальних країн рівня в 3-5%. Але це зовсім не означає, що роль деревини в енергетиці буде зведена до мінімуму. Навпаки: вона може різко зрости, хоча зовсім в іншій якості.

Справа в тому, що деревина, яка поступається своїм конкурентам в теплотворної здатності, має перед ними вельми серйозна перевага. Вона - єдиний на Землі поновлюване джерело енергії, тоді як ресурси всіх інших видів палива - нафти, газу, кам'яного вугілля - постійно і неминуче скорочуються.

Розвідані запаси нафти, наприклад, можуть бути, за оцінками експертів, витрачені ще до кінця наступного століття, природний газ - протягом 150 років, а кам'яне вугілля - протягом 350. І хоча в майбутньому можуть бути відкриті інші - поки невідомі - родовища, але рано чи пізно будуть вичерпані і вони. Тим більше, що нафта широко використовується не тільки як паливо, а й як технологічна сировина для отримання багатьох цінних хімічних продуктів і що саме про неї ще на початку століття Д. І. Менделєєв сказав: "Нафта - НЕ паливо. Топити можна і асигнаціями. .. "

Не дивно, що сьогодні найбільші нафтові компанії світу виділяють значні кошти для дослідження альтернативних нафти і газу енергоносіїв - перш за все, сонячної енергії, а також деревної і рослинної біомаси. Експерти Світового енергетичного союзу не передбачають технологічного прориву в цій галузі принаймні в найближчі 10-15 років, але в міру скорочення запасів нафти ситуація, безумовно, буде змінюватися.

Кількість же деревини на Землі, як це не дивно, росте: загальний річний приріст в лісах планети становить в середньому 5,5 мільярда кубометрів, тобто приблизно в 1,5 рази більше річного обсягу лісозаготівель. Це, однак, зовсім не означає безмежних можливостей при використанні деревини як палива, оскільки попит на пиломатеріали, деревні плити, фанеру, целюлозу та папір теж збільшується. І в перспективі, мабуть, джерелом теплової енергії стануть вже не дрова, а різного роду відходи, що утворюються при заготівлі і переробці деревини: сучки, гілки, верхівки дерев, кора, тирса, шматки дерева, горбиль, рейки і т.п.

Для їх спалювання вже розроблені конструкції спеціальних топок, і в Швеції, наприклад, на такому паливі сьогодні працює понад 200 районних теплоцентралей. А в США, за прогнозами фахівців, кількість використовуваних в енергетиці деревних відходів збільшиться в найближчі 30 років не менше ніж в 2,5 рази.

Для зручності вживання таких відходів з них в ряді країн пресують паливні брикети, а з деяких пір подібне виробництво сталі налагоджувати і в Росії. Брикети ці зручні за формою, добре горять, їх щільність набагато вище, ніж у вихідної біомаси, та й тепла вони виділяють в 1,5 рази більше.

І все ж основні перспективи застосування деревини в якості палива пов'язані не з брикетами і не з дровами, а з переробкою деревної біомаси в рідке і газоподібне паливо. Накопичений в цій області досвід важливий для цих перспектив нітрохи не менше, ніж сам фактор відновлення лісових масивів.

повернення газогенератора

Ще в двадцяті роки в нашій країні з'явилися перші автомобілі, паливом для яких служили дерев'яні чурочкі. У той час це було більш ніж актуально, оскільки з бензином справи йшли з рук геть погано, а лісів у нас було більш ніж достатньо. А вже в 30-х роках був налагоджений серійний випуск таких автомашин і організовано кілька їх автопробігів з Москви: в Ленінград, Середню Азію і на Далекий Схід. Тим самим була переконливо доведена можливість успішної експлуатації газогенераторних автомобілів як в літніх, так і в зимових умовах (див. "Наука і життя" № 8, 1994 г.).

У 1940 році в ліспромгоспу працювало понад 4000 газогенераторних автомобілів і тракторів, а під час Великої Вітчизняної війни до цього парку додалася значна частина машин, переведених з рідкого палива на деревне. Це дозволило економити бензин для потреб військової техніки.

На деревних цурках працював і створений в 1949 році перший в світі трелювальник КТ-12. Потужність його була невелика - в два рази менше, ніж у сучасних "Жигулів", але, володіючи дуже непоганий прохідністю, він цілком успішно справлявся зі своїми обов'язками. У 1955 році на лісозаготівлях працювало понад 20000 газогенераторних тракторів.

Однак експлуатація і особливо технічне обслуговування газогенераторних машин були дуже трудомісткими і досить складними. Вузли часто виходили з ладу, а сам генератор досить скоро потребував капітального ремонту. Та й чурочкі для нього годилися не всякі: треба було підбирати і тип деревини, і її вологість, і розміри чурочек. Куди простіше було мати справу з бензиновим або дизельним двигуном: заправив бак пальним - і ніяких проблем. Тому в подальшому газогенераторні автомобілі та трактори поширення не отримали, і їх випуск був припинений.

Але самими газогенераторами фахівці займаються досі - як у нас, так і за кордоном. Правда, не тими, що встановлюються на транспортних засобах, а іншими - призначеними головним чином для опалення приміщень. Особливо потрібні такі установки в сільських районах, розташованих далеко від магістральних газопроводів. У Бельгії, наприклад, створена малогабаритна газогенераторна установка, здатна обігрівати приміщення об'ємом до 200 кубометрів, тобто площею близько 80 квадратних метрів.

Розробляються конструкції газогенераторів і для промислових цілей, і в перспективі, на думку американських фахівців, подібні установки стануть широко використовуватися в топкових пристроях виробничих підприємств. І перш за все тих, що пов'язані з переробкою деревини, а отже, з появою великої кількості деревних відходів.

Автомобіль на алкоголі

І все ж генераторний газ - не найвигідніше паливо з деревини. Його теплотворна здатність набагато менше, ніж у кам'яного вугілля, природного газу і тим більше нафти. І з цієї точки зору куди більш ефективна переробка деревини не в газове, а в рідке паливо - етанол (етиловий спирт) і метанол (метиловий спирт). Теплотворна здатність першого з них в 6 разів більше, ніж у генераторного газу, а другого - в 4,5 рази. Є у рідкого палива і інші переваги. Його, наприклад, можна возити будь-яким видом транспорту, тоді як генераторний газ доводиться використовувати там, де його виробляють, - на лісозаготівельних або лісопереробних підприємств.

І нарешті, рідке паливо з деревини істотно менш шкідливе з точки зору екології: вміст у вихлопі токсичних речовин знижується при його застосуванні на 25%. А це особливо актуально сьогодні, коли на дорогах нашої планети курсує понад 6 мільярдів автомашин, що викидають в атмосферу за годину їзди від 3 (легкові) до 7 (вантажні) кілограмів окису вуглецю і крім того масу інших токсичних речовин: сірчистий газ, окис азоту, сполуки свинцю і т.п. Тим часом світовий щорічний випуск автомобілів вже досяг 40 мільйонів. Безперервно зростає і парк сільськогосподарських і всякого роду дорожніх машин, теж працюють на двигунах внутрішнього згоряння. Загроза задихнутися вихлопними газами стає для людства все більш реальною. І перехід на паливо, при якому токсичність вихлопу знижується хоча б на чверть, був би вельми доцільний. На думку багатьох фахівців, спирти - порівняно недорогі і екологічно нешкідливі - замінять згодом хоч частково пальне, що отримується з нафти.

Метанол, який має ще одну назву - деревний спирт, виробляють сухий перегонкою деревини з подальшою ректифікацією (очищенням), а етанол - за допомогою гідролізу. З тонни дерева можна при цьому отримати до 180 літрів спирту та попутно ряд цінних продуктів: кормові дріжджі, фурфурол, рідку вуглекислоту, паливний лігнін та ін. В останні роки етанол широко застосовується в Бразилії, де на ньому працює вже кілька мільйонів автомобілів. Проводять його там з відходів цукрової тростини, бамбука, бур'янових чагарників і т.д. У нашій країні теж розроблені цікаві технології отримання рідкого палива з деревини. Особливо значною є розробка фахівців НВО "Енергомаш", яка дозволяє отримувати з відходів лісозаготівель і лісопереробки диметиловий ефір. Теплотворна здатність цього ефективного палива на 48% вище, ніж у метанолу, і на 15% вище, ніж у етанолу, а з екологічної безпеки він і зовсім перевершує всі традиційні види моторного палива, повністю відповідаючи вимогам європейських стандартів. При розробці технології його отримання використаний ряд новітніх вітчизняних досягнень науки і техніки, в тому числі в галузі ракетобудування.

"Енергетичні" плантації

Особливий інтерес до деревини як до джерела енергії виник в кінці 70-х років в результаті чергового енергетичної кризи. Саме тоді почали всерйоз вивчати альтернативні нафти енергоносіте чи, а в ряді країн зайнялися пошуком ефективних технологій енергетичного використання деревини. Але для впровадження цих технологій потрібна була б потужна сировинна база, і в США, наприклад, в 1979 році була для цієї мети розроблена спеціальна програма. Вона передбачала створення так званих "енергетичних" плантацій із застосуванням густий посадки швидкозростаючих листяних дерев: тополі, евкаліпта, вільхи тощо За розрахунками, передбачалося зайняти під ці плантації до 10% території всієї країни.

Від традиційних лісонасаджень "енергетичні" відрізняються навіть на вигляд: адже зазвичай дерева відстоять одне від іншого досить далеко і виростають до необхідних розмірів протягом 30 - 80 років. Розміри ж дерев, що ростуть на "енергетичних" плантаціях, ніякої ролі не грають, і тому їх можна на одній і тій же площі вирощувати в набагато більшій кількості, а оборот вирубки скоротити до 20 років. Продуктивність біомаси зростаючих в таких умовах дерев виявляється, за підрахунками американських лісівників, в кілька разів більше, ніж у звичайних.

Перший досвід створення "енергетичних" плантацій отримано в Швеції, де для цих цілей виділено перезволожені і інші незручні ділянки, непридатні для вирощування товарної деревини. Дослідження показали, що при загущеній посадці, наприклад, вільхи, верби або берези можна всього лише через три роки знімати цілком стерпний врожай деревини - до 10-15 тонн сухої біомаси з гектара. Така кількість дозволяє заощадити 4-5 кубометрів нафти. Підраховано, що, засудив такими плантаціями приблизно 7% території Швеції, можна забезпечити 2/3 її річної потреби в енергії.

У Росії проблема "енергетичних" плантацій поки не варто. Утворені в процесі лісозаготівлі і лісопереробки деревні відходи вже складають досить потужну сировинну базу для потреб нашого енергетичного господарства. Ось тільки налагодити б їх ретельний збір і утилізацію!

У каміна в третьому тисячолітті

Економічний і технологічний аспекти використання деревини не вичерпують, однак, її майбутнього. Адже існує ще аспект суто психологічний. І навряд чи наші нащадки відмовлять собі в задоволенні погрітися біля багаття на лісовій галявині, приготувати на тліючих деревному вугіллі шашлик або просто посидіти біля печі або каміна, спостерігаючи за грою вогню і слухаючи веселе потріскування дров. Не дарма ж в самих упоряджених і дорогих котеджах, оснащених всякого роду автоматикою для підтримки постійного рівня температури і вологості, неодмінно знаходиться місце для традиційного каміна.

Деревина та енергетика - ці поняття нерозривно пов'язані як в минулому, так і в сьогоденні. І є серйозні підстави вважати, що в наступному тисячолітті деревина теж буде грати у світовій енергетиці вельми помітну роль.

ЧИ ЛЕГКО добути вогонь БЕЗ СІРНИКІВ

Робінзону Крузо, як відомо, багато в чому пощастило. Зокрема, в отриманні вогню: в першу ж ніч гроза підпалила на його острові одне з дерев.

Куди більше труднощів з добуванням вогню виявилося у героїв "Таємничого острова" Ж. Верна. Гроза їм в цьому не допомогла, і вони спочатку намагалися використовувати найбільш древній з відомих способів - тертя одного шматка сухого дерева про інший. Але оскільки мали вони про цей процес дуже туманне уявлення, то "результат вийшов негативним: шматки дерева ледь нагрілися - менше, ніж самі виконавці досвіду".

Нічого дивного в цьому немає: первісні люди добували вогонь не тертям палиці про палицю, а сверлением одного шматка дерева кінцем іншого. У цьому випадку площа поверхонь, що труться настільки мала, що вони дійсно розігріваються швидше, ніж встигають охолонути, і отримується від свердління деревний пил в якийсь момент запалюється.

Саме свердління первісні люди виробляли загостреною паличкою, яку обертали за допомогою нехитрого пристосування, наприклад лука (див. Малюнки), причому найдосвідченішому "свердлувальник" вдавалося отримати вогонь протягом декількох секунд.

З найдавніших часів добували вогонь і висікання, що, втім, теж не особливо просто і вимагає певної вправності, а також певного набору засобів: залізного або сталевого кресала, кременю, з якого викрешуються іскри, і губки - або природного (з зростаючого на березі гриба трутовика), або висушеної, а ще краще просоченої спеціальним складом дрантя.

Але вже в XIII столітті люди стали застосовувати для отримання вогню запальні скла (лупи), і саме таким способом отримали його в кінці кінців герої "Таємничого острова". Вони виготовили лупу з цих двох вартових шибок, скріпивши їх краю глиною і попередньо заповнивши водою.

Ще більш цікавим чином добули вогонь персонажі іншого роману Жюля Верна - "Подорож капітана Гаттераса", які виготовили лінзу в Арктиці з прозорого шматка льоду, витесані з величезною крижини. Є в такому способі серйозні труднощі: лід повинен бути дійсно абсолютно прозорим і не повинен містити повітряних бульбашок. Але якщо виготовити крижану лінзу в домашніх умовах, заливши в миску воду і виставивши її на мороз, а потім цю лінзу відполірувати, то з її допомогою можна і справді отримати вогонь.