森林残留物的利用

森林残留物的利用

研究将木材工业中的枝叶和残留物转化为动物饲料，肥料，化妆品和药品等产品的方法。

在一些国家，处置林业残留物，尤其是树叶和木材残留物可能是一个问题。但是，这些材料极易以生态和经济方式用于生产能源和社会需求很高的无数产品。

关于其用于产生替代能源的信息已经公开，例如在生产可再生燃料，例如乙醇和乙基叔丁基醚中。但是，本文的重点是将林业残留物转化为各种其他部门（例如制药，化学和化妆品工业以及农业部门）的高价值产品。

• 使用森林残留物

木质纤维素产品（木质纤维素）：能源，生物肥料，食品补充剂；生物活性物质和天然林产品：蜡，叶绿素衍生物，精油，维生素粉；树脂及其衍生物：松香（希腊鱼），松节油；家具和板：家具，刨花板。

这些产品目前处于不同的开发阶段（实验室，测试，中试工厂和工业工厂），该策略旨在巩固这些产品在该地区的生产和销售阶段。

使用木材废料的不同方法：

• 在不同国家使用森林残留物

1-在英国：设在海威科姆的木材研究与开发协会（TRADA）认为，新的窑炉设计将使木材废料的全部潜力用作燃料。到目前为止，根据迈克尔·威根（Michael Wigan）发表在英国报纸《卫报》上的一篇文章。

2-在英国：木窑的扩散较少，其结果不如其可能性，这是因为木材经常在太潮湿的时候燃烧，这会导致焦油含量高并导致管道和烟囱堵塞。

带干燥箱的烤箱可以帮助解决此问题。

许多伐木公司已经在使用用废木料燃烧的锅炉。砖块由紧凑的锯末制成，并以煤球或燃料球的形式出售。

3-在斯堪的纳维亚半岛和荷兰：“能源森林”已经成为现实：它是短轮伐森林，有时在人工条件下种植，其主要目的是利用木材生产能源。

最近，使用某些针叶树针已经获得了重要的结果。

4-在瑞典：例如，云杉和松针已显示出可用于动物饲料，维生素制剂和化学半成品的物质。拉脱维亚每年生产20万吨麝香，这是一种由松针制成的维生素面粉。

森林材料用途的多样性将导致许多国家说要开发新的可能性，必须造林，再造林或进行集约化开发多少公顷土地，特别是考虑到不同开发方式之间已经存在巨大的竞争。地球。

5-众所周知，美国，芬兰，澳大利亚和其他国家/地区：进行实验以证明使用木材和树叶加工工业产生的废物在从现代化学技术和生物技术获得动物饲料方面的有效性。生物技术。

6-在加拿大，国家技术有限公司在加拿大销售以森林废弃物制成的商标为“ Procell”的产品，该产品被描述为纤维产品，具有令人愉悦的气味，良好的口感并能增进食欲，构成了一种在动物饮食中补充食物。

7-在前苏联：使用不同方法从锯末，木片和树皮中获取碳水化合物和/或蛋白质补充品的报道不同（Utkin，1984； Ladinskaya，1987）。不同研究人员进行的试验证明了这种补品的营养价值。实例：

当向哺乳的小母牛和母牛提供从木片中获得的碳水化合物补充剂时，发现其营养价值很高，相当于0.5-0.6个食物单位（Levanova，1987年）。与对照组相比，观察到以糖化木块育肥的公牛每天每头的体重为4公斤，动物的体重增加了32％（Strelski，1989）。

8-在Pinar delRío大学的植物生物量研究中心：获得了一种被称为糖化松木屑的食品补充剂，它本身就是富含容易被吸收的糖的纤维素。已经证明可以将其用作鸟类饮食的补充剂（Álvarez，1993）。通过在该底物上培养担子菌真菌来丰富产品的营养品质，通过固态发酵，该菌能够大规模有益地生物转化森林和农业残留物，通过菌丝体生长获得底物的蛋白质富集。的真菌。在农业领域，有许多科学报告表明，在不同的国家，使用锯末和松树皮生产堆肥以进行有机肥和土壤改良。堆肥是所有动植物废物混合物的产物，目的是使它们通过发酵进行微生物分解，并在合理的时间内变成覆盖物或腐殖质（Dangler，1993； Milbocker，1991）。 ）。

9-在智利：一组研究人员研究了土壤-木屑-灰烬混合物的行为，并验证了将这些残留物用作土壤肥力增强剂的可能性，因为这些混合物会增加营养元素的含量（Crez，1990）。

10-在西班牙：据报道使用松树皮，从松树皮中提取酚以获得用于农业的粘合剂，因为由于其物理和化学特性，它可以防止不良草药的生长（López，1993年） ）。

11位北美研究人员报告说，松树皮粉化对土壤真菌数量的增加具有积极作用（Kokalis-Burelle，1994）。

12-在葡萄牙，一组研究人员证明了松树和桉树树皮作为沸石替代土壤肥料的植物离子交换剂的有效性，并与其他化合物堆肥（Guedes de Carvalho，1994）。

13-在古巴：还开展了工作来证明这些森林残留物用于农业目的的有效性。例如，在森林研究所，他们从森林残留物，微生物菌株和化学制剂中获得了有机堆肥（Harewood，1989）。使用森林木材残余物的其他替代方法也涉及将其用作能源，例如获得沼气，活性炭和燃料乙醇。

所有这些生物质利用的例子表明，一方面农业与分散生产和大量废物的利用之间有着密切的联系。

国际社会非常关心今世后代对自然资源的可持续利用以及环境质量。

倾向于建立环境道德；例如，越来越多的谈论，例如使用资源而不滥用，不强迫，重用资源，事半功倍。世界环境与发展委员会的报告传播了“可持续发展”一词。

它把可持续发展定义为在不损害子孙后代应付当代人能力的前提下满足当前需求的可持续发展（Maini，1992）。因此，没有科学或技术的分支可以逃脱生态或环境分析。莱斯特·布朗认为，“环境革命”正在通过首先转变我们对生活世界的看法，正在人类价值观上发生普遍而深刻的变化。

• 树叶

砍伐树木的叶子代表了可用生物质的来源，可用于获取精油，蜡，植物提取物（来自叶绿素和食品浓缩物）和饲料（Yagodin，1881；Díaz，1998）。

尽管留在林地上的树叶提供了某些好处，例如营养物质的循环利用和土壤的侵蚀保护，但其在森林中的过度积累会导致诸如疾病和森林火灾的风险增加等问题。

尤其是在伐木区，Vidal（1995）估计通常保留35％至45％的树状树叶。例如，针叶树每年每公顷留下2至4吨。砍伐后去除一些树叶可以减少火灾和疾病的风险。

由森林物种的叶子制成的生物制剂中含有大量的叶绿素和类胡萝卜素，这就是为什么它们在医药，化妆品和兽药等不同领域具有广泛应用的原因。

叶绿素衍生物的有用性与其刺激组织再生过程的能力及其抗菌性能有关。

目前，由于倾向于使用天然产物，叶绿素衍生物具有很高的国内和国际市场价值。似乎是时候进行市场研究了，因为普遍的趋势是建立小型的中试厂来处理生物质。

• 木材加工产生的废物

木材残留物已根据其用途进行了多种定义。粮农组织（2000）对木材残留物的定义如下：

'森林加工工业生产林产品后剩余的圆木（即来自森林加工的残渣），并且未被还原成木屑或颗粒。其中包括锯木厂废料，瓶盖，装饰物，装饰物，单板原木心材，单板废料，锯末，树皮，木工和细木工残渣等。

不包括直接从圆木或废物（即已经作为纸浆，圆木和劈木，或木屑和颗粒物）中获得的木屑（即在森林中）。

针叶树的锯材生产中平均产生的残渣约为所用原木生物量的30％，其中包括锯末（5％至8％）和树皮（10％至14％）。 （Kalincha，1978）。

锯木厂中的废物积累会阻碍生产过程的发展，因此有必要将其迅速撤离。一些生产者出售它们或将它们赠予具有不同用途的公司，但在许多情况下，它们被送到垃圾掩埋场或不加选择地焚化，这浪费了富含营养的有机物。

积聚在森林或锯木厂中的锯末构成了真菌（尤其是Fomes，Shyzophylum和Polyporus属）的沉积物和繁殖中心，这些真菌引起了死水或枯死且含水量相对较高的树木的腐烂。高。木屑也是火灾隐患。

锯末的积聚也会对环境产生负面影响：

分解时，有机物所含的二氧化碳会散布在大气中。

太阳和高温会导致大堆木屑发生低温热解，从而释放出污染性气体。燃烧还会升高环境温度，产生温室效应。

废物可能是传播病虫害的理想媒介。

木材废料的使用问题非常复杂，尤其是在发展中国家，这取决于经济考虑和运输手段。

• 用于改善木材废料的处理类型。

森林残留物，特别是木材加工残留物，其中含有60％至70％的多糖，是动物食用的潜在来源，并且在其自然状态下不能被它们消化。

科学文献描述了在牛口粮中使用多达25％的未经处理的锯末（针叶和阔叶木屑）。值得注意的是，木屑不会损害小牛的消化道，也不会引起毒性作用。在浓缩的口粮中引入大块的木屑可减少某些情况，例如肝脏脓肿。肉的质量不会降低。但是，正如一些作者指出的那样，这种木屑处于自然状态，可确保瘤胃的正常功能，但它不是食物物质的来源。

早已知道，在木质化植物的细胞壁去​​木质化并通过不同方法改变其结构后，木质多糖的发酵分解增加。一些“体外”实验表明，将木材磨碎在一定程度上提高了木材的消化率。

为了将木质纤维素生物质转化为动物可消化的物质，必须：

1-产生木质化植物组织的物理结构变化，破坏或削弱纤维之间的联系。

2-通过转化其高度定向的分子间结构及其解聚，提高植物材料的多糖复合物（首先是纤维素）的反应能力。

3-转化多糖以在产物中产生最佳比例的单糖，寡糖和多糖。

4-在化学转化过程中或之后，

用蛋白质，氨基酸，脂肪，大量元素和微量元素以及生物活性物质丰富材料。

这种转化是通过以下方法实现的：通过机械切割，辐射分解，热处理等对生物质产生物理作用；化学催化剂的作用；微生物或发酵物实现生物转化的作用；通过将几种方法结合起来的复杂方案。这些方法中的每一种都有优点和局限性。

• 废木的命运

在木材加工过程中，产生的废物量大于30％。其中，木屑：5-8％，树皮：10-14％。

锯木厂中的废物积累会阻碍生产过程的发展，因此有必要将其迅速撤离。它们通常被送到垃圾掩埋场或焚烧，但是在这种情况发生之前，它们被堆放在工业附近。

销售这些产品的实体担心将其妥善保存在室内，篷布上，但在大多数情况下，这些残留物仍在户外。

分配给不同废物的目的地并不是最合理的。一些发电实体将其出售或赠予具有不同用途的公司；在许多情况下，它们被送到垃圾掩埋场或不加选择地焚化。焚化是一种浪费技术，因为有机物富含营养，必须将其最终目的地返回土壤以保持其肥力。

• 主要加工木材残渣的一些用途

将木材转化为糖蜜的程序已有一个多世纪的历史了，它可以与甘蔗糖蜜一样用于牛的饲养。另外，已知纤维素对反刍动物具有较高的能量值。在第二次世界大战期间，斯堪的纳维亚国家大量使用了它。马牛很好地消化纤维素，成年猪也很好。

众所周知，美国，芬兰和澳大利亚等多个国家/地区进行了实验，这些实验证明了使用木材和树叶初级加工行业的残留物从现代化学技术和动物饲料中获取动物饲料的有效性。生物技术。

在加拿大，Stake Technology Ltd公司销售从森林废料获得的商标为“ Procell”的产品，该产品被描述为纤维产品，具有令人愉悦的气味，良好的口感并能增进食欲，是营养补品。在动物饮食中。它们从硬木预水解物中产生木糖醇，木糖醇是一种糖，可减少牙洞的发生，其甜味力可与蔗糖媲美。

在前苏联，据报道，使用不同方法从锯末，木屑和树皮中获得补品和/或蛋白质的经验不同，不同研究者进行的测试证明了此类补品的营养价值。示例如下：

• 当从木片中获得的碳水化合物补充剂饲喂到乳牛和奶牛时，发现其营养价值很高，相当于0.5-0.6饲料单位，用于增肥公牛的饲料中添加了糖化物质。木材，每天每头4公斤，相对于对照组，动物的体重增加了32％。在美国，一组研究人员确定了不同剂量的杨木去皮和杨木浆可以在绵羊和牛的饮食中提供，在加拿大，他们研究了用杨木代替部分口粮的奶牛和肉牛的可能性，对它们进行切碎处理。将获得的产物与蛋白质物质和维生素混合，并富含玉米和尿素。当将其饲喂给动物时，获得了非常积极的结果，在俄罗斯卡累利阿森林研究所，开发了一种使用树皮残留物的程序，其独特之处是选择性地使用了树皮的主要结构成分。外部燃烧，内部进行水热处理，培养斯科特假丝酵母菌株后，已达到总蛋白的54.3％。其特点在于选择性使用地壳的主要结构成分。外部部分被燃烧，内部部分经过水热处理，在培养假丝酵母菌株后，已达到总蛋白的54.3％。其特点在于选择性使用地壳的主要结构成分。外部部分被燃烧，内部部分经过水热处理，培养斯科特假丝酵母菌株后，已达到总蛋白的54.3％。

• 木材残留物在农业中的用途。

森林残留物在生态和森林及农业生态系统的保护，维持土壤肥力方面起着重要作用。有机物的含量及其结构有助于控制侵蚀，沉积和洪水。有机物改善了土壤的结构，增加了阳离子交换的能力，并稳定了矿化中氮的比例。

与锯末相比，树皮的质量包含更多的营养元素。据报道，在松树皮中：0.5％的氮；0.04％P2O5和0.13％K2O。无需堆肥即可使用。大约5厘米的松树皮碎片在两年的时间内转化为腐殖质。

在农业领域，有许多科学报告表明，在不同国家中，将锯末和森林树皮用于堆肥生产中以进行有机肥和土壤改良。

堆肥是所有动植物废物的混合物，其目的是通过发酵使微生物分解，并在合理的时间内转化为覆盖物或腐殖质。

在智利，一组研究人员研究了土壤-木屑-灰烬混合物的行为，并验证了将这些残留物用作土壤肥力增强剂的可能性，因为这些混合物会增加营养元素的含量。

在西班牙，据报道将松树皮（从中提取酚类以获得粘合剂）用于农业目的，因为松树皮的物理和化学特性可防止不良草药的生长。

北美研究人员报告说，松树皮粉碎对增加土壤中真菌的数量具有积极作用。

在葡萄牙，一组研究人员证明了松树和桉树皮作为沸石的替代物的有效性，该沸石可与其他化合物堆肥，作为土壤肥料的植物离子交换剂。

巴西研究人员研究了银合欢（Leucaena leucocephala）残留物对巴拉那州两种土壤肥力的影响，发现除增加了钙，钾，有机质的含量外，酸度和铝的交换性也有所降低和磷。

• 从森林残留物中获得的产品

废物的传统用途可概括为燃料（Bintley和Gowen，1994年），一种用于工业地板的清洁元素，在禽场中可作为鸟和其他农场动物的垃圾（Oconnell和Meaney，1997年）以及不同的工匠或工业产品（Arends和Donkersloot，1985年）。木材残留物主要用于化学林业和木板工业。化学林业工业以木屑和锯末为原料生产酒精，饲料酵母，糠醛（一种溶剂，也是糠醇的前体，在冶金工业中广泛使用），以及最近的碳水化合物，矿物质食品补充剂和/或动物蛋白（Jolkin，1989年）。在木板工业中，废料被用来制造刨花板，中密度纤维板……等

• 用earth生物处理松木屑获得的肥料

从with与松木屑的生物转化中获取肥料。使用using Eisenia foetida生产肥料，用于对Pinus spp的牛排泄物和锯末进行生物转化。以75:25的比例。所获得的朱abo是有机底物（粪便和锯末）的酶消化和微生物代谢产生的化学成分的混合物。颜色深（几乎是黑色），颗粒均匀，浅而多孔。

依赖食物来源的蠕虫的繁殖力和发育与单独食用疫苗排泄物并与25％的加勒比松木屑混合饲喂的大肠埃希菌相似。以牛粪和锯末比例为75:25的肥料的化学特性与在古巴获得的其他有机肥料的化学特性相似：氮为1.02％； P的0.67％; K 0.42％; 40.51％的有机物； 35％的水分，pH = 6.90，C / N = 21:47。通过真菌的菌丝体生长获得底物的蛋白质富集.2。

• 在农业领域，有许多科学报告表明，在不同的国家中，使用锯末和松树皮生产堆肥以进行有机肥和土壤改良。堆肥是所有动植物废物混合物的产物，目的是使它们通过发酵进行微生物分解，并在合理的时间内变成覆盖物或腐殖质（Dangler，1993； Milbocker，1991）。 ）。

在智利，一组研究人员研究了土壤-木屑-灰渣混合物的行为，并验证了将这些残留物用作土壤肥力增强剂的可能性，因为这些混合物会增加营养元素的含量（Crez， 1990）。

在西班牙，据报道使用松树皮，从松树皮中提取酚类以获得胶粘剂，用于农业目的，因为它的物理和化学特性阻止了不良草药的生长（López，1993）。北美研究人员报告说，粉状松树皮对增加土壤中的真菌种群具有积极作用（Kokalis-Burelle，1994）。

在葡萄牙，一组研究人员证明了松树和桉树树皮作为沸石的替代物的有效性，该沸石与其他化合物堆肥了作为土壤肥料的植物离子交换剂（Guedes de Carvalho，1994）

在我国，还开展了工作以证明这些森林残留物用于农业目的的有效性。例如，在森林研究所，他们从森林残留物，微生物菌株和化学制剂中获得了有机堆肥（Harewood，1989）。

水解木质素已被用作堆肥中的有机物，其作为土壤改良剂的价值与其残留的硫含量有关（Strajov，1989）。使用森林木材残余物的其他替代方法也涉及将其用作能源，例如获得沼气，活性炭和燃料乙醇。所有这些使用生物质的例子都表明，一方面农业与生产和使用之间存在着紧密的联系。

结论

潜在的重要社会，经济和环境方面，为森林资源的可持续利用开辟了新的前景。从经济上讲，从非传统来源获得高需求农业产品（例如动物饲料和生物肥料）的方法构成了重要的进步。在环境方面，这些改造为森林中积聚的过多树叶以及作为初级木材加工副产品而堆积在锯木厂中的大量木屑提供了良好的出口。

通过合理地消除树叶和锯末，它有助于减少与向大气排放二氧化碳有关的污染影响，并减少火灾和疾病扩散的风险。

从社会的角度来看，当生产者和普通民众利用这些方法论并获得上述产品时，他们将理解，大自然可以为人提供维持其生存所必需的一切，如果对其进行正确的对待，自然这将有助于提高与合理开发自然资源有关的价值观的形成。

参考书目

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