废弃木质材料的利用

废弃木质材料的运用叶克林陈广琪于文吉(中国林科院木材工业研究所北京10。91)摘要保护环境、维护生态平衡是全人类共同关怀的研究课题。材料界和技术界正在努力使工业材朴和产品具有更好的环境协调性。度弃木质材料运用是提高木质材料环晚协调性的措施之一。本文重要论述了运用度弃实体木材和度弃人造板的背景、措施、应开展的研究和意义。关健词度弃木质材料;生态周期评价法;研究和发展;环境协调性;循环运用1前言现代文明以经济的腾飞和人类生活水平的提高为重要标志,随着经济的发展,人类生产活动的主流即大规模的物质循环不可避免地引起多种锋利的矛盾,如环境恶化、能源危机、资源短缺,这些问题不仅严重影响着自然界的生态平衡,并且逐渐成为阻碍世界经济高速发展的重要因素之一,引起各国政府的注重,持别是1992年巴西里约热内卢世界环发大会后,环保问题已成为许多发达和发展中国家政府的议事日程之一。例如,日本科技厅正式发布的1995年日本科技白皮书的第三部分论述了日本50年来的科技政策,提出的日本科研开发重点领域涉及了资源的开发及循环运用。随后,该厅又制定了1995年度实行“战略性基本研究推动制度”的两大具体目的,其中之一是开发对地球环境影响较小的技术,涉及垃圾无害化、资源化及循环运用研究。德国于1995年制定并开始启动“生产,筹划,即21世纪德国生产战略,此后5年内,德国工业生产的研究重点之一是履行循环经济,开发可回收运用的各种新材料。国际科学技术界对环境问题高度注重。由欧美18家大型组织主持的“预测30年后收稿日期95一11一09,林业部科技研究指南课题,并得到人事部非教育系统留学回国人员科技活动筹划资助。26科技变化社会”的筹划中,35个方面中有3个与环境有关,特别强调了资源的再循环、再运用和再制造,以此保护自然资源、节省能源和保护环境。1994年在日本召开的“国际生态平衡研讨会”,以材料和技术发展与环境的关系为研讨主题,1995年在国内西安又再次召开了“环境材料国际研讨会”,探讨环境和材料的关系和互相作用、环境材料和环境协调性产品的多种科学和工艺技术问题。国际木材界对木材运用和环境的关系也十分注重,美国林产品学会东南分会1994年年会即以“木材加工的环境质量”为主题;日本组织了几十位不同领域的专家就“地球环境保护和木材工业的持续发展”这一主题进行了研讨,从1991年开始持续刊登了25篇文章,从各个方面论述了木材工业发展与环境保护的关系。1995年在美国华盛顿州立大学召开的国际刨花板和复合材料研讨会将木质材料的循环运用作为一种主题进行讨论。日本木材科学学会1995年年会,将木质材料环境学单独划为一种学组进行研讨。1995年8月在芬兰召开的国际林联(lUFRO)第20届世界大会也将木材的循环运用单独立为一个主题。国内科学界对环保也非常注重。中国科学院院长周光召1995年刊登了“将绿色科技纳入国内科技发展总体规划中”的文章,着重提到了绿色科技是将来科技为社会服务的基本方向,是人类走向可持续发展道路的必然选择,其中可回收运用(减少废物量和污染)是绿色科技发展的一种重要趋势。固体废弃物的处置与资源化研究被列为1995年国家自然科学基金项目指南中“材料与工程学部”资助及鼓励研究领域。都市垃圾的再资源化及有机废弃物的降解与再生运用也被列为国家自然科学基金“材料与工程学部,“九五”优先资助领域;重要生物资源的持续运用被列为“生命科学部”优先资助领域5。国家科委于1995年10月11日正式推出“社会发展科技筹划”,其中的第4项为资源再生科技专项行动,涉及废弃资源的高效和综合运用技术等。中国21世纪议程中国21世纪“八五”环境与发展白皮书中,特别鼓励可再生资源的使用,使固体废弃物的回收运用得到良性发展,开展固体废弃物的资源化技术和解决装置工程技术的开发,大力履行都市垃圾资源化。为了增进资源永续利用、保护生态环境,中国资源综合运用协会也于1995年10月19日成立。从材料科学的角度看,材料和环境有着密切联系和互相作用的关系。将来材料科研、开发、设计、制造和使用,除了要不断提高性能、价格比外,还必须注意环保,即材料应具有良好的“环境协调性”,具体表目前无污染、废物量减少、可循环使用、节省能源、节省资源等等。2国内外运用废弃木质材料概况废弃木质材料指使用后废弃不用的木质材料,涉及实体木材、人造板和纸张。本文主要讨论废弃实体木材和废弃人造板,如通讯、交通、运送、包装等行业的废弃木质材料;建筑、土木工程等所产生的毁坏及无用木质材料;室内装饰装修更新换代木制品等。在国外,废弃木材和废纸被称为将来的“第四森林资源”lj。1993年美国环保署(EPA)估计该年美国废弃木质材料和纸张总量达到5千万吨,成为美国一种重要的都市固体垃圾。如何更好地运用废弃木质材料,近年来引起了许多发达国家木材研究机构的注重,其运用措施有如下几种:2.1再使用,即在木制品使用后,收回修补后再运用,基本上不变化原木材的形状、性质和用途。2.2循环运用,即将废弃木质材料加以物理、化学解决后,制造出性质和用途与木材相近的新材料,如再生刨花板等。该板为采用一部分废弃木材加建筑物废弃木材、废弃包装材和集装箱等作为原料制成。制造工艺和普通刨花板的生产工艺类似,但在原料制备工段有所不同。为了减少废弃木材中的铁钉、石块等对削片机、刨片机刀具的损坏,先采用无刀式锤式粉碎机将废弃木材粉碎,再运用磁选、水洗和气流分选对粗刨花进行一次或多次的筛选,除去铁钉、石块等杂物后,进行刨片等加工。运用废弃木材制成的刨花一般只能作为芯层材料使用,其用量最高可达到整个板材原料用量的70%卜“。2.3再生运用,即运用废弃木质材料再生成另一与本来木材性质不同的物质,如生产碳纤维和泡沫材料等。日本王子造纸公司和京都大学共同研究出运用废弃木材生产碳纤维的新技术。碳纤维是70年代发展起来的一种新型材料,比铝轻,但强度比钢高。用碳纤维和环氧树脂合成的高强度玻璃钢比一般玻璃钢的强度高3一4倍,用途十分广泛。日本推出的碳纤维叫“木材酚醛树脂碳纤维”,用醋酸将废弃木材制成的木粉乙酞化,加湿加压成塑料状,溶于酚醛树脂中制成纺线液,抽丝再经烧结解决而成。日本聚氨基甲酸醋公司、莲荷公司的纸板制造厂和京都大学,将液化后的废弃木材与异氛酸盐反映可得到一种机械性能与多孔聚苯乙烯相似的泡沫材料。具体工艺如下:将废弃木材粉碎后,通过2080目筛孔,然后在105温度下千燥,以磷酸为催化剂,在反映温度为150、常压条件下,使干燥后的木粉与聚乙二醇反映,反映产.27物用过量甲醇稀释,氧化镁中和,然后在50和180条件下两步减压蒸馏以除去甲醉和未反映的聚乙二醇,得到了浓缩液,将浓缩液与异氛酸盐、水反映即可得到类似于聚苯乙烯的泡沫材料。2.4降解,虽然不能再循环运用的废弃木质材料在自然或人工条件下,降解或水解作为肥料和饲料使用。3存在问题及展望为了更好地运用废弃木质材料,应当做好如下几方面的研究工作6j:多种废弃木质材料的原料特性评估;生产工艺的调节;产品性能评价;产品原则;经济性等等。就目前来说,研究重点应当是调节工艺条件,在已有的或稍加改善的生产线上,运用好废弃木质材料资源。从长远考虑,对废弃木质材料运用应该解决如下某些问题,如更加深刻地结识各种废弃木质材料的原料特性、污染限度、污染物对既有生产工艺的影响有多大,研究在现有的生产设备和工艺上运用废弃木质材料的措施,解决废弃木加材料的收集、运送、分类、集中、清理和产品的运用问题,以及运用废弃木质材料制造的产品被市场接受的限度等。运用废弃木质材料生产的产品成本目前临时也许要比运用原生(virginal)木材的成本要高,但从保护资源、减少废弃木质材料对环境的污染和发展的观点看,这样做是值得的。运用废弃木质材料要得到政府有关部门从法令、税收方面的支持。可喜的是各国政府已经开始采用行动,美国有27个州用减免税收的做法鼓励和增进对回收物品的使用。特别财政税措施以及放宽许可和分区的限制,鼓励了许多公司更喜欢运用回收物资。德国政府规定,各木材加工公司都要做到生产的产品在有效期满后都能回收作为原料循环利用j。国内财政部和税务总局目前联合发出告知,从政策上对资源综合运用公司和废旧物资回收公司,予以减免所得税、增值税和增值税先征后返的优惠。资源再生运用技术被.28.列为鼓励外商投资产业目录中新兴产业系列。国家环保局下属的绿色产品认证委员会予以13家公司和工厂的18类产品以“绿色产品”证书,其中就有资源回收运用。目前国内废弃木质材料解决运用开始得到高度注重。随着经济的高速发展,人们生活水平的提高,都市废弃木质材料的解决将会成为一种严重的问题。据理解,在近来的巧年内,国内的都市生活垃圾量以每年8%的速度增长,北京和上海更以每年10%的速度增长。1993年全国500多种都市中的生活垃圾量达到8700多万吨,解决费用高达40多亿元人民币。1994年北京市都市生活垃圾搬运量达到476万吨,而其中的多种废弃木质材料约占4%,上海市每年随着居民的拆迁,有大量的废旧家具无法解决,成为潜在的污染源。随着人们生活水平的提高,都市生活垃圾中多种废弃木质材料比例将会不断提高。中国环境报、科技日报和经济日报等近来均持续报道日益增多的都市垃圾解决这样的热点问题。可以预料,废弃木质材料作为都市生活垃圾的一部分在国内某些大、中型都市中将会成为一种棘手问题。对国内来说,研究废弃木质材料的运用,具有广泛的现实和深远意义。国内森林资源贫乏,木材供应始终很紧张,一部分人造板厂设在大、中都市中。如能对废弃木质材料进行有目的收集,整顿、分类后进行循环使用,不但可以解决人造板厂一部分原料供应问题,节省木材资源消耗,还可以减缓废弃木质材料对都市环境的潜在污染问题,有助于形成新的环保产业,木材资源运用应从综合运用、合理运用、节省运用再扩展到循环运用7,“。目前国内已开展“废弃木质材料制造刨花板循环运用性”研究,目的在于探讨废弃木质材料制造刨花板的技术可行性和可循环运用性。中国林科院木材工业研究所与北京市环保卫生部门探讨了都市固体垃圾中大量废弃木质材料的运用途径,并开展了运用都市固体垃圾中废弃木质材料制造刨花板和纤维板的摸索性实验。可以预料随着社会、经济发展与自然资源、环保相协调并走可持续发展(SustainableDevelopment)之路被越来越多的大众所接受,废弃木质材料运用将有一个大的发展,可望产生较好的社会、经济和环境效益。4参照文献1D.压etzman.FOrestProduetsReseareh:NotjustwoodasUsual.JournalofForestry,1993,91(11)2BillKei1.NewForestFeedsProdueerNeeds.WoodBasedPanelsInternational,July,1994PeterTansey.Valentin5Way,WoodBasedPanelsIn-ternational,May,1994王恺等.面向21世纪的木材工业.木材工业,1994,8(l)国家自然科学基金委员会.国家自然科学基金“九五”优先资助领域,1995YeKelin.ReeyelingofWood一basedMaterials.Interna-tionalConfereneeonEeo一materials,Xian,China,September1015,1995YeKelin.EnvironmentQualityofWoodIndustryinChina.InternationalConfereneeonEeo一balance,Tsuk-aba,JaPan,Oetober2527,1994叶克林.面向21世纪的国内人造板产业.中国林学会木材工业学会分会年会,北京,1995年10月UtilizationofWSSteWood一b8SedMaterialSYeKelinChenGuanqiYuWenji(ResearehInstituteofWoodIndustry,CAF,Beijing100091)AbstraetAspeopleintheworldaregettingmoreandmoreawarethateeonomiedevelop-mentmustmatehuPwithnaturalresoureeeonsumPtionandenvironmentProteetion,it15nee-essaryforseientiststorethinksystematieallyresearehanddevelopmentofwood一basedmate-rialswithlifeeyeleassessment(LCA)methodandtomakewood一basedmaterialsmoreenvi-ronmentallyfriendly.Wastewood一basedmaterialsineludewastesolidwood,wastewood-basedeompositesandwastepaper.Thispaperdiseussedbrieflythebaekground,methods,re-searehneedsandbenefitsregardingtotheutilizationofwastesolidwoodandwastewood-basedeomPosites.KeywordsWastewood一basedmaterials;Lifeeyeleassessment;Researehanddevelopment;Environmentallyfriendly;Reeyele.(上接第25页)DiseussiononSynthesisofUF一resinModifiedbyPD一3underMiddleTemPeratureChenWeining(FuzhouMan-made压,ardPlant,Fuzhou350009)AbstraetThispaperpresentedateehnologyofsynthesizingUF一resinmodifiedbyPD一3un-dermiddletemperature.Testingresultsshowed:theformaldehydeemissionofMDFpanelmadewiththeUF一resinbyusing20pereentofPD一3modifiereouldmeettheEZgradeofEuroPeanstandard.KeywordsPD一3;MDF;ModifiedUFresin;Formaldehydeemission.29.