Древесина как топливо: история и современное использование.

Введение

Древесина, используемая в качестве топлива для сжигания

Древесное топливо (или дрова) – это топливо, такое как дрова, древесный уголь, щепа, плиты, пеллеты и опилки. Конкретная форма используемого топлива зависит от таких факторов, как источник, количество, качество и назначение. Во многих регионах древесина является наиболее доступной формой топлива, не требующей инструментов при сборе сухостоя или небольшого количества инструментов, хотя, как и в любой отрасли, для механизации производства были разработаны специализированные инструменты, такие как скидеры и гидравлические дровоколы. Отходы лесопиления и побочные продукты строительной индустрии также включают различные виды древесных отходов. Открытие способа получения огня для сжигания древесины считается одним из важнейших достижений человечества. Использование древесины в качестве топлива для обогрева намного старше цивилизации и, предположительно, использовалось неандертальцами. Сегодня сжигание древесины является крупнейшим источником энергии, получаемой из твердой биомассы. Древесное топливо может использоваться для приготовления пищи и отопления, а также иногда для питания паровых двигателей и паровых турбин, вырабатывающих электроэнергию. Древесину можно использовать в помещении в печи, плите или камине, или на открытом воздухе в очаге, костре или бонфайре.

Историческое развитие

Древесина использовалась в качестве топлива на протяжении тысячелетий. Исторически, её использование ограничивалось лишь доступностью технологий, необходимых для получения искры. Тепло, получаемое от древесины, до сих пор широко распространено во многих частях мира. Ранние примеры включали костры, разводимые внутри палаток. Костры разводили на земле, а отверстие в верхней части палатки позволяло дыму выходить за счет конвекции. В постоянных постройках и пещерах сооружали или обустраивали очаги – поверхности из камня или других негорючих материалов, на которых можно было развести огонь. Дым выходил через отверстие в крыше. В отличие от цивилизаций в относительно засушливых регионах (таких как Месопотамия и Египет), греки, римляне, кельты, бритты и галлы имели доступ к лесам, пригодным для использования в качестве топлива. На протяжении веков происходила частичная вырубка старовозрастных лесов и трансформация оставшихся в среднелесные насаждения с выборочными рубками как основной источник древесного топлива. Эти леса предполагали непрерывный цикл сбора новых побегов из старых пней, с периодами ротации от семи до тридцати лет. Одной из первых опубликованных книг по управлению лесами на английском языке была "Sylva, или рассуждение о лесных деревьях" Джона Эвелина (1664), в которой он давал советы землевладельцам по надлежащему управлению лесными угодьями. В 1949 году Х. Л. Эдлин в книге "Лесные промыслы в Британии" описывает необычные техники, которые использовались, и широкий спектр древесных изделий, производившихся из этих управляемых лесов с доримских времен. И на протяжении всего этого времени предпочтительной формой древесного топлива были ветви срубленных побегов, связанные в вязанки. Более крупные, изогнутые или деформированные стволы, которые не представляли иной ценности для лесных работников, перерабатывались в древесный уголь. Как и в большей части Европы, эти управляемые леса продолжали снабжать рынки продукцией вплоть до конца Второй мировой войны. С тех пор большая часть этих лесов была преобразована в сельскохозяйственные угодья. Общий спрос на топливо значительно возрос с началом промышленной революции, но большая часть этого возросшего спроса удовлетворялась новым источником топлива – углем, который был более компактным и лучше подходил для масштабов новых отраслей промышленности. В период Эдо в Японии древесина использовалась для многих целей, и потребление древесины привело к разработке политики управления лесами в эту эпоху. Спрос на древесные ресурсы рос не только для топлива, но и для строительства кораблей и зданий, что привело к широкому распространению обезлесения. В результате возникали лесные пожары, наводнения и эрозия почвы. Около 1666 года сёгун принял политику сокращения вырубки леса и увеличения посадки деревьев. Эта политика устанавливала, что только сёгун или даймё могли санкционировать использование древесины. К XVIII веку Япония накопила подробные научные знания о лесоводстве и плантационном лесоразведении.

Wood has been used as fuel for millennia. Historically, it was limited in use only by the distribution of technology required to make a spark. Heat derived from wood is still common throughout much of the world. Early examples included a fire constructed inside a tent. Fires were constructed on the ground, and a smoke hole in the top of the tent allowed the smoke to escape by convection. In permanent structures and in caves, hearths were constructed or established—surfaces of stone or another noncombustible material upon which a fire could be built. Smoke escaped through a smoke hole in the roof. In contrast to civilizations in relatively arid regions (such as Mesopotamia and Egypt), the Greeks, Romans, Celts, Britons, and Gauls all had access to forests suitable for using as fuel. Over the centuries there was a partial deforestation of climax forests and the evolution of the remainder to coppice with standards woodland as the primary source of wood fuel. These woodlands involved a continuous cycle of new stems harvested from old stumps, on rotations between seven and thirty years. One of the earliest printed books on woodland management, in English, was John Evelyn's "Sylva, or a discourse on forest trees" (1664) advising landowners on the proper management of forest estates. H. L. Edlin, in "Woodland Crafts in Britain", 1949 outlines the extraordinary techniques employed, and range of wood products that have been produced from these managed forests since pre Roman times. And throughout this time the preferred form of wood fuel was the branches of cut coppice stems bundled into faggots. Larger, bent or deformed stems that were of no other use to the woodland craftsmen were converted to charcoal. As with most of Europe, these managed woodlands continued to supply their markets right up to the end of World War Two. Since then much of these woodlands have been converted to broadscale agriculture. Total demand for fuel increased considerably with the industrial revolution but most of this increased demand was met by the new fuel source coal, which was more compact and more suited to the larger scale of the new industries. During the Edo period of Japan, wood was used for many purposes, and the consumption of wood led Japan to develop a forest management policy during that era. Demand for timber resources was on the rise not only for fuel, but also for construction of ships and buildings, and consequently deforestation was widespread. As a result, forest fires occurred, along with floods and soil erosion. Around 1666, the shōgun made it a policy to reduce logging and increase the planting of trees. This policy decreed that only the shōgun, or a daimyō, could authorize the use of wood. By the 18th century, Japan had developed detailed scientific knowledge about silviculture and plantation forestry.

Камины и печи

Разработка дымохода и камина позволила более эффективно отводить дым. Печи-массивные печи пошли еще дальше, улавливая большую часть тепла огня и дымовых газов в большой тепловой массе, что делало их гораздо более эффективными, чем просто камин. Металлическая печь была технологическим развитием, происходившим одновременно с промышленной революцией. Печи представляли собой изготовленное или собранное оборудование, которое заключало огонь со всех сторон и обеспечивало контроль тяги – количество воздуха, поступающего к огню. Печи изготавливались из различных материалов. Чугун – один из наиболее распространенных. Также использовались стеатит (тальк), изразцы и сталь. Металлические печи часто футеровались огнеупорными материалами, такими как шамотный кирпич, поскольку самая горячая часть дровяного огня со временем выжигает сталь. Печь Франклина была разработана в США Бенджамином Франклином. Скорее искусственный камин, чем печь, она имела открытый перед и теплообменник сзади, предназначенный для забора воздуха из подвала и его нагрева перед выпуском через боковые отверстия. Теплообменник не пользовался популярностью и был исключен из более поздних версий. Современные так называемые "печи Франклина" выпускаются в самых разных стилях, хотя ни один из них не похож на оригинальную конструкцию. 1800-е годы стали расцветом чугунных печей. Каждая местная литейная фабрика производила собственные модели, и печи строились для множества целей – гостиные печи, печи-ящики, походные печи, железнодорожные печи, переносные печи, кухонные печи и так далее. Изысканные модели с отделкой из никеля и хрома доводили дизайн до совершенства, украшенные литыми орнаментами, ножками и дверцами. В печах можно было сжигать дрова или уголь, поэтому они были популярны более ста лет. Воздействие огня в сочетании с агрессивностью золы приводило к тому, что печь со временем разрушалась или трескалась. Поэтому требовалось постоянное снабжение печами. Обслуживание печей, их дымность и необходимость колки дров способствовали переходу на масляное или электрическое отопление. Герметичная печь, изначально изготовленная из стали, обеспечивала лучший контроль над процессом горения, благодаря более плотной посадке, чем у других печей того времени. Герметичные печи стали обычным явлением в XIX веке. Использование дровяного отопления снизилось с ростом доступности других, менее трудоемких видов топлива. Дровяное отопление постепенно заменялось углем, а затем мазутом, природным газом и пропаном, за исключением сельских районов с доступными лесами. После нефтяного эмбарго 1967 года многие жители США впервые использовали дрова в качестве топлива. Агентство по охране окружающей среды предоставило информацию о чистых печах, которые горели гораздо эффективнее.

The development of the chimney and the fireplace allowed for more effective exhaustion of the smoke. Masonry heaters or stoves went a step further by capturing much of the heat of the fire and exhaust in a large thermal mass, becoming much more efficient than a fireplace alone. The metal stove was a technological development concurrent with the industrial revolution. Stoves were manufactured or constructed pieces of equipment that contained the fire on all sides and provided a means for controlling the draft—the amount of air allowed to reach the fire. Stoves have been made of a variety of materials. Cast iron is among the more common. Soapstone (talc), tile, and steel have all been used. Metal stoves are often lined with refractory materials such as firebrick, since the hottest part of a woodburning fire will burn away steel over the course of several years' use. The Franklin stove was developed in the United States by Benjamin Franklin. More a manufactured fireplace than a stove, it had an open front and a heat exchanger in the back that was designed to draw air from the cellar and heat it before releasing it out the sides. The heat exchanger was never a popular feature and was omitted in later versions. So called "Franklin" stoves today are made in a great variety of styles, though none resembles the original design. The 1800s became the high point of the cast iron stove. Each local foundry would make their own design, and stoves were built for myriads of purposes—parlour stoves, box stoves, camp stoves, railroad stoves, portable stoves, cooking stoves and so on. Elaborate nickel and
chrome edged models took designs to the edge, with cast ornaments, feet and doors. Wood or coal could be burnt in the stoves and
thus they were popular for over one hundred years. The action of the fire, combined with the causticity of the ash, ensured that the stove would eventually disintegrate or crack over time. Thus a steady supply of stoves was needed. The maintenance of stoves, needing to be blacked, their smokiness, and the need to split wood meant that oil or electric heat found favour. The airtight stove, originally made of steel, allowed greater control of combustion, being more tightly fitted than other stoves of the day. Airtight stoves became common in the 19th century. Use of wood heat declined in popularity with the growing availability of other, less labor intensive fuels. Wood heat was gradually replaced by coal and later by fuel oil, natural gas and propane heating except in rural areas with available forests. After the 1967 Oil Embargo, many people in the United States used wood as fuel for the first time. The EPA provided information on clean stoves, which burned much more efficiently.

1970-е годы

Недолгое возрождение популярности произошло во время и после энергетического кризиса 1973 года, когда некоторые полагали, что ископаемое топливо станет настолько дорогим, что его использование станет невозможным. За этим последовал период инноваций, в течение которого множество небольших производителей выпускали печи, основанные на старых и новых конструкциях. Среди заметных инноваций той эпохи – обогреватель Ashley, печь с термостатическим управлением и опциональным перфорированным стальным кожухом, предотвращающим случайный контакт с горячими поверхностями. В это десятилетие также было изготовлено несколько двухтопливных печей и котлов, которые использовали систему воздуховодов и трубопроводов для распределения тепла по дому или другому зданию.

1980-е годы

Популярность отопления дровами также привела к разработке и продаже более широкого ассортимента оборудования для рубки, колки и обработки дров. Гидравлические дровоколы бытового класса стали производиться с электроприводом, бензиновым двигателем или от вала отбора мощности сельскохозяйственных тракторов. В 1987 году Министерство сельского хозяйства США опубликовало методику производства сухих в сушильной камере дров, основываясь на том, что более высокая теплоотдача и повышенная эффективность сгорания достигаются при использовании бревен с пониженным содержанием влаги. Журнал "Wood Burning Quarterly" издавался несколько лет, после чего был переименован в "Home Energy Digest" и впоследствии прекратил существование.

Сегодня

Пеллетная печь – это прибор, сжигающий спрессованные древесные или биомассовые пеллеты. Отопление дровами продолжает использоваться в регионах, где дрова в изобилии. Для серьезного отопления, а не просто для создания атмосферы (открытые камины), сегодня чаще всего применяются печи, вставки для каминов и отопительные котлы. В сельских, лесистых районах США все большую популярность приобретают автономные котлы. Их устанавливают на улице, на некотором расстоянии от дома, и подключают к теплообменнику внутри дома с помощью подземных труб. Беспорядок, связанный с дровами, корой, дымом и золой, остается снаружи, а риск возгорания снижается. Котлы достаточно велики, чтобы поддерживать горение в течение всей ночи, и могут сжигать более крупные куски древесины, что уменьшает необходимость в рубке и колке. Нет необходимости модернизировать дымоход в доме. Однако, наружные дровяные котлы выделяют больше дыма и связанных с ним загрязняющих веществ, чем другие отопительные приборы, работающие на дровах. Это связано с конструктивными особенностями, такими как водяная рубашка, окружающая топку, которая охлаждает огонь и приводит к неполному сгоранию. Наружные дровяные котлы также обычно имеют меньшую высоту дымохода по сравнению с другими отопительными приборами на дровах, что способствует повышению концентрации твердых частиц в приземном слое воздуха. Альтернативой, набирающей популярность, являются котлы на древесной газификации, которые сжигают древесину с очень высокой эффективностью (85-91%) и могут быть установлены как в помещении, так и в хозяйственной постройке. Существует множество способов переработки древесного топлива, и современные изобретения совершенствуются с каждой минутой. Древесина до сих пор используется для приготовления пищи во многих местах, либо в плите, либо на открытом огне. Она также используется в качестве топлива во многих промышленных процессах, включая копчение мяса и производство кленового сиропа. Как устойчивый источник энергии, древесное топливо остается перспективным для производства электроэнергии в регионах с легким доступом к лесным ресурсам и отходам деревообработки.

Измерение дров

В метрической системе дрова обычно продаются по кубическому метру или стере (1 м³ ≈ 0,276 шнуров). В Соединенных Штатах и Канаде дрова обычно продаются по шнуру, 128 кубических футов (3,62 м³), что соответствует штабелю дров шириной 8 футов, высотой 4 фута и длиной бревен 4 фута. Шнур юридически определен законом в большинстве штатов США. "Разбросанный шнур" – это дрова, которые не уложены в штабель и определяются как 4 фута в ширину, 4 фута в высоту и 10 футов в длину. Дополнительный объем предназначен для придания ему эквивалента стандартному уложенному шнуру, в котором меньше пустот. Также часто можно встретить продажу дров по "лицевому шнуру", который обычно не имеет юридического определения и варьируется в зависимости от региона. Например, в одном штате штабель дров шириной 8 футов, высотой 4 фута и длиной бревен 16 дюймов часто продается как "лицевой шнур", хотя его объем составляет лишь треть шнура. В другом штате или даже в другом районе того же штата объем лицевого шнура может значительно отличаться. Поэтому покупка дров таким способом рискованна, поскольку сделка не основана на юридически закрепленной единице измерения. В Австралии дрова обычно продаются по тонне, но часто рекламируются как продаваемые по тележке (тачке), ведру (1/3 кубического метра ведра типичного мини-погрузчика), кузову пикапа или мешку (примерно 15–20 кг).

Энергетическое содержание

Обычная лиственная порода, красный дуб, имеет энергетическую ценность (теплотворную способность) 14,9 мегаджоулей на килограмм (6388 BTU на фунт), при этом 10,4 мегаджоулей могут быть получены при сжигании с эффективностью 70%. Управление по развитию устойчивой энергетики (SEDO), входящее в состав правительства Западной Австралии, сообщает, что энергетическая ценность древесины составляет 16,2 мегаджоуля на килограмм (4,5 кВтч/кг). Согласно данным Центра знаний в области биоэнергетики, энергетическая ценность древесины больше зависит от ее влажности, чем от породы. Энергетическая ценность повышается при снижении содержания влаги. В 2008 году стоимость древесины в качестве топлива составляла 15,15 долларов США за 1 миллион BTU (0,041 евро за кВтч).

Побочные продукты сгорания

Как и при любом горении, сжигание древесного топлива создает множество побочных продуктов, некоторые из которых могут быть полезными (тепло и пар), а другие – нежелательными, раздражающими или опасными. Один из побочных продуктов сжигания древесины – древесная зола, которая в умеренных количествах является удобрением (в основном калийным), внося вклад в содержание минералов, но обладает сильной щелочностью из-за содержания гидроксида калия (щелочи). Древесную золу также можно использовать для производства мыла. Дым содержит водяной пар, углекислый газ и другие химические вещества и частицы аэрозоля, включая едкую щелочную золу, которая может быть раздражающим (и потенциально опасным) побочным продуктом неполного сгорания древесного топлива. Основным компонентом древесного дыма являются мелкие частицы, которые могут составлять значительную долю загрязнения воздуха твердыми частицами в некоторых регионах. В холодное время года отопление дровами может приводить к образованию до 60% мелких частиц в воздухе Мельбурна (Австралия). При сжигании древесины выделяется значительное количество летучих органических соединений. В процессе сгорания высвобождается большое количество небольших кислородсодержащих соединений, а также органических веществ, образующихся в результате реакции деполимеризации лигнина, таких как фенолы, фураны и фураноны. Также показано, что сжигание древесины высвобождает множество органических соединений в аэрозольную фазу. Сжигание древесины высвобождает органические компоненты с широким диапазоном летучести, при эффективных концентрациях насыщения, C*, от 101 до 1011 мкг/м³. Выбросы от образцов древесины, собранных в районе Дели (Индия), оказались в 30 раз более реактивными по отношению к гидроксильному радикалу, чем выбросы от сжиженного нефтяного газа. Кроме того, при сравнении 21 полициклического ароматического углеводорода, выделяемых из тех же образцов древесины из Дели, выбросы от древесины были примерно в 20 раз более токсичными, чем выбросы от сжиженного нефтяного газа. для воспламенения монооксида углерода). Это может привести к значительному снижению опасности задымления и одновременно обеспечить дополнительное тепло в процессе. Использование каталитического нейтрализатора позволяет снизить температуру для получения более чистого дыма. В некоторых штатах США запрещена продажа или установка печей, не оснащенных каталитическими нейтрализаторами.

As with any fire, burning wood fuel creates numerous by products, some of which may be useful (heat and steam), and others that are undesirable, irritating or dangerous. One by product of wood burning is wood ash, which in moderate amounts is a fertilizer (mainly potash), contributing minerals, but is strongly alkaline as it contains potassium hydroxide (lye). Wood ash can also be used to manufacture soap. Smoke, containing water vapor, carbon dioxide and other chemicals and aerosol particulates, including caustic alkali fly ash, which can be an irritating (and potentially dangerous) by product of partially burnt wood fuel. A major component of wood smoke is fine particles that may account for a large portion of particulate air pollution in some regions. During cooler months, wood heating accounts for as much as 60% of fine particles in Melbourne, Australia. Significant quantities of volatile organic compounds are released from the combustion of fuel wood. Large quantities of smaller oxygenate species are released during the combustion process, as well as organics formed from the depolymerisation reaction of lignin such as phenolics, furans and furanones. The combustion of fuel wood has also been shown to release many organic compounds into the aerosol phase. The burning of fuel woods has been shown to release organic components over a range of volatilities, over effective saturation concentrations, C*, from 101 1011 μg m−3. The emissions from fuel wood samples collected from the Delhi area of India were shown to be 30 times more reactive with the hydroxyl radical than emissions from liquefied petroleum gas. Furthermore, when comparing 21 polycyclic aromatic hydrocarbons emitted from the same fuel wood samples from Delhi, emissions from fuel wood were around 20 times more toxic than emissions from liquefied petroleum gas. for igniting carbon monoxide gas). This may result in significant reduction of smoke hazards while also providing additional heat from the process. By using a catalytic converter, the temperature for obtaining cleaner smoke can be reduced. Some U. S. jurisdictions prohibit sale or installation of stoves that do not incorporate catalytic converters.

Влияние побочных продуктов сгорания на здоровье человека

В зависимости от плотности населения, рельефа местности, климатических условий и используемого отопительного оборудования, отопление дровами может существенно влиять на загрязнение воздуха, особенно твердыми частицами. Характер сжигания дров оказывает значительное влияние на состав выбросов. Загрязнение воздуха твердыми частицами может приводить к проблемам со здоровьем и увеличению числа госпитализаций по поводу астмы и сердечно-сосудистых заболеваний.

Уборка урожая

Большая часть древесного топлива поступает из естественных лесов по всему миру. Древесина с плантаций редко используется для дров, поскольку она более ценна как пиломатериалы или древесная масса, однако часть древесного топлива собирается с деревьев, посаженных среди сельскохозяйственных культур, что также известно как агролесоводство. Сбор или заготовка этой древесины может иметь серьезные экологические последствия для территории сбора. Проблемы часто специфичны для данной местности, но могут включать все те же проблемы, что и при обычной вырубке леса. Интенсивная заготовка древесины может привести к разрушению среды обитания и эрозии почвы. Однако во многих странах, например в Европе и Канаде, лесные отходы собирают и перерабатывают в полезное древесное топливо с минимальным воздействием на окружающую среду. При этом учитывается питание почвы и предотвращение эрозии. Экологическое воздействие использования древесины в качестве топлива зависит от способа ее сжигания. Более высокие температуры обеспечивают более полное сгорание и меньшее количество вредных газов в результате пиролиза. Некоторые считают, что сжигание древесины из устойчивых источников является углеродно-нейтральным, поскольку дерево в течение своей жизни поглощает столько же углерода (или углекислого газа), сколько выделяет при сжигании. Часть дров заготавливается в лесоточках, предназначенных для этой цели, но в сильно лесистых районах чаще всего она является побочным продуктом естественных лесов. Предпочтение отдается сухостою, который еще не начал гнить, так как он уже частично высушен. Еще лучше считается стоячая мертвая древесина, поскольку она высушена и менее подвержена гниению. Заготовка такой древесины снижает скорость и интенсивность лесных пожаров. Заготовка древесины для дров обычно осуществляется вручную с помощью бензопил. Более длинные поленья, требующие меньше ручного труда и меньшего расхода топлива для бензопилы, обходятся дешевле и ограничиваются только размером топки. Цены также значительно варьируются в зависимости от расстояния до лесоточек и качества древесины. Дрова обычно представляют собой древесину или деревья, непригодные для строительства. Дрова – это возобновляемый ресурс, при условии, что темпы потребления контролируются и поддерживаются на устойчивом уровне. Нехватка подходящих дров в некоторых местах привела к тому, что местное население уничтожает огромные участки леса, что может привести к дальнейшей опустыниванию.

Much wood fuel comes from native forests around the world. Plantation wood is rarely used for firewood, as it is more valuable as timber or wood pulp, however, some wood fuel is gathered from trees planted amongst crops, also known as agroforestry. The collection or harvesting of this wood can have serious environmental implications for the collection area. The concerns are often specific to the particular area, but can include all the problems that regular logging create. The heavy removal of wood from forests can cause habitat destruction and soil erosion. However, in many countries, for example in Europe and Canada, the forest residues are being collected and turned into useful wood fuels with minimal impact on the environment. Consideration is given to soil nutrition as well as erosion. The environmental impact of using wood as a fuel depends on how it is burnt. Higher temperatures result in more complete combustion and less noxious gases as a result of pyrolysis. Some may regard the burning of wood from a sustainable source as carbon neutral. A tree, over the course of its lifetime, absorbs as much carbon (or carbon dioxide) as it releases when burnt. Some firewood is harvested in "woodlots" managed for that purpose, but in heavily wooded areas it is more often harvested as a byproduct of natural forests. Deadfall that has not started to rot is preferred, since it is already partly seasoned. Standing dead timber is considered better still, as it is both seasoned, and has less rot. Harvesting this form of timber reduces the speed and intensity of bushfires. Harvesting timber for firewood is normally carried out by hand with chainsaws. Thus, longer pieces requiring less manual labor, and less chainsaw fuel are less expensive and only limited by the size of their firebox. Prices also vary considerably with the distance from wood lots, and quality of the wood. Firewood usually relates to timber or trees unsuitable for building or construction. Firewood is a renewable resource provided the consumption rate is controlled to sustainable levels. The shortage of suitable firewood in some places has seen local populations damaging huge tracts of bush possibly leading to further desertification.

Парниковые газы

Сжигание древесины создает больше CO2 в атмосфере, чем биоразложение древесины в лесу (за определенный период времени), поскольку к тому времени, когда кора мертвого дерева сгнила, бревно уже занято другими растениями и микроорганизмами, которые продолжают поглощать CO2, интегрируя углеводороды древесины в свой жизненный цикл. Операции по заготовке и транспортировке древесины производят различное количество парниковых газов. Неэффективное и неполное сгорание древесины может привести к повышению уровня парниковых газов, отличных от CO2, что может привести к положительным выбросам, если побочные продукты имеют более высокие значения в эквиваленте углекислого газа. В попытке предоставить количественную информацию об относительном выбросе CO2 при производстве электроэнергии или отопления, Департамент энергетики и изменения климата Соединенного Королевства (DECC) опубликовал всестороннюю модель, сравнивающую сжигание древесины (древесной щепы) и других видов топлива на основе 33 сценариев. Результатом модели является количество произведенного CO2 в килограммах на мегаватт-час поставленной энергии. Например, сценарий 33, касающийся производства тепла из древесной щепы, полученной из маломерной древесины Великобритании, полученной в результате восстановления заброшенных широколиственных лесов, показывает, что сжигание нефти выделяет 377 кг CO2, а сжигание древесной щепы – 1501 кг CO2 на МВт-час поставленной энергии. С другой стороны, сценарий 32 в том же источнике, касающийся производства тепла из древесной щепы, которая в противном случае была бы использована для производства древесно-стружечных плит, выделяет всего 239 кг CO2 на МВт-час поставленной энергии. Таким образом, относительное парниковое воздействие производства энергии из биомассы во многом зависит от модели использования. Намеренное и контролируемое обугливание древесины и ее внесение в почву является эффективным методом секвестрации углерода, а также важной техникой улучшения почвенных условий для сельского хозяйства, особенно в сильно лесистых регионах. Оно является основой для богатых почв, известных как терра прета.

Регулирование и законодательство

Воздействие сжигания древесного топлива на окружающую среду остаётся предметом споров. Ряд городов приняли решения о введении стандартов использования и/или запрета на использование каминов, работающих на дровах. Например, город Монреаль (провинция Квебек) принял резолюцию, запрещающую установку каминов на дровах в новостройках. Сторонники использования древесины в качестве топлива утверждают, что правильно заготовленная древесина является углеродно-нейтральной и, таким образом, компенсирует негативное воздействие частиц, образующихся в процессе горения. В контексте лесных пожаров, удаление древесины из леса для использования в качестве топлива может снизить общие выбросы за счёт уменьшения количества древесины, сгорающей на открытом воздухе, и снижения интенсивности пожара, при этом оставшийся материал сжигается в контролируемых условиях. 7 марта 2018 года Палата представителей США приняла законопроект, откладывающий на три года введение более жёстких стандартов выбросов для новых бытовых дровяных отопительных приборов.

Использование

Некоторые европейские страны производят значительную часть необходимой им электроэнергии из древесины или древесных отходов. В скандинавских странах стоимость ручного труда для обработки дров очень высока. Поэтому распространена практика импорта дров из стран с дешевой рабочей силой и богатыми природными ресурсами. Основными экспортерами в Скандинавию являются страны Балтии (Эстония, Литва и Латвия). В Финляндии растет интерес к использованию древесных отходов в качестве топлива для бытового и промышленного отопления в форме прессованных пеллет. Многие страны с низким и средним уровнем дохода зависят от древесины для энергетических целей (в частности, для приготовления пищи). Крупнейшие производители относятся к этим группам доходов и имеют большое население, сильно зависящее от древесины как источника энергии: в 2021 году Индия лидировала с 300 миллионами м³ (15 процентов от общего объема производства), за ней следовал Китай с 156 миллионами м³ и Бразилия со 129 миллионами м³ (8 процентов и 7 процентов мирового производства). В Соединенных Штатах древесное топливо является вторым по значимости видом возобновляемой энергии (после гидроэнергетики).

Европа

В 2014 году в уезде Вырумаа, в городе Сёмерпалу, Эстония, было начато строительство крупнейшего в Балтийском регионе завода по производству пеллет с ожидаемой производительностью 110 000 тонн пеллет в год. В процессе производства пеллет будут использоваться различные виды древесины (дрова, древесная щепа, опилки). Завод Warmeston OÜ начал свою деятельность в конце 2014 года. В 2013 году основными потребителями пеллет в Европе были Великобритания, Дания, Нидерланды, Швеция, Германия и Бельгия, согласно годовому отчету ЕС о биотопливе. В Дании и Швеции пеллеты используются электростанциями, домохозяйствами и потребителями среднего масштаба для центрального отопления, в отличие от Австрии и Италии, где пеллеты в основном используются в небольших частных и промышленных котлах для отопления. Великобритания является крупнейшим рынком потребления промышленных древесных пеллет, во многом благодаря крупным электростанциям, работающим на биомассе, таким как Drax, MGT и Lynemouth.

Азия

Япония и Южная Корея являются растущими рынками для промышленных древесных пеллет, и по состоянию на 2017 год ожидалось, что они станут вторым и третьим по величине мировыми рынками древесных пеллет благодаря государственной политике, благоприятствующей использованию биомассы в производстве электроэнергии.

Северная Америка

В США спрос на древесное топливо в основном обусловлен потребностями в отоплении жилых домов и коммерческих предприятий. Канада не являлась крупным потребителем промышленных древесных пеллет по состоянию на 2017 год, однако обладает достаточно амбициозной политикой декарбонизации и может стать значительным потребителем промышленных древесных пеллет к 2020-м годам.