-.z廢棄木質(zhì)材料的利用葉克林陳廣琪于文吉(中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所10。。91)摘要保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡是全人類共同關(guān)心的研究課題。材料界和技術(shù)界正在努力使工業(yè)材樸和產(chǎn)品具有更好的環(huán)境協(xié)調(diào)性。度棄木質(zhì)材料利用是提高木質(zhì)材料環(huán)晚協(xié)調(diào)性的方法之一。本文主要闡述了利用度棄實(shí)體木材和度棄人造板的背景、方法、應(yīng)開展的研究和意義。關(guān)健詞度棄木質(zhì)材料;生態(tài)周期評(píng)價(jià)法;研究和開展;環(huán)境協(xié)調(diào)性;循環(huán)利用1前言現(xiàn)代文明以經(jīng)濟(jì)的騰飛和人類生活水平的提高為主要標(biāo)志,隨著經(jīng)濟(jì)的開展,人類生產(chǎn)活動(dòng)的主流即大規(guī)模的物質(zhì)循環(huán)不可防止地引起各種鋒利的矛盾,如環(huán)境惡化、能源危機(jī)、資源短缺…,這些問題不僅嚴(yán)重影響著自然界的生態(tài)平衡,而且逐漸成為阻礙世界經(jīng)濟(jì)高速開展的主要因素之一,引起各國(guó)政府的重視,持別是1992年巴西里約熱內(nèi)盧世界環(huán)發(fā)大會(huì)后,環(huán)境保護(hù)問題已成為許多興旺和開展中國(guó)家政府的議事日程之一。例如,日本科技廳正式發(fā)布的1995年日本科技白皮書的第三局部闡述了日本50年來的科技政策,提出的日本科研開發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域包括了資源的開發(fā)及循環(huán)利用。隨后,該廳又制定了1995年度實(shí)施“戰(zhàn)略性根底研究推進(jìn)制度〞的兩大具體目標(biāo),其中之一是開發(fā)對(duì)地球環(huán)境影響較小的技術(shù),包括垃圾無害化、資源化及循環(huán)利用研究。德國(guó)于1995年制定并開場(chǎng)啟動(dòng)“生產(chǎn)2000,,方案,即21世紀(jì)德國(guó)生產(chǎn)戰(zhàn)略,今后5年內(nèi),德國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的研究重點(diǎn)之一是推行循環(huán)經(jīng)濟(jì),開發(fā)可回收利用的各種新材料。國(guó)際科學(xué)技術(shù)界對(duì)環(huán)境問題高度重視。由歐美18家大型組織主持的“預(yù)測(cè)30年后收稿日期95一11一09,林業(yè)部科技研究指南課題,并得到人事部非教育系統(tǒng)留學(xué)回國(guó)人員科技活動(dòng)方案資助?！?6·科技改變社會(huì)〞的方案中,35個(gè)方面中有3個(gè)與環(huán)境有關(guān),特別強(qiáng)調(diào)了資源的再循環(huán)、再利用和再制造,以此保護(hù)自然資源、節(jié)省能源和保護(hù)環(huán)境。1994年在日本召開的“國(guó)際生態(tài)平衡研討會(huì)〞,以材料和技術(shù)開展與環(huán)境的關(guān)系為研討主題,1995年在我國(guó)**又再次召開了“環(huán)境材料國(guó)際研討會(huì)〞,探討環(huán)境和材料的關(guān)系和相互作用、環(huán)境材料和環(huán)境協(xié)調(diào)性產(chǎn)品的各種科學(xué)和工藝技術(shù)問題。國(guó)際木材界對(duì)木材利用和環(huán)境的關(guān)系也十分重視,美國(guó)林產(chǎn)品學(xué)會(huì)東南分會(huì)1994年年會(huì)即以“木材加工的環(huán)境質(zhì)量〞為主題;日本組織了幾十位不同領(lǐng)域的專家就“地球環(huán)境保護(hù)和木材工業(yè)的持續(xù)開展〞這一主題進(jìn)行了研討,從1991年開場(chǎng)連續(xù)發(fā)表了25篇文章,從各個(gè)方面論述了木材工業(yè)開展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。1995年在美國(guó)華盛頓州立大學(xué)召開的國(guó)際刨花板和復(fù)合材料研討會(huì)將木質(zhì)材料的循環(huán)利用作為一個(gè)主題進(jìn)展討論。日本木材科學(xué)學(xué)會(huì)1995年年會(huì),將木質(zhì)材料環(huán)境學(xué)單獨(dú)劃為一個(gè)學(xué)組進(jìn)展研討。1995年8月在芬蘭召開的國(guó)際林聯(lián)(lUFRO)第20屆世界大會(huì)也將木材的循環(huán)利用單獨(dú)立為一個(gè)主題。我國(guó)科學(xué)界對(duì)環(huán)境保護(hù)也非常重視。中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)周光召1995年發(fā)表了“將綠色科技納入我國(guó)科技開展總體規(guī)劃中〞的文章,著重提到了綠色科技是未來科技為社會(huì)效勞的根本方向,是人類走向可持續(xù)開展道路的必然選擇,其中可回收利用(減少?gòu)U物量和污染)是綠色科技開展的一個(gè)重要趨勢(shì)。固體廢棄物的處置與資源化研究被列為1995年國(guó)家自然科學(xué)基金工程指南中“材料與工程學(xué)部〞資助及鼓勵(lì)研究領(lǐng)域。城市垃圾的再資源化及有機(jī)廢棄物的降解與再生利用也被列為國(guó)家自然科學(xué)基金“材料與工程學(xué)部’,“九五〞優(yōu)先資助領(lǐng)域;重要生物資源的持續(xù)利用被列為“生命科學(xué)部〞優(yōu)先資助領(lǐng)域[5]。國(guó)家科委于1995年10月11日正式推出“社會(huì)開展科技方案〞,其中的第4項(xiàng)為資源再生科技專項(xiàng)行動(dòng),包括廢棄資源的高效和綜合利用技術(shù)等。中國(guó)21世紀(jì)議程—中國(guó)21世紀(jì)“八五〞環(huán)境與開展白皮書中,特別鼓勵(lì)可再生資源的使用,使固體廢棄物的回收利用得到良性開展,開展固體廢棄物的資源化技術(shù)和處理裝置工程技術(shù)的開發(fā),大力推行城市垃圾資源化。為了促進(jìn)資源永續(xù)利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境,中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)也于1995年10月19日成立。從材料科學(xué)的角度看,材料和環(huán)境有著密切聯(lián)系和相互作用的關(guān)系。未來材料科研、開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和使用,除了要不斷提高性能、價(jià)格比外,還必須注意環(huán)境保護(hù),即材料應(yīng)具有良好的“環(huán)境協(xié)調(diào)性〞,具體表現(xiàn)在無污染、廢物量減少、可循環(huán)使用、節(jié)約能源、節(jié)省資源等等。2國(guó)內(nèi)外利用廢棄木質(zhì)材料概況廢棄木質(zhì)材料指使用后廢棄不用的木質(zhì)材料,包括實(shí)體木材、人造板和紙*。本文主要討論廢棄實(shí)體木材和廢棄人造板,如通訊、交通、運(yùn)輸、包裝等行業(yè)的廢棄木質(zhì)材料;建筑、土木工程等所產(chǎn)生的毀壞及無用木質(zhì)材料;室內(nèi)裝飾裝修更新?lián)Q代木制品等。在國(guó)外,廢棄木材和廢紙被稱為未來的“第四森林資源〞[lj。1993年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)估計(jì)該年美國(guó)廢棄木質(zhì)材料和紙*總量到達(dá)5千萬噸,成為美國(guó)一種主要的城市固體垃圾。如何更好地利用廢棄木質(zhì)材料,近年來引起了許多興旺國(guó)家木材研究機(jī)構(gòu)的重視,其利用方法有以下幾種:2.1再使用,即在木制品使用后,收回修補(bǔ)后再利用,根本上不改變?cè)静牡男螤?、性質(zhì)和用途。2.2循環(huán)利用,即將廢棄木質(zhì)材料加以物理、化學(xué)處理后,制造出性質(zhì)和用途與木材相近的新材料,如再生刨花板等。該板為采用一局部廢棄木材加建筑物廢棄木材、廢棄包裝材和集裝箱等作為原料制成。制造工藝和普通刨花板的生產(chǎn)工藝類似,但在原料制備工段有所不同。為了減少?gòu)U棄木材中的鐵釘、石塊等對(duì)削片機(jī)、刨片機(jī)刀具的損壞,先采用無刀式錘式粉碎機(jī)將廢棄木材粉碎,再利用磁選、水洗和氣流分選對(duì)粗刨花進(jìn)展一次或多次的篩選,除去鐵釘、石塊等雜物后,進(jìn)展刨片等加工。利用廢棄木材制成的刨花一般只能作為芯層材料使用,其用量最高可到達(dá)整個(gè)板材原料用量的70%〔卜“〕。2.3再生利用,即利用廢棄木質(zhì)材料再生成另一與原來木材性質(zhì)不同的物質(zhì),如生產(chǎn)碳纖維和泡沫材料等。日本王子造紙公司和京都大學(xué)共同研究出利用廢棄木材生產(chǎn)碳纖維的新技術(shù)。碳纖維是70年代開展起來的一種新型材料,比鋁輕,但強(qiáng)度比鋼高。用碳纖維和環(huán)氧樹脂合成的高強(qiáng)度玻璃鋼比普通玻璃鋼的強(qiáng)度高3一4倍,用途十分廣泛。日本推出的碳纖維叫“木材酚醛樹脂碳纖維〞,用醋酸將廢棄木材制成的木粉乙酞化,加濕加壓成塑料狀,溶于酚醛樹脂中制成紡線液,抽絲再經(jīng)燒結(jié)處理而成。日本聚氨基甲酸醋公司、蓮荷公司的紙板制造廠和京都大學(xué),將液化后的廢棄木材與異氛酸鹽反響可得到一種機(jī)械性能與多孔聚苯乙烯相似的泡沫材料。具體工藝如下:將廢棄木材粉碎后,通過20~80目篩孔,然后在105℃溫度下千燥,以磷酸為催化劑,在反響溫度為150℃、常壓條件下,使枯燥后的木粉與聚乙二醇反響,反響產(chǎn).27·物用過量甲醇稀釋,氧化鎂中和,然后在50℃和180℃條件下兩步減壓蒸餾以除去甲醉和未反響的聚乙二醇,得到了濃縮液,將濃縮液與異氛酸鹽、水反響即可得到類似于聚苯乙烯的泡沫材料。2.4降解,即使不能再循環(huán)利用的廢棄木質(zhì)材料在自然或人工條件下,降解或水解作為肥料和飼料使用。3存在問題及展望為了更好地利用廢棄木質(zhì)材料,應(yīng)該做好以下幾方面的研究工作[6j:各種廢棄木質(zhì)材料的原料特性評(píng)估;生產(chǎn)工藝的調(diào)整;產(chǎn)品性能評(píng)價(jià);產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn);經(jīng)濟(jì)性等等。就目前來說,研究重點(diǎn)應(yīng)該是調(diào)整工藝條件,在已有的或稍加改進(jìn)的生產(chǎn)線上,利用好廢棄木質(zhì)材料資源。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,對(duì)廢棄木質(zhì)材料利用應(yīng)該解決以下一些問題,如更加深刻地認(rèn)識(shí)各種廢棄木質(zhì)材料的原料特性、污染程度、污染物對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的影響有多大,研究在現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝上利用廢棄木質(zhì)材料的方法,解決廢棄木加材料的收集、運(yùn)輸、分類、集中、清理和產(chǎn)品的利用問題,以及利用廢棄木質(zhì)材料制造的產(chǎn)品被市場(chǎng)承受的程度等。利用廢棄木質(zhì)材料生產(chǎn)的產(chǎn)品本錢目前暫時(shí)可能要比利用原生(virginal)木材的本錢要高,但從保護(hù)資源、減少?gòu)U棄木質(zhì)材料對(duì)環(huán)境的污染和開展的觀點(diǎn)看,這樣做是值得的。利用廢棄木質(zhì)材料要得到政府有關(guān)部門從法令、稅收方面的支持。可喜的是各國(guó)政府已經(jīng)開場(chǎng)采取行動(dòng),美國(guó)有27個(gè)州用減免稅收的做法鼓勵(lì)和促進(jìn)對(duì)回收物品的使用。特別財(cái)政稅措施以及放寬許可和分區(qū)的限制,鼓勵(lì)了許多公司更喜歡利用回收物資。德國(guó)政府規(guī)定,各木材加工企業(yè)都要做到生產(chǎn)的產(chǎn)品在使用期滿后都能回收作為原料循環(huán)利用[’j。我國(guó)財(cái)政部和稅務(wù)總局目前聯(lián)合發(fā)出通知,從政策上對(duì)資源綜合利用企業(yè)和廢舊物資回收企業(yè),給予減免所得稅、增值稅和增值稅先征后返的優(yōu)惠。資源再生利用技術(shù)被.28.列為鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄中新興產(chǎn)業(yè)系列。國(guó)家環(huán)保局下屬的綠色產(chǎn)品認(rèn)證委員會(huì)給予13家公司和工廠的18類產(chǎn)品以“綠色產(chǎn)品〞證書,其中就有資源回收利用。目前國(guó)內(nèi)廢棄木質(zhì)材料處理利用開場(chǎng)得到高度重視。隨著經(jīng)濟(jì)的高速開展,人們生活水平的提高,城市廢棄木質(zhì)材料的處理將會(huì)成為一個(gè)嚴(yán)重的問題。據(jù)了解,在最近的巧年內(nèi),我國(guó)的城市生活垃圾量以每年8%的速度增長(zhǎng),和**更以每年10%的速度增長(zhǎng)。1993年全國(guó)500多個(gè)城市中的生活垃圾量到達(dá)8700多萬噸,處理費(fèi)用高達(dá)40多億元人民幣。1994年市城市生活垃圾搬運(yùn)量到達(dá)476萬噸,而其中的各種廢棄木質(zhì)材料約占4%,**市每年隨著居民的拆遷,有大量的廢舊家具無法處理,成為潛在的污染源。隨著人們生活水平的提高,城市生活垃圾中各種廢棄木質(zhì)材料比例將會(huì)不斷提高。?中國(guó)環(huán)境報(bào)?、?科技日?qǐng)?bào)?和?經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)?等近來均連續(xù)報(bào)道日益增多的城市垃圾處理這樣的熱點(diǎn)問題?？梢灶A(yù)料,廢棄木質(zhì)材料作為城市生活垃圾的一局部在我國(guó)一些大、中型城市中將會(huì)成為一個(gè)棘手問題。對(duì)我國(guó)來說,研究廢棄木質(zhì)材料的利用,具有廣泛的現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)意義。我國(guó)森林資源貧乏,木材供應(yīng)一直很緊*,一局部人造板廠設(shè)在大、中城市中。如能對(duì)廢棄木質(zhì)材料進(jìn)展有目的收集,整理、分類后進(jìn)展循環(huán)使用,不但可以解決人造板廠一局部原料供應(yīng)問題,節(jié)省木材資源消耗,還可以減緩廢棄木質(zhì)材料對(duì)城市環(huán)境的潛在污染問題,有助于形成新的環(huán)保產(chǎn)業(yè),木材資源利用應(yīng)從綜合利用、合理利用、節(jié)約利用再擴(kuò)展到循環(huán)利用[7,“〕。目前國(guó)內(nèi)已開展“廢棄木質(zhì)材料制造刨花板循環(huán)利用性〞研究,目的在于探討廢棄木質(zhì)材料制造刨花板的技術(shù)可行性和可循環(huán)利用性。中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所與市環(huán)保衛(wèi)生部門探討了城市固體垃圾中大量廢棄木質(zhì)材料的利用途徑,并開展了利用城市固體垃圾中廢棄木質(zhì)材料制造刨花板和纖維板的探索性試驗(yàn)?？梢灶A(yù)料隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)開展與自然資源、環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)并走可持續(xù)發(fā)展(SustainableDevelopment)之路被越來越多的群眾所接收,廢棄木質(zhì)材料利用將有一個(gè)大的開展,可望產(chǎn)生較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。4參考文獻(xiàn)’1D.壓etzman.FOrestProduetsReseareh:NotjustwoodasUsual.JournalofForestry,1993,91(11)BasedPanelsInternational,July,1994PeterTansey.Valentin’5Way,WoodBasedPanelsIn-ternational,May,1994王愷等.面向21世紀(jì)的木材工業(yè).木材工業(yè),1994,8(l)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì).國(guó)家自然科學(xué)基金“九五〞優(yōu)先資助領(lǐng)域,1995YeKelin.ReeyelingofWood一basedMaterials.Interna-tionalConfereneeonEeo一materials,*i’an,China,September10~15,1995YeKelin.EnvironmentQualityofWoodIndustryinChina.InternationalConfereneeonEeo一balance,Tsuk-aba,JaPan,Oetober25~27,1994葉克林.面向21世紀(jì)的我國(guó)人造板產(chǎn)業(yè).中國(guó)林學(xué)會(huì)木材工業(yè)學(xué)會(huì)分會(huì)年會(huì),,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-searehnee