رقائق الخشب

يجب أن تكون رقائق الخشب المستخدمة في صناعة اللب الكيميائي متجانسة الحجم نسبيًا وخالية من اللحاء. ويختلف الحجم الأمثل باختلاف أنواع الخشب. ^{[ 12 ]} من المهم تجنب إتلاف ألياف الخشب، لأن ذلك يؤثر على خصائص اللب. بالنسبة للخشب المستدير، يُستخدم عادةً آلات تقطيع الأقراص. يبلغ قطر القرص عادةً 2.0-3.5 متر،  وسمكه 10-25 سم، ويصل وزنه إلى 30 طنًا. يُزود القرص بـ 4 إلى 16 شفرة، ويُدار بمحركات تتراوح قدرتها بين 0.5 و2 ميغاواط. ^{[ 12 ]} أما آلات تقطيع الأسطوانات، فتُستخدم عادةً لمخلفات الخشب من مناشر الأخشاب أو غيرها من الصناعات الخشبية. ^{[ 12 ]}

توجد أربع طرق محتملة لنقل رقائق الخشب: النقل الهوائي ، والنقل بواسطة سير ناقل ، والنقل بواسطة قادوس مزود بمجرى مباشر، والنقل اليدوي (نظام الدفعات). ^{[ 13 ] [ 14 ]}

تتميز آلة تقطيع الخشب القرصية بعجلة دوارة مصنوعة من الفولاذ وشفرات تقطيع مزودة بأقراص مشقوقة. تقطع الشفرات الخشب أثناء مروره عبر المجرى. تقوم سكاكين موجودة في مدخل الآلة بتقطيع الخشب في الاتجاه المعاكس. هذا التصميم ليس موفرًا للطاقة كغيره من الأنواع، ولكنه ينتج رقائق خشبية متجانسة الشكل والحجم. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

تتكون آلة تقطيع الخشب الأسطوانية من أسطوانة دوارة متوازية الجوانب متصلة بالمحرك، ومزودة بشفرات فولاذية مقواة مثبتة أفقيًا. يُسحب الخشب إلى داخل قناة التغذية بفعل الجاذبية ودوران الأسطوانة، حيث تقوم الشفرات الفولاذية بتقطيعه. تتميز آلات تقطيع الخشب الأسطوانية بصوتها المرتفع وإنتاجها لرقائق كبيرة غير متساوية، إلا أنها أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من آلات تقطيع الخشب القرصية. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

تحتوي آلة تقطيع الخشب اللولبية على شفرة مخروطية الشكل لولبية الشكل (بحاجة لمصدر). يدور رأس الشفرة بالتوازي مع فتحة الآلة، مما يؤدي إلى سحب الخشب إلى داخلها بفعل الحركة الحلزونية. تُعدّ آلات التقطيع اللولبية، والتي تُسمى أيضًا آلات التقطيع ذات البكرات عالية العزم، شائعة الاستخدام في المنازل نظرًا لكونها هادئة وسهلة الاستخدام وأكثر أمانًا من آلات التقطيع القرصية والأسطوانية. ^{[ 15 ] [ 17 ]}

لا يُستخدم في صناعة اللب إلا الخشب الداخلي والخشب الخارجي. أما اللحاء، فيحتوي على ألياف قليلة نسبياً، ويُزال ويُستخدم كوقود لتوفير البخار اللازم لمصنع اللب . تتطلب معظم عمليات صناعة اللب تقطيع الخشب وغربلته للحصول على رقائق متجانسة الحجم.

تُستخدم رقائق الخشب أيضًا في تنسيق الحدائق وتغطية التربة ، للحفاظ على المياه ، ومكافحة الأعشاب الضارة، والحد من تآكل التربة ومنعه . ويبلغ سمك رقائق الخشب المستخدمة كغطاء للتربة 7.5 سم على الأقل. وتحظى بسمعة متباينة في مجال البستنة.

وقد تم الترويج لاستخدامه في مشاريع ترميم الموائل . فعندما يتحلل الخشب المتفرع، فإنه يحسن بنية التربة ونفاذيتها ونشاطها البيولوجي وتوافر العناصر الغذائية فيها.

لا تفي رقائق الخشب بمعايير الجمعية الأمريكية لاختبار المواد لاستخدامها كمادة لتغطية أرضيات الملاعب، واعتبارًا من عام 2011، أصبح استخدامها غير قانوني لتغطية أرضيات الملاعب في الولايات المتحدة، لعدم حصولها على موافقة قانون الأمريكيين ذوي الإعاقة وفقًا لتوجيهات وزارة العدل الأمريكية. ^{[ 18 ]}

يمكن استخدام رقائق الخشب لإضفاء نكهة مميزة وتعزيز طعم التدخين على اللحوم والخضراوات المشوية. تتوفر أنواع مختلفة من الخشب حسب نوع النكهة المطلوبة. للحصول على نكهة خفيفة وحلوة وفاكهية، يُستخدم خشب التفاح، بينما يُضفي خشب الجوز الأمريكي نكهة دخانية تُشبه نكهة لحم الخنزير المقدد. ومن أنواع الخشب الأخرى المستخدمة: الكرز، والمسكيت، والجوز الأمريكي. ^{[ 19 ]}

يمكن تحميل رقائق الخشب في " مفاعل حيوي لرقائق الخشب لإزالة النترات"، والذي يُستخدم منذ عقود كتقنية حيوية ناشئة لمعالجة مياه الصرف الزراعي عن طريق إزالة النترات . ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} وهو نظام تحت سطحي حيث تقوم الكائنات الدقيقة بإزالة النترات باستخدام مصدر للكربون (كمُعطي للإلكترونات)، مما يُحوّل النترات إلى غاز نيتروجين غير ضار . ^{[ 21 ]} يتميز المفاعل الحيوي لرقائق الخشب لإزالة النترات بانخفاض تكاليف إنشائه وتشغيله، مع عمر افتراضي طويل نسبيًا يصل إلى 15 عامًا. ^{[ 24 ]} وقد ازداد الاهتمام بهذه التقنية في السنوات الأخيرة، وتوسع ليشمل صناعة التعدين. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

أظهرت تجربة أجريت عام 2013 أنه بعد 70 يومًا من بدء التشغيل، أزالت كومة من رقائق الخشب محملة بسماد الخنازير السائل بمعدل 5 لتر/م² ^/ يوم ما متوسطه 90% من النترات بعد شهر واحد. ^{[ 27 ]} ومع ذلك، إذا لم تدعم الظروف البيئية عملية إزالة النترات بشكل كامل، فقد يتم إنتاج غازات دفيئة غير مرغوب فيها مثل غاز أكسيد النيتروز والميثان . ^{[ 20 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}

تُستخدم رقائق الخشب تقليديًا كوقود صلب للتدفئة أو في محطات الطاقة لتوليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة . وكانت مخلفات قطع الأشجار المصدر الرئيسي لرقائق الخشب في أوروبا ومعظم دولها . ومن المتوقع أن تزداد حصة جذوع الأشجار والأخشاب المستديرة في المستقبل. ^{[ 32 ]} اعتبارًا من عام 2013في الاتحاد الأوروبي، تبلغ تقديرات إمكانات الكتلة الحيوية للطاقة، المتاحة في ظل الظروف الحالية لعام 2018 بما في ذلك الاستخدام المستدام للغابات بالإضافة إلى توفير الأخشاب لقطاعات الغابات التقليدية، ما يلي: 277  مليون متر ^مكعب للكتلة الحيوية فوق سطح الأرض و585  مليون متر ^مكعب للكتلة الحيوية الإجمالية. ^{[ 33 ]}

تستخدم أنظمة الوقود الحديثة للتدفئة إما رقائق الخشب أو حبيبات الخشب . تتميز رقائق الخشب بتكلفتها المنخفضة، بينما تتميز حبيبات الخشب بقيمة وقودها المُتحكَّم بها. ويعتمد استخدام رقائق الخشب في أنظمة التدفئة الآلية على تقنية متينة. ^{[ 32 ]}

يُعدّ حجم رقائق الخشب ومحتواها من الرطوبة والمادة الخام المُصنّعة منها عوامل بالغة الأهمية عند حرقها في محطات صغيرة. وللأسف، لا توجد معايير كافية لتحديد أحجام رقائق الخشب. مع ذلك، في مارس 2018، اعتمد المعهد الوطني الأمريكي للمعايير معيار AD17225-4 لجودة وقود التدفئة المصنوع من رقائق الخشب. ويُعرف هذا المعيار باسم: ANSI/ASABE AD17225-4:2014 FEB2018 الوقود الحيوي الصلب - مواصفات الوقود وفئاته - الجزء 4: رقائق الخشب المُصنّفة. ^{[ 34 ]} ومن فئات الرقائق الشائعة فئة GF60، والتي تُستخدم عادةً في المحطات الصغيرة، بما في ذلك الصناعات الصغيرة والفلل والمباني السكنية. وتُعرف رقائق GF60 باسم "الرقائق الناعمة والجافة والصغيرة". تتطلب متطلبات GF60 أن تتراوح نسبة الرطوبة بين 10 و30%، وأن تتوزع أجزاء رقائق الخشب على النحو التالي: 0-3.5 مم: أقل من 8%، 3.5-30 مم: أقل من 7%، 30-60  مم: 80-100%، 60-100  مم: أقل من 3%، 100-120  مم: أقل من 2%. ^{[ 32 ]}

عادةً ما يكون محتوى الطاقة في متر مكعب واحد من الخشب أعلى منه في متر مكعب واحد من جذوع الأشجار، ولكنه قد يختلف اختلافًا كبيرًا تبعًا لنسبة الرطوبة. وتتحدد نسبة الرطوبة بكيفية معالجة المادة الخام. فإذا قُطعت الأشجار في الشتاء وتُركت لتجف خلال الصيف (مع وجود مواد حافظة في اللحاء وتغطيتها لمنع وصول المطر إليها)، ثم قُطعت إلى رقائق في الخريف، فإن محتوى الرطوبة في رقائق الخشب سيكون حوالي 20-25%. وبالتالي، فإن محتوى الطاقة سيكون حوالي 3.5-4.5 كيلوواط ساعة/كيلوجرام (حوالي 150-250  كيلوجرام/متر مكعب). ^{[ 32 ]}

تم تحويل محطات توليد الطاقة بالفحم للعمل على رقائق الخشب، وهو أمر سهل نسبياً، حيث أن كلاهما يستخدم محرك حراري توربيني بخاري متطابق ، وتكلفة وقود رقائق الخشب مماثلة لتكلفة الفحم . ^{[ 32 ]}

تُعدّ الكتلة الحيوية الصلبة وقوداً جذاباً لمعالجة مخاوف أزمة الطاقة وتغير المناخ ، نظراً لانخفاض تكلفته وتوافره على نطاق واسع، فضلاً عن كونه قريباً من الحياد الكربوني ، وبالتالي فهو محايد مناخياً من حيث انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2 ₎ ، حيث أنه في الحالة المثالية لا يُطلق في الغلاف الجوي إلا ثاني أكسيد الكربون الذي امتصته الشجرة أثناء نموها وخزّنته في الخشب. ^{[ 32 ]}

يمكن استخدام رقائق الخشب ورقائق اللحاء كعوامل تكثيف في التسميد الصناعي للنفايات البلدية القابلة للتحلل الحيوي ، وخاصة المواد الصلبة الحيوية . ^{[ 42 ]}

يمكن استخدام حصاد رقائق الخشب بالتزامن مع إنشاء فواصل حريق اصطناعية ، والتي تُستخدم كحواجز لمنع انتشار حرائق الغابات . تُعدّ الأشجار الصغيرة المتساقطة مثاليةً للتقطيع، ويمكن ترك الأشجار الأكبر حجماً لتظليل أرضية الغابة وتقليل معدل تراكم المواد القابلة للاشتعال.

تعتمد تكلفة رقائق الخشب عادةً على عوامل مثل المسافة من نقطة التسليم، ونوع المادة (مثل اللحاء، أو مخلفات المناشر، أو رقائق الأشجار الكاملة)، والطلب في الأسواق الأخرى، وطريقة نقل وقود الخشب. وتكون الرقائق التي يتم توصيلها مباشرةً إلى محطة توليد الطاقة بالشاحنات أقل تكلفة من تلك التي يتم توصيلها وشحنها بالسكك الحديدية. ويتراوح سعرها عادةً بين 18 و30 دولارًا أمريكيًا للطن الواحد (الرطب) بعد التوصيل. ^{[ 43 ]}

في عام 2006، تراوحت الأسعار بين 15 و30 دولارًا أمريكيًا للطن الرطب في شمال شرق البلاد. ^{[ 44 ]}

في السنوات العشرين التي سبقت عام 2008، تراوحت الأسعار بين 60 و70 دولارًا أمريكيًا للطن المتري الجاف في الولايات الجنوبية، وبين 60 و160 دولارًا أمريكيًا للطن المتري الجاف في الشمال الغربي. ^{[ 45 ]}

استُخدمت رقائق الخشب كمصدر للتدفئة في المنازل الكندية منذ بدايات الاستيطان، إلا أن اكتشاف النفط والغاز الطبيعي قلّل من استخدامها بشكل كبير. ويُستهلك معظمها في منشآت مثل المدارس والمستشفيات والسجون. وتضم جزيرة الأمير إدوارد أكبر عدد من مصانع رقائق الخشب نظرًا لارتفاع أسعار الكهرباء فيها ودعم الحكومة الفيدرالية. أما نوفا سكوتيا، فتمتلك نظامًا لحرق رقائق الخشب بقدرة 2.5 ميغاواط، يُزوّد ​​مصنعًا للنسيج بالطاقة، بالإضافة إلى أنظمة أخرى تُزوّد ​​مصنعًا لتجهيز الدواجن ومستشفيين وكلية زراعية بالطاقة. ^{[ 46 ]}

تُشغّل جامعة نيو برونزويك نظام أفران يعمل بحرق رقائق الخشب لتوفير التدفئة للجامعة، والعديد من المباني الصناعية، ومجمع سكني، ومستشفى. ^{[ 46 ]} يُعدّ استخدام رقائق الخشب للتدفئة منخفضًا في كيبيك نظرًا لانخفاض أسعار الطاقة الكهرومائية، إلا أن إحدى البلدات الصغيرة تستخدم رقائق الخشب كبديل لملح الطرق في الطرق الجليدية. بدأت شركة EMC3 Technologies بإنتاج رقائق خشب مغلفة بكلوريد المغنيسيوم في نوفمبر 2017 لصالح البلدة، وتزعم أنها تحافظ على تماسك الإطارات في درجة حرارة -30 درجة مئوية مقارنةً بملح الطرق العادي الذي يعمل في درجة حرارة -15 درجة مئوية. ^{[ 47 ]} في أونتاريو، تشمل عمليات استخدام رقائق الخشب كلية في بروكفيل، وعددًا من المدارس الثانوية في شمال أونتاريو، بالإضافة إلى غلاية تعمل برقائق الخشب في المعهد الوطني للغابات في بيتاواوا. ^{[ 46 ]} في أواخر ثمانينيات القرن الماضي، دعمت حكومة مقاطعة أونتاريو، بالتعاون مع الحكومة الفيدرالية، بناء ثلاث محطات توليد طاقة مشتركة بجوار مناشر الأخشاب. تم بناء أول مصنع في عام 1987 في شابلو، تلاه مصنع تم بناؤه في كوكرين في عام 1989، وأكبر مصنع في كيركلاند ليك الذي تم بناؤه في عام 1991. ^{[ 46 ]}

في العديد من الدول الأوروبية الغنية بالغابات (مثل النمسا وفنلندا وألمانيا والسويد)، أصبحت رقائق الخشب وقودًا بديلًا للمنازل والمباني الكبيرة نظرًا لتوافرها بكثرة، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الوقود. ويشجع الاتحاد الأوروبي استخدام رقائق الخشب لإنتاج الطاقة في خطة عمل الاتحاد الأوروبي للغابات 2007-2011. ويُقدّر إجمالي الإمكانات طويلة الأجل لرقائق الخشب في الاتحاد الأوروبي بنحو 913  مليون متر ^مكعب . ^{[ 33 ]}

تُستخدم رقائق الخشب في اليابان في صناعة الورق. ويتم استيراد كميات كبيرة من رقائق الخشب اللين من دول مثل الولايات المتحدة وأستراليا لهذا الغرض. ^{[ 48 ]}