DREWNO i ODPADY - Podstawowe cechy drewna jako paliwa energetycznego

Drewno jest materiałem o budowie komórkowej. Ścianki zbudowane są z substancji organicznej, a pory wypełnia zmienna ilość wody i powietrza. W przekroju poprzecznym pnia drzewnego można wyróżnić: korę, spełniającą rolę tkanki okrywającej, łyko, miazgę, właściwe drewno składające się z dwóch odmiennie zabarwionych stref; bieli i twardzieli. Jasno zabarwiona warstwa bieli, zajmująca obwodową strefę przekroju, spełnia funkcje przewodzenia wody. Ciemniej zabarwiona twardziel, zajmująca wewnętrzną część pnia, składa się z komórek obumarłych, przesyconych substancjami żywicznymi i garbnikami.

Biel i twardziel na przekroju poprzecznym pnia dębu

Biel i twardziel u cisa

Drewno młode ma komórki cienkościenne i wykazuje dużą porowatość, drewno późne natomiast jest bardziej zwarte [1].
Ze względu na pochodzenie drewno dzieli się na:

iglaste, np.: sosna, jodła, świerk, modrzew, cis, cedr i inne,
liściaste miękkie, np.: lipa, wierzba, brzoza, olcha, topola, osika,
liściaste twarde, np.: dąb, buk, grab, jesion, klon, orzech, jawor, grusza, akacja, wiąz

Właściwości biomasy określają takie parametry, jak zawartość wilgoci i części lotnych oraz skład chemiczny substancji organicznej i mineralnej. Te wielkości określają także właściwości fizyczne drewna tj. jego kaloryczność, gęstość, porowatość [1].
Wartość energetyczna drewna zależy przede wszystkim od jego wilgotności i gęstości, a w mniejszym stopniu od rodzaju i sposobu przygotowania. Wartość opałowa odpadów drzewnych mokrych (o naturalnej wilgotności na poziomie 50 – 60%) wynosi zaledwie 6-8 GJ/t, natomiast po podsuszeniu do stanu powietrznie suchego (wilgotność 10 – 20%) wzrasta do poziomu 14 – 16 GJ/t oraz do ok. 19 GJ/t przy całkowitym wysuszeniu (tabela poniżej). Przy założeniu wartości opałowej węgla na średnim poziomie (23 – 25 GJ/t) w przybliżeniu 1,5 tony podsuszonego (powietrznie suchego) drewna jest równoważne energetycznie 1 tonie węgla [2].

Przeciętne zawartości części niepalnych (popiołu) w zrębkach drzewnych (0,5 – 3%) oraz innych odpadach drzewnych są niższe niż w przypadku słomy (4%) oraz węgla (12%). W związku z tym spalanie odpadów drzewnych cechuje powstawanie mniejszej ilości pyłów lotnych oraz popiołu.
Zawartość związków siarki w zrębkach drzewnych nie przekracza 0,05% i jest trzykrotnie niższa niż w przypadku słomy (0,15%) oraz kilkunastokrotnie niższa niż w przypadku węgla (0,8%) [2].

Charakterystyka wybranych właściwości odpadów drzewnych [2]

Wyszczególnienie	Zrębki z gałęzi	Zrębki z całego drzewa	Zrębki z pnia	Zrębki z pniaka	Kora	Tarcica
Zawartość wilgoci (świeży materiał) [%]	50 – 60	45 – 55	40 – 55	30 – 50	50 – 65	15 - 30
Wartość opałowa [MJ/kg s.m.]	18,5 - 20	18,5 – 20	18,5 – 20	18,5 – 20	18,5 – 20	18 - 19
Wartość opałowa świeżego materiału [MJ/kg]	6 – 9	6-9	6- 10	6- 11	6-9	12 - 15
Gęstość usypowa [kg/m3]	250 - 400	250 - 350	250 - 350	200 - 300	250 - 350	150-250
Ilość uzyskiwanej energii z jednostki objętości [MWh/ m 3 ]	0,7 - 0,9	0,7 - 0,9	0,7 - 0,9	0,8- 1,0	0,5 - 0,7	0,65-0,8
Zawartość popiołu [% s.m.]	1 -3	1 -2	0,5-2	1-3	1-3	1-5
Zawartość wodoru [% s.m.]	6-6,2	5,4-6	5,4 - 6	5,4-6	5,7 - 5,9
Zawartość siarki [% s.m.]	<0,05	<0,05	<0,05	<0,05	<0,05	<0,1
Zawartość azotu [% s.m.]	0,3 - 0,5	0,3 - 0,5	0,3 - 0,5	0,3 - 0,5	0,3 - 0,5	0,1 – 0,5
Wyszczególnienie	Zrębki z odpadów tarcicy	Odpad z cięcia piłą	Pył z cięcia pilą	Zrębki z cięcia tarcicy	Pył z mielenia tarcicy	Odpady ze sklejki
Zawartość wilgoci (świeży materiał) [%]	10 – 50	45 - 60	45 - 60	5 - 15	5 - 15	5 - 15
Wartość opałowa [MJ/kg s.m.]	18,5 – 20	18,5 - 20	19 - 19,2	19 - 19,2	19 - 19,2	19 – 19,2
Wartość opałowa świeżego materiału [MJ/kg]	6-15	6 - 10	6 - 10	13 - 16	15 - 17	15 - 17
Gęstość usypowa [kg/m3]	150 - 300	250 -350	250 - 350	80 - 120	100 - 150	200 - 300
Ilość uzyskiwanej energii z jednostki objętości [MWh/m3]	0,7 - 0,9	0,5 - 0,8	0,45 - 0,7	0,45 - 0,55	0,5 - 0,65	0,9 - 1,1
Zawartość popiołu [% s. m.]	0,4- 1	0,5-2	0,4 - 0,5	0,4 - 0,5	0,4 - 0,8	0,4 - 0,8
Zawartość wodoru [% s. m.]	5,4 - 6,4	6,2 - 6,4	6,2 - 6,4	6,2 - 6,4	6,2 - 6,4	6-6,4
Zawartość siarki [% s.m.]	<0,05	<0,05	<0,05	<0,05	<0,05	<0,05
Zawartość azotu [% s.m.]	0,1-0,5	0,1 – 0,5	0,1 – 0,5	0,1 – 0,5	0,1 – 0,5	0,1 – 0,5

Źródło:
[1] Rybak W.: Spalanie i wspólpalanie biopaliw stałych; Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006
[2] Hałuzo M., Musiał R., Ocena zasobów i potencjalnych możliwości pozyskania surowców dla energetyki odnawialnej w województwie pomorskim; Biuro Planowania przestrzennego w Słupsku, Słupsk 2004