Производство древесного угля как бизнес: оборудование, технология производства и прибыль

Древесный уголь – это микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Он на 100% состоит из углерода.

Объем потребления древесного угля в мире ежегодно увеличивается. Он применяется в металлургической промышленности, сельском хозяйстве, фармакологии и других отраслях. К примеру, в фармакологии из древесного угля получают активированный уголь – эффективное средство от похмелья (марки БАУ-А, ОУ-А, ДАК и др.) и различные медикаменты.

Активированный уголь

Наиболее часто древесный уголь применяют в бытовых нуждах. Стоит отметить, что в Западной Европе и США древесный уголь является неотъемлемым атрибутом любого барбекю или приготовления пищи на мангале. Подобные тенденции становятся традиционными и в Украине.

ТИПЫ, МАРКИ И СВОЙСТВА ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ

Кусковой древесный уголь – это традиционный древесный уголь, изготовленный непосредственно из древесины лиственных пород. Обычно он производит гораздо меньше золы, чем брикеты.

Японский древесный уголь содержит пирролиновую кислоту, которая удаляется во время производства древесного угля, поэтому при сжигании он почти не производит запаха или дыма.

Подушки в форме брикетов изготавливаются путем прессования древесного угля. Как правило, они изготавливаются из опилок и других древесных отходов, со связующим веществом (обычно крахмал) и другими добавками. Брикеты могут также включать бурый уголь и минеральный углерод (источники тепла), тетраборат натрия, нитрат натрия (средство для воспламенения), известняк (средство для отбеливания золы), необработанные опилки (средство для воспламенения) и другие добавки.

Древесный уголь из древесных опилок изготавливается путем прессования опилок без связующих веществ или добавок. Его предпочитают использовать на Ближнем Востоке, Тайване, в Корее и Греции. Он используется в основном в барбекю, так как не дает запаха и дыма, имеет высокую температуру горения и продолжительность горения более 4 часов.

Экструдированный древесный уголь производится путем прессования необработанной измельченной древесины или карбонизированной древесины в брикеты без использования связующего вещества. Тепло и давление процесса экструдирования удерживают угольную массу вместе. Если экструзия производится из необработанного древесного материала, экструдированные брикеты впоследствии обугливаются.

Свойства древесного угля выгодно отличают его от прочих высокоуглеродных видов топлива. Он горит при очень высокой температуре – более 1100°С и практически не дает дыма.

Как известно, сырьем для производства древесного угля служат отходы древесины, поэтому налаживание собственной производственной линии актуально, если вблизи есть места произрастания лесов, или же затраты на транспортировку сырья будут незначительны.

Исходный материал подвергают термообработке без доступа воздуха. Происходит «пиролизное горение», в результате которого образуется древесный уголь. Характеристики конечного продукта утверждены ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный. Технические условия».

Важный момент! Древесный уголь представляет собой твердое горючее вещество. Он способен самовоспламеняться при температуре 340°С, поэтому после сразу же после производства его необходимо стабилизировать, иначе не исключено самовозгорание.

В результате производства можно получить 3 марки древесного угля: А, Б, В. Разница между ними в породах деревьев, из которых получен древесный уголь. Особенности подбора исходного материала отражены в ГОСТ 24260-80 «Сырье для пиролиза и углежжения». Для производства подойдут следующие породы деревьев:

– Первая группа – береза, дуб, бук, ясень, клен, граб, вяз. Из этих пород получают уголь марки А. Он делится на 2 сорта: высший и 1-й, которые отличаются параметрами: плотностью, массовой долей золы и нелетучего углерода, воды и прочими показателями качества. Древесина дуба может быть использована для пиролиза и углежжения только при условии, что она не пригодна для изготовления дубильных веществ.

– Вторая группа – тополь, липа, ольха, осина, ива. Ее смесь с первой группой дает уголь марки Б. При углежжении могут использоваться хвойные породы: сосна или ель, кедр, пихта и лиственница. Уголь данной марки имеет 2 сорта – 1-й и 2-й.

– Третья группа практически повторяет вторую – тополь, липа, ольха, осина, ива, при этом в ГОСТе указывается, что данные породы могут использоваться для углежжения, а в сочетании с 1 и 2 группами дают уголь марки В. Этот древесный уголь не делится на сорта, но имеет предельные показатели качества.

Классификация, отражающая наиболее подходящие сорта дерева под пиролиз, условна. Согласно статистике, мировой лидер в производстве древесного угля – Бразилия (85% мирового рынка), где в качестве сырья используют собранный с плантаций быстрорастущий эвкалипт. Однако производителям, работающим на постсоветском пространстве, следует придерживаться установленных ГОСТов.

Наименьшую зольность имеет марка А «высший сорт», и марка Б «1-й сорт». Показатель составляет 2,5%. В марке В он гораздо выше – до 4%. Предельный показатель нелетучего углерода в наиболее качественном угле – не менее 90%, а в марке В – не менее 67%.

Планируя удовлетворять спрос промышленных предприятий и частных лиц, следует организовать производство разных марок угля.

***

Далее мы переходим к производственной части нашего опуса, взяв за основу приобретенный опыт наших восточный соседей, у которых пока нет проблем с древесиной: Интернет-издание «Мой Бизнес».

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ

Для получения древесного угля сырье помещается в пиролизные котлы, в которых древесина подвергается «сухой перегонке», то есть на неё воздействует высокая температура (450–500°С) без доступа воздуха. В итоге происходит разложение древесины с выделением газа и древесной смолы. Также образуется остаток – древесный уголь.

Обратите внимание! В литературе можно встретить понятия «пиролиз», «углежжение», «карбонизация», «термолиз», «сухая перегонка», «термическое разложение», и невольно возникает вопрос: в чем разница? В сути процесса никакой разницы нет, но на промышленных предприятиях принято использовать понятие «пиролиз», предполагая получение не только угля, но и не менее ценных смол.

Кустарное изготовление – углежжение, цель которого – производство угля и нивелирование ценности побочных продуктов.

1 — Углежжение кучным способом

2 — Куча древесного угля

3 — Окружность кучи 30–40м. 70–80 м³ деревянного бруса

4 — Зажженная куча

***

Процесс производства состоит из нескольких последовательных этапов:

Отдельные виды работ требуют привлечения квалифицированного персонала и закупки оборудования.

ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА

Выбор пород дерева, используемого для пиролиза, зависит от запросов потребителя на конкретную марку угля и доступности природных ресурсов.

Наиболее плотный угль получается из плотной древесины: бука (700 кг/м³), дуба (710 кг/м³), лиственницы (690 кг/м³) и березы (620 кг/м³). Однако спросом пользуются и пористый уголь из липы, осины и сосны.

Прием сырья осуществляется согласно правилам, установленным ГОСТ. Каждая партия древесины должна иметь документальное сопровождение. В документах указывается:

– назначение сырья;

– сведения о предприятии-поставщике: его наименование, ведомство;

– порода дерева, длина брусьев;

– масса партии, влажность, обозначение стандарта по ГОСТ.

Накануне сушки необходимо «разделать» древесину на небольшие бруски – «тюльки». Для этого можно использовать ручную электропилу, однако производительность будет невелика. Оптимальное решение – покупка пилорамы. Она может быть работающей автономно – на бензине, или от электроэнергии. Стоимость такой установки:

– Тайга Т-1Б – до $2600 (работает на бензине);

– Алтай 900 Proff – от $2200 (работает от электросети).

Ключевое значения для пиролиза имеет показатель влажности древесины. Оптимальными считаются значения 15–25%. Большая влажность влияет на увеличение длительности производственного цикла, повышает расход топлива, снижает прочность конечного продукта.

Если предполагается сушка древесины в естественных условиях, следует сделать годовой запас. При использовании специального оборудования запасы можно сократить в 4 раза.

Сушильные комплексы представляют собой камеры, оснащенные теплогенератором. Воздух, нагретый до определенной температуры, подается в камеру центробежным вентилятором. Происходит обдув и сушка древесины. Топливо для генератора – опилки, кора, дрова, торф и прочие отходы деревообработки. Сушилки снабжены датчиками влажности пиломатериалов и температуры. Системы могут работать в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах, требуют минимального вмешательства человека в процесс сушки.

Стоимость агрегатов:

– СКД-50 – до $29400; вместимость – до 69 м³;

– СКД-30 – до $25400, вместимость – до 35 м³.

ПИРОЛИЗ + ВИДЕО ВСЕГО ПРОЦЕССА

Ключевой процесс – пиролиз, – происходит в специальной печи – реторте. В современных установках по производству древесного угля ретортная печь – часть установки, предполагающей непрерывный производственный цикл.

Агрегат для пиролиза имеет 2 камеры: загрузки и сгорания. В первую загружаются подсушенные «тюльки», и при повышении температуры древесина начинает разлагаться, из нее выделяются смолы и газ, который сгорает во 2-й камере.

Процесс нагревания дерева должен быть постепенным, тогда часть смол коксуется на поверхности угля, а влага выходит медленно, делая конечный продукт более качественным. Стремление ускорить процесс идет не на пользу: количество газов увеличивается, а выход угля и жидких включений становится меньше.

Ключевое значение имеет соблюдение температурного режима пиролиза. При 260°С дерево становится бурым, при повышении еще на 140°С жидкие продукты окончательно устраняются из сырья, а дальнейшее повышение приводит к медленному удалению остатков тяжелых смол и газов, не поддающихся конденсации. При соблюдении технологического процесса на выходе будет получен высококачественный древесный уголь с содержанием углерода 90–95%.

Стоимость печей для производства древесного угля:

– Чемпионка – цена около $2900. Это печь, выполняющая один цикл работ – пиролиз. Ее особенность – экологичность за счет полного выжигания газов. Производительность невелика: до 6 тонн в месяц. Объем камеры – 3 м³.

– Чародейка – отличается ценой и вместительностью. Чародейка-10 стоит почти в 2 раза дороже Чемпионки – $5500, а месячный выход угля – 18 тонн.

– Фантастика 12,5/3 – цена около $24000. Это не просто печь, а целый комплекс оборудования, позволяющий не прерывать производственный цикл. Печь состоит из 3 камер объемом 12,5 м³: в первой происходит сушка сырья, во 2-й – пиролиз, в 3-й – остывание и разгрузка. Затраты оправданы, поскольку производителю не приходится дополнительно покупать оборудование для сушки. Производительность агрегата – до 25 тонн конечного продукта в месяц.

Модели «Фантастика» отличаются ценой, функциональностью и производительностью. Например, экономичный комплекс Фантастика 1/3 стоит около $4000, а его производительность – до 4 тонн в месяц.

Зачастую предприниматели экономят на оборудовании и приобретают печи стоимостью до $1400, например – УВР-5. В такой печи происходит сушка, начало распада, разложение древесины и прокаливание угля. Контролировать процесс должен опытный мастер-технолог, поскольку при попадании кислорода в процессе пиролиза печь может перегреться и разрушиться.

Оценивая работу печи, следует обращать внимание на следующие параметры:

– Размер агрегата. Знать параметры промышленных установок необходимо для определения размера арендуемого помещения.

– Длительность пиролиза. Средняя продолжительность цикла – 2 суток.

– Мощность печи. Следует учитывать, сколько угля удастся получить в ходе одного производственного цикла, и сопоставить объем с возможностью закупки сырья.

Выбирая печь, следует опираться на планируемый объем производства. Если рынок сбыта предопределен, а среди покупателей – производственные предприятия, покупка дорогостоящей печи будет оправдана.

Завершительный процесс – остывание готового продукта, после чего его можно фасовать для доставки конечному потребителю.

ВИДЕО: Древесный уголь. Полная технология.

Автор видео и электронной книги «Технология производства древесного угля» – Олег Карп, который написал другую книгу – «150 рецептов алкогольных напитков». Кстати, ровно столько рецептов приготовления самогона были хорошо известны командору автопробега Москва – Харьков – Москва Остапу Бендеру (Илья Ильф и Евгений Петров, «Золотой телёнок»).

Оно и понятно. От настоящего угольщика должно постоянно пахнуть спиртным, как от Филиппа из советского художественного фильма 1961 года «Алые паруса», ставшего экранизацией одноимённой повести-феерии Александра Грина.

Приведем две цитаты из повести об этом мастере древесно-угольного дела:

1. «Его перебил неожиданный дикий рев сзади. Страшно ворочая глазами, угольщик, стряхнув хмельное оцепенение, вдруг рявкнул пением и так свирепо, что все вздрогнули:

Корзинщик, корзинщик,

Дери с нас за корзины!

Но только бойся попадать

В наши палестины!

2. « – Ты врешь, – неожиданно сказал угольщик. – Ты врешь так гнусно и ненатурально, что я протрезвел».

Кстати, роль Ассоль стала кинодебютом шестнадцатилетней московской школьницы Анастасии Вертинской.

Кадр из кинофильма «Алые паруса»

На кадре из кинофильма хорошо видна печь для получения древесного угля – прародительница «пепелаца», показанного в видео Олега Карпа.

УПАКОВКА

Уголь требует расфасовки для доставки потребителю. Для этого используют:

– бумажные пакеты;

– полиэтиленовые мешки.

Покупатели, приобретающие уголь в розницу, предпочитают упаковки по 3–10 кг. В свете новых антиполиэтиленовых экологических веяний предпочтительнее бумажные пакеты.

Если уголь будет поставляться на предприятия, в бары или рестораны, то потребуется фасовка в 50-килограммовую упаковку. Обычно это полипропиленовые мешки.

Стоимость бумажных пакетов – до $0,2 за 1 шт. вместимостью 10 кг.

Полипропиленовые мешки продаются в упаковках по 50–100 шт. по цене $0,1 за шт.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ

Капитальных вложений требуют основные производственные мощности: распилочная машина, сушилка, печь. Затраты при этом составят от $6700 до $26800 в зависимости от масштабности производства и вида выбранного оборудования. Дополнительно потребуются:

– Топоры и колуны – до $100.

– Дозатор веса для упаковки угля. Дозаторы бывают разными: для сыпучих мелкодисперсных материалов или брикетов. Приспособление второго типа – то, что надо при фасовке древесного угля. Одно из таких – СВЕДА ДВС-301-50-5. Стоимость агрегата – $1700–$2000.

Швейная машина промышленного назначения для зашивания мешков – от $200.

Дополнительные затраты на оборудование составят около $2300.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ БИЗНЕСА

Организовать предприятие по производству древесного угля можно путем оформления ООО или ИП. Для этого необходимо обратиться в налоговую инспекцию. В любом случае производитель должен указать вид деятельности – ОКВЭД, который отражает специфику работы. Для производства древесного угля и оптовой торговли подойдут коды:

– 20.14 – «Производство прочих основных органических химических веществ»;

– 46.71 – «Торговля оптовая твердым, жидким и газообразным топливом и подобными продуктами».

Оба указываются в соответствующем заявлении. Одновременно с подачей документов производится подача заявлений на выбор системы налогообложения. Начинающему производителю можно выбрать упрощенную систему, при условии, что предприятие не имеет филиалов. Впоследствии при расширении производства можно обратиться с заявлением о переходе на иную систему налогообложения.

В целом затраты на оформление предприятия займут до $30 при оформлении ИП и до $200 при оформлении ООО.

Аренда помещения

Помещение должно соответствовать размерам оборудования. Печи могут достигать размера 250 м², а веса – до 70 тонн. Выбор помещения определяется масштабом производства. Помимо производственного цеха, необходимо подготовить помещения:

– склад для хранения запасов древесины;

– склад готовой продукции;

– офис для работы бухгалтера, менеджеров по снабжению и сбыту, руководителя;

– подсобное помещение для персонала.

В целом затраты на аренду производственных площадей занимают от $800 в месяц.

Персонал

От профессионализма и ответственности работы технического персонала зависит качество продукции, долговечность работы техники, поэтому необходимо пригласить мастера-технолога, который имеет опыт работы и способен организовать и контролировать процесс производства. Кроме того, необходимо нанять:

– оператора производственной линии;

– грузчиков;

– человека, занимающегося организацией поставок и сбытом (позже должность можно разделить между 2-мя людьми);

– охранника;

– бухгалтера.

В целом затраты на оплату труда персонала займут около $2100 (в Украине можно платить сотрудникам меньше – «німі на пащину ідуть, і діточок своїх ведуть» (Т.Г. Шевченко).

Поиск рынка сбыта

Производитель – оптовик, у которого мелкие розничные точки и крупные предприятия закупают товар в больших объемах. Организации собственной розничной сети невыгодна: придется тратиться на логистику.

Среди основных потребителей древесного угля выделяют:

– магазины: мелкие розничные точки на рынках, супермаркеты, заправки;

– кафе и рестораны;

– предприятия по производству электродов;

– стекольные фабрики (кроме Украины, поскольку последняя стекольная фабрика с уникальным оборудованием в г. Мерефа Харьковской области была уничтожена ещё в начале 2000-х – авт.);

– сельскохозяйственные предприятия: древесный уголь является добавкой к кормам и удобрением;

– производства, в которых применяется шлифовка и полировка деталей;

– полиграфическую промышленность;

– предприятия по производству пластмасс;

– фабрики, производящие активированный уголь.

Кроме угля, при производстве выделяется побочный продукт – смола, которая используется для изготовления растворителей, смягчителя для резиновых смесей, скипидара, канифоли.

Прибыль

Приобретая печь с производительностью около 20 тонн готового продукта в месяц, можно рассчитать приблизительный (!) доход от производства.

Затраты на налоги, коммунальные платежи, транспортировку, аренду – это около $3600 в месяц.

Для производства 1 тонны продукта необходимо закупить 7–8 м³ березы, до 12 м³ мягколиственных пород дерева. Стоимость 1 м³ колотой березы – от $9 (в Украине) до $13/ м³, а значит, для производства 20 тонн угля необходимо закупить сырья примерно на $1800.

Выручка от реализации при минимальной цене $0,5 – $1,2 за 1 кг составит $9400 в месяц. Прибыль – $5700. Средний срок окупаемости вложений – от полугода.

Производство древесного угля – выгодный бизнес, успех которого зависит от профессионализма наемных работников, стремления к использованию новых технологий и должного контроля за ходом технологического процесса.