Разработка новой технологии нанообработки древесины даёт России уникальный шанс выйти на мировой рынок с новым инновационным материалом  – нанокомпозитом древесины. Уникальные свойства строительных конструкций из нанодревесины позволят экспортировать экологически чистую огнестойкую продукцию из натуральной древесины во все страны мира. Высокое качество изделий из нанокомпозита древесины по праву должны занять одно из ведущих мест в жизнедеятельности человека [1–6].

История, факты, маркетинг. [7–18]

Потенциал России в производстве обработанной массивной древесины, несравнимо огромен, поскольку она располагает гигантским богатством порядка 23% всех мировых лесов, которые занимают 69–70% ее территории [15–18].

Баланс запасов древесины в лесах РФ составляет:

• запасы всего порядка 81,5 млрд. m³, в том числе 42 млрд. m³ спелой и перестойной древесины;
• ежегодный прирост деловой древесины составляет – 920 – 950 млн. m³ в год;
• расчётная лесосека (годовая разрешенная вырубка) – 563 млн. m³;
• фактически экономически доступна лесозаготовка порядка – 248 млн. m³ в год;
• фактическая лесозаготовка менее 200 млн. m³(2009 г. – 187 млн. m³), на экспорт поставляется 51 млн. m³  в основном – пиловочника (круглой древесины).

Соотношение объёмов лесозаготовки и производства пиломатериалов в Европе, России  и Северной Америке по данным 2001 года:

• США* – лесозаготовка составила  477 – (числитель), а производство пиломатериалов  89 млн. m³ - (знаменатель);
• Канада* – соответственно 200/52 млн. m³
• ЕС** – 264\79 млн. m³;
• Россия  – менее 129,4*/22 млн. m³;
• Швеция** – 67/16,5 млн. m³;
• Финляндия** – 53/13,4 млн. m³.

Примечание: * США и Канаду следует рассматривать как единый рынок, ** с учётом импорта пиловочника (круглый лесоматериал в основном из России), * данные лесозаготовки 2006 года. 

Производство деревянных изделий и бумаги в РФ не превышает 2,3% мирового рынка. Проблемы предприятий известны – это устаревшее оборудование, малый объем инвестиций, отсутствие новых современных технологий [7].

В сравнении: Германия может поместиться на территории России 48 раз, имея незначительные природные запасы древесины, выпускает в год почти 2 млн. m³  клеёных деревянных изделий, Россия же в 10 раз меньше, порядка 200 тыс.  m³\год.

Клееный брус являет собой результат закономерного развития производства из массива натуральной древесины превосходного, качественного и эстетически привлекательного строительного материала с прекрасными физическими характеристиками. Громаднейшие перспективы, которые ему, безусловно, обеспечены, и это основано на интересной истории развития с периодами застоя и стремительных взлетов.

В 90-е годы ХХ века производство клееного бруса наиболее интенсивно развивалось в Северной Америке, где строилось до 85% малоэтажных каркасных домов. Кроме того, в США для производства клееной продукции было разрешено использование дешевой древесины: березы, осины, клена и амбрового дерева. Продолжением развития дощато-клееного бруса явилось изготовление балок из шпона (LVL). В Северной Америке в 2004 г. доля дощато-клееного бруса в объеме клееной конструкционной древесины составляла примерно 35–40%, а  LVL – 60–65%. Причем LVL здесь используют главным образом в сфере жилищного строительства для изготовления полок двутавровых балок (50%) и конструкционных балок (43%) в качестве ригелей гаражных дверей, прогонов, опорных балок и др.

В США сегодня клееные элементы заменяют балки из цельной древесины, и с их применением монтируется 45% междуэтажных перекрытий над первым и последующим этажами (исключая первый этаж, пол которого обычно является бетонным). Прогнозируется, что в течении 10 лет эта доля возрастет до 80%.

Почти 95% мирового объема производства и потребления двутавровых балок в настоящее время приходится на Северную Америку. Причем клееный брус из других регионов мира сюда практически не импортируется. Основная причина заключается в том, что американцы не хотят никого пускать к себе на рынок, а на импортируемом материале обязательно должна быть маркировка института конструкций из древесины «Качества одобрено», которую получить крайне сложно.

Развитие производства клееного бруса в Европе началось несколько позднее, чем в Америке, но с 1995 г. годовой объем изготовления клееного бруса значительно -  в 2,79 раза увеличился, и в 2002 г. достиг 3,4 млн. m³. Показатель ускорения роста производства клееного бруса в Европе на протяжении 1995 – 2005 г.г. был очень высоким до 12% в год. Величина же ускорения роста потребления клееного бруса в 1996–2000 гг. была несколько меньше – 8% в год, но в период 2001 – 2004 гг. она выросла  до 13,2 % в год. Крайне быстрыми темпами рос ежегодный объем европейского экспорта клееного бруса – практически весь  в Японию, за 9 лет он увеличился в 10 раз.

В Европе основными странами-производителями клееного бруса являются Австрия (28%), Германия (26%), Италия, Франция, Швеция, Финляндия и Дания. Основной продукцией европейских производителей является дощато-клееный брус (ДКБ), используемый в основном в качестве элементов несущих конструкций (балок, аркад и колонн) при возведении торговых и промышленных зданий. Крупнейшим в мире потребителем клееного бруса на душу населения является Германия. Здесь используется 33% всего производимого в Европе бруса. Италия потребляет еще 27%.

В азиатско-тихоокеанском регионе, как крупнейшим потребителем, так и крупнейшим производителем клееного бруса является Япония. В силу исторических и климатических факторов продолжительность эксплуатации жилых деревянных домов в Японии в 2 раза меньше, чем в Европе и Северной Америке – максимально 20 – 30 лет. На долю традиционных балочно-стоечных домов, легких каркасных и сборных конструкций здесь приходится примерно половина общего объема строительства нового жилья. Сектор жилищного строительства балочно-стоечных конструкций потребляет больше всего клееного бруса – 85%, который в основном используется для изготовления длинных ригелей каркаса, стоек и нижних опорных брусьев.

Первые три места в экспорте клееного бруса в Японию занимают Австрия (27%), Финляндия (21%) и Китай (19%). За два предпоследних года объем экспорта клееного бруса в Японию из Австрии вырос на 37%, из Финляндии – на 38%, из Китая – в 8 раз. Китай за два года переместился в группе ведущих стран-экспортеров с 9-го на 3-е место. Можно отметить, что местный рынок очень лакомый кусок: пиломатериалы, используемые в жилищном строительстве в Японии, всегда стоили дороже, чем, например, в Северной Америке. Это было обусловлено главным образом высокими требованиями к внешнему виду балочно-стоечных конструкций – например, требованиям по отсутствию сучков, по поставке крупных размеров, имеющих уплотненные годичные кольца, единообразную окраску.

В России годовой объем выпуска клееного бруса начал заметно расти только с 2003 г. В 1990 г. в РФ было выпущено 95,9 тыс. m³ клееных деревянных конструкций. В основном их использовали при сооружении промышленных объектов, 76% – в сельском строительстве. За последнее десятилетие ситуация значительно изменилась. Стало очевидно, что строительство односемейных малоэтажных домов, основанное на экологических и энергосберегающих принципах – одна из наиболее перспективных отраслей экономики. Годовой оборот рынка нового малоэтажного жилищного фонда в России сегодня оценивается в 5–6 млрд. EUR. По прогнозам специалистов тенденция роста в данной отрасли сохраниться, поскольку спрос на индивидуальное жилье в несколько раз превышает предложение. Сегодня же лишь более 30% возводимого малоэтажного жилья в России приходится на долю деревянных домов. В США этот показатель достигает 85%, а в других развитых странах мира – 60%.

В РФ первое крупносерийное производство клееного бруса было организовано в 1998 г. с участием японских фирм в Приморском крае – для поставки продукции на японский рынок. В 1998 – 2000 гг. практически весь его годовой объем производства – примерно 40 тыс. m³ экспортировался в Японию. В последние годы в России интенсивно росло внутреннее потребление клееного стенового бруса в связи с развитием деревянного домостроения и клееного оконного бруса вследствие роста объема строительства элитного жилья. В 2004 г. по оценке специалистов существенно сократился годовой объем экспорта клееного бруса из России в Японию – ориентировочно до 20–25 тыс. m³, что позволило значительно усилить туда экспансию Китая.

Сегодня широчайшее применение клееных балок в строительстве любых сооружений  в странах мира стало повседневным явлением.  И особенно важно то, что без клееных конструкций сегодня немыслимо домостроение. Например, проект типового европейского дома в полтора этажа площадью 160 m² требует 12-ти метровых деревянных балок, а изготовить их из цельной древесины не так-то просто.

По данным немецкой компании Weinig Group

• Рост объёмов производства изделий из клеёной древесины в Европе* составляет 310%. В 1989 г. объём производства составлял 678.000 m³, в 2001 г. составил 1.875.000 m³, а в 2002 г. – уже 2,1 млн. m³;
• Экспорт клеёных из натурального дерева (щит и брус) изделий из Европы* в Японию  составляет порядка 400– 500 тыс. m³ и имеет тенденцию к постоянному ежегодному росту не менее 50%;
• Объём производства дуо- и трио-балок из натурального массива древесины в Европе* составляет 900 тыс. m³;
• Общий рынок производства клеёной древесины в Европе* составляет более 3,4 млн. m³ в год при постоянном росте спроса и потребления. Цена щита (1 m²) из цельной древесины в Европе при толщине 27\28 mm составляет для широколиственных пород, соединенных на клино-зубчатый шип – 60 EUR, из несрощенной ламели – 90 EUR. Для сравнения: цена ДСП (древесно-стружечной плиты) – 9 EUR за m²; 
• Доля деревянного домостроения в Германии составляет 15%. Немцы тратят более 1,4 миллиарда EUR в год на деревянное домостроение;
• Импорт* продукции деревянного домостроения в Германию в первой половине 2003 г. составил 102 млн. EUR, в том числе из Польши –26,7 млн., Чехии, Эстонии, Голландии – по 12,2 млн.  

Примечание*: более 20% пиломатериала и изделий из натуральной древесины в  Европе произведено из импортных лесоматериалов, из которых около 85 –90 % которых – это импорт из России. На экспорт РФ поставляет исключительно пиловочник 1-го и экспортного сорта, который даёт высокий выход качественной продукции – обрезного пиломатериала. 

Из документов Правительства РФ следует, что в ближайшие годы,  в связи с ростом строительства по ипотечному кредитованию, объем потребления строительных конструкций и материалов из клееной древесины увеличится в 4 раза и составит более 1 млн. m³ в год. Иностранные и отечественные эксперты считают, что эти цифры потребности в клеёной продукции в значительной степени занижены.

В последние 2-а десятилетия созданы крупные предприятия по выпуску КДК, такие как: «ДОК 78» в Нижнем Новгороде, «SteelWood» в Новосибирске и «Haus-Conzept Содружество» в Санкт-Петербурге. Однако фактический объём производства балок и стенового бруса из клеёной древесины в РФ составляет всего прядка 150 тыс. m³ в год, включая объём продукции малых и средних предприятий с объёмом производства от 500 до 3 тыс. m³ в год [12–14].

Анализируя тенденции настоящего и будущего развития технологии глубокой переработки древесины, нельзя не согласиться с одним из выводов европейских исследователей. Специалисты утверждают: «XXI столетье будет веком дерева…» [8], улучшение качества и повышение потребительских свойств клеёной продукции этому будут только способствовать.   

Изменение климата, энергосбережение и тенденции развития строительных материалов и технологий. [1–6]

На нашей планете в последние десятилетия происходят значительные климатические изменения, связанные с потеплением. Эти изменения уже привели к серьёзным последствиям – сильным наводнениям,  засухам и лесным пожарам, которые нанесли весьма значительные материальные потери экономике в Европе, США и России, а так же привели к человеческим жертвам.

В связи с этим строительным технологиям, конструкциям и применяемым материалам начинают предъявлять дополнительные требования, позволяющие избежать или, по крайней мере, уменьшить разрушительные последствия от климатического фактора.

В полной аналогии выше сказанное можно отнести к повышению сейсмической активности планеты Земля, с сильнейшими проявлениями в Японии и, практически, всём Азиатско-Тихоокеанском регионе. 

Решение вопросов строительства сейсмостойких, экологически чистых и долговечных жилых зданий и сооружений с высокими показателями водо – , и грибостойкости, и огнезащиты древесины пробрели самую высокую значимость в выборе технологии и материалов для строительства.

Применение КДК, изготовленных из нанокомпозита древесины, позволяют в значительной степени повысить энергосбережение эксплуатации зданий.  Что происходит благодаря длительному сохранению целостности тела материала (практически на весь срок службы изделия) – в регионах с холодным климатом за счёт снижения расхода тепловой энергии на отопление помещений, с жарким климатом за счёт снижения расхода электрической энергии на кондиционирование воздуха.  Эффект достигается за счёт: высоких теплоизоляционных свойств нанокомпозита древесины,  повышенной прочности и отсутствию трещинообразования, отсутствию процесса разрушения (старения) материала от гниения и разложения,  поскольку именно трещинообразование и изменение стабильности свойств тела древесины (гниение, разложение) приводят к повышению теплопроводности стен зданий.

Примеры практического использования ДКБ (КДК) из нанокомпозита древесины.

Для иллюстрации областей практического использования клеёных конструкций изготовленных из нанокомпозита древесины использованы фотографии демонстрационных материалов Немецкой компании “Weinig Group” [9, 11].

Использование Сибирской лиственницы при строительстве позволяет не применять дополнительной, весьма дорогостоящей, химической обработки клеёного бруса даже в местах постоянного воздействия сырости от сильных туманов. Применение для производства ДКБ (КДК) нанокомпозита древесины позволяет увеличить в 2 раза срок службы и снизить себестоимость строительства таких объектов.

Особое значение клееная деревянная балка приобретает при строительстве мостов и переходов в горной и труднодоступной местности. Легкий вес в сравнении с железобетонными и металлическими конструкциями позволяет доставлять фабрично изготовленные конструкции в самые трудно доступные места, при этом монтаж осуществляется обычными подъемными устройствами с невысокой грузоподъемностью (например: для России – автокраны на базе автомобиля повышенной проходимости «Урал»). Особое значение эти факторы приобретают в чрезвычайных ситуациях для МЧС, поскольку скорость возведения таких конструкций чрезвычайно высока всего 2–3 суток.

Водные стадионы и аквапарки. Клеёные балки – самый эффективный вид силовых конструкций для мест с повышенной влажностью. Применение КДК из нанокомпозита древесины обладающим свойствами гидрофобности и высокой стабильности геометрических размеров (формы), а так же длительным сроком службы при высокой сейсмостойкости – повышает безопасность и снижает эксплуатационные расходы содержания таких объектов. Применение балок из нанокомпозита древесины могло не допустить обрушения конструкций перекрытий аквапарков (памятуя печально известные события в России).

Натуральная древесина в современных интерьерах отделки и конструкциях – сегодняшняя действительность в Европе, США и Канаде. В Японии дерево – это национальная вековая традиция. Значительное увеличение, в 2 раза, срока службы конструкций и отделочных материалов из экологически чистой клеёной нанодревесины с высокими показателями безопасности позволяют сохранить и усилить эти традиции в 21 веке!

Нанокомпозит древесины (нанодревесина) – общие выводы.

Анализируя в целом информацию из цикла статей о нанокомпозите древесины, размещённую в электронном журнале «NanoNewsNet.ru.» [1–4], можно сделать следующие ВЫВОДЫ:  

Литература

1. «Производство клеёных деревянных конструкций из нанокомпозита древесины», Воронин Б.Ю. директор ООО «ТермоГазСтрой», ГИП проекта. Статья, публикация в электронном журнале «NanoNewsNet.ru, NanoMarket.ru». 2011г.;
2. «Производство нанокомпозита древесины – учимся у природы», Воронин Б.Ю. директор ООО «ТермоГазСтрой», ГИП проекта. Статья, публикация в электронном журнале «NanoNewsNet.ru, NanoMarket.ru». 2011г.;
3. «Нанокомпозит древесины – уникальные свойства», Воронин Б.Ю. директор ООО «ТермоГазСтрой», ГИП проекта. Статья, публикация в электронном журнале «NanoNewsNet.ru». 2011г.;
4. «Технология и комплексная механизация производства клеёного бруса из нанокомпозита древесины», Воронин Б.Ю. директор ООО «ТермоГазСтрой», ГИП проекта. Статья, публикация в электронном журнале «NanoNewsNet.ru». 2011г.;
5. НТО «Организация глубокой переработки древесины хвойных пород в высококачественную клеёную продукцию на основе нанотехнологий» – «Organizing of deep impregnation processing of coniferous wood into high quality glue edge and laminated production based on nanotechnology.», Новокузнецк, ООО «ТермоГазСтрой», ГИП Воронин Б.Ю., Шифр: СС – НТО-08\книга-2\2011, 72 стр., проект;
6. «Комплексный инвестиционный план модернизации моногорода Новокузнецк» паспорт, 2010г. Инновационный проект: «Организация глубокой переработки древесины хвойных пород в высококачественную клеёную продукцию на основе нанотехнологий», руководитель – Воронин Б.Ю. стр. 108–110. http://www.admnkz.ru./; ;
7. Официальный сайт немецкой компании: «WEINIG GROUP»» в России;
8. «Нас ждёт век древесины», Алоис Аймансбергер (Weinig Concept)/ статья в газете: «Wood working news – Новости деревообработки», РБ, № 2003г., стр. 4–5 (маркетинг и объёмы производства);
9. Weinig Group – Weinig, Wako, Grecon, Dimter, Rainmann, Concept. Деревянное домостроение, демонстрационные материалы, 2006г. CD disk;
10. «Оптимизация технологических процессов при продольном и поперечном раскрое», Томас Кольмайер, Шаньгин М.В. (Weinig Group), статья в газете: «Wood working news – Новости деревообработки», РБ, часть 1 – март  2006г., стр. 4–5, часть 2 апрель 2006г. стр. 4–5 (технология);
11. Каталог деревообрабатывающего оборудования и демонстрационные материалы, Weinig Group, Weinig, Wako, Grecon, Dimter, Rainmann, Concept. , 2006г. CD disk;
12. Официальный сайт компании ЗАО «78 ДОК Н.М.» – Технологии строительства деревянных домов. Производство клееного бруса и клееных конструкций.
13. Завод bkdk.ru«HAUS-KONZEPT СОДРУЖЕСТВО» – крупнейшее в России производство большепролетных клееных деревянных конструкций (БКДК). Большепролетные клееные деревянные несущие конструкции.
14. Официальный сайт компании ЗАО «SteelWood» – крупнейший производитель клееного профилированного бруса за Уралом
15. РИА Новости: Общий запас древесины в России составляет 82 млрд кубометров..
16. «Необходимые законодательные основы развития биоэнергетики в Российской Федерации. Перспективы развития и входные барьеры», раздел: «Терминология и классификация новых и возобновляемых энергоносителей». В.Ф. Сендецкий, ООО «АДВЕНТ РФ», СПб.
17. Сайт ГеоГлобус.ру «Распределение запасов древесины по регионам России»
18. Сайт Wood Business Экспортные пошлины на древесину остаются спорным вопросом в переговорах с ЕС о вступлении РФ в ВТО

Автор: Воронин Б.Ю.
 – директор ООО «ТермоГазСтрой», ГИП проекта.