لب الخشب

تُعدّ الأخشاب الصلبة (مثل خشب البلوط) المادة الخام المفضلة للعوارض الخشبية وهياكل الأسقف والإطارات الخشبية . وقد انخفض استخدام الأخشاب الصلبة الصلبة خلال القرنين الماضيين، على الأرجح بسبب تطوير مواد خشبية تسمح بإنشاءات أكبر لا تقتصر على حجم الأشجار. ^{[ 4 ]}

يمكن استخدام الأشجار من أي حجم في صناعة لب الورق، ولكن عادةً ما تُستخدم الأشجار التي يتراوح قطرها بين 5 و9 بوصات عند مستوى الصدر. تُقطع هذه الأشجار بعد حصاد الأخشاب أو كعملية منفصلة لتخفيف كثافة الأشجار في الغابات المكتظة. تُقطع الأشجار ذات الجودة المنخفضة بالكامل لإنتاج لب الورق بهدف تجديد الغابة بأنواع أكثر جودة، بالإضافة إلى الأشجار الكبيرة المصابة بأمراض أو عيوب تمنع استخدامها في صناعة الأخشاب. ^{[ 5 ]}

تشمل مجالات الاستخدام الإضافية ملاعب الأطفال ، وواجهات المنازل الخشبية، وعوارض السكك الحديدية ، والجسور ، وغيرها. ^{[ 4 ]} يُعدّ الأثاث استخدامًا آخر للخشب الصلب. ويُعتبر الأثاث المصنوع من الخشب الصلب الخالص نادرًا نسبيًا. فمعظم أجزاء الأثاث، مثل ألواح الطاولات والرفوف وأبواب الخزائن، مصنوعة من مواد خشبية نظرًا لمكوناتها المُلصقة. ويمكن استخدام الخشب الصلب في صناعة الكراسي والطاولات والأسرة وهياكل التنجيد والخزائن الجانبية والخزائن وأحواض الاستحمام، وغيرها. ^{[ 4 ]}

يُستخدم الخشب الصلب أيضًا في الأعمال الداخلية، مثل أرضيات الباركيه والأبواب والنوافذ. ويُفضّل الخشب الصلب بشكل خاص لأرضيات الباركيه. وتُستخدم أنواع الأشجار ذات الألوان الداكنة عادةً لإضفاء مظهر عتيق على الأرضيات، ما يُحسّن من جاذبيتها البصرية. ويُستخدم الخشب الصلب للأبواب والنوافذ الأمامية، بينما تُصنع الأبواب الداخلية في الغالب من ألواح خشبية. ^{[ 4 ]}

يمكن تصنيف المواد الخشبية إلى عدة أنواع، منها الخشب الصلب، والخشب الرقائقي، والخشب المضغوط، والخشب الليفي. يُستخدم الخشب الصلب في صناعة العوارض والألواح. ومن أنواع الأشجار الشائعة الاستخدام في صناعة الخشب الصلب: الزان، والبلوط، والبتولا، والعرعر، والكستناء. أما الأخشاب الصلبة، فتُستخدم عادةً في المنتجات غير الإنشائية، مثل الخشب الرقائقي . ^{[ 4 ]}

تتكون المنتجات الإنشائية، مثل الأخشاب الرقائقية المتصالبة، بشكل أساسي من الأخشاب اللينة. وتُعدّ المواد الحبيبية مثاليةً لاستخدام أنواع الأخشاب منخفضة التكلفة ومخلفات مناشر الأخشاب. تشمل أنواع المواد الحبيبية ألواح الخشب المضغوط ، والخشب المركب المُرتبط بالمعادن، وألواح الخشب الموجهة، والخشب الرقائقي المصفح، والخشب الموجه. ^{[ 4 ]}

تشمل المواد الليفية ألواح الألياف ، وألواح الألياف العازلة، وقوالب جزيئات الخشب، ومركبات الخشب والبلاستيك. تتأثر جودة ألواح الألياف وألواح الألياف العازلة وطريقة تصنيعها بنسبة الألياف، وبنيتها الهندسية، والتركيب الكيميائي للخشب. تتميز ألياف الأخشاب الصلبة بقصرها ونعومتها ورقتها، مما يجعلها مناسبة لعملية الإنتاج الجاف لعدم تكتلها. ومن المفارقات أن الأخشاب الصلبة نادراً ما تُستخدم في صناعة ألواح الألياف وألواح الألياف العازلة. ^{[ 4 ]}

The purposes of wood modification are dimensional stabilization and resistance increase. Wood can be modified in a multitude of ways, including but not limited to: chemical modification, heat treatment, ammonia treatment, electrodialysis, and more.^[4]

Chemical modification, heat treatment, and impregnation (with salts, metals, monomers and polymers) are the most used methods.^[4]

Hardwood can be used in other ways outside of physical wood structures and paper. It can be used as a substance, such as through food production. The sawdust of beech and oak is used to grow edible mushrooms. Oak, beech and maple are used to cure meat or fish, while oak staves, chips and powder add aroma to wine. The sawdust of oak and robinia can be used to filter elements such as copper, nickel, zinc and cadmium. It can also be added to plastics. 60% of linoleum flooring consists of sawdust.^[4]

Wood can also be used as an energy source, with sawmill waste and low-rate timber. Combustion, wood gasification, and production of bioethanol are the three main ways hardwood is used for energy.^[4]

Combustion: split billets, chips and wood pellets. High-density wood species burn down slower, and the heat value depends on wood moisture content. Burning rate decreases with increasing density.^[4]

Wood gasification (synthetic natural gas and biomass to liquid): synthesis gas production is done by wood smouldering.^[4]

Bioethanol: start off by the splitting of cellulose and hemicelluloses in sugar by enzymes and acids, then the fermentation of the sugar with the aid of microorganisms. Lastly, the distillation and dewatering creates the bioethanol.^[4]

خشب الأرز : يُعدّ من أكثر أنواع الأخشاب اللينة مقاومةً ومتانةً. موطنه الأصلي منطقة البحر الأبيض المتوسط، ويتميز بمقاومته العالية للماء والبكتيريا والفطريات والحشرات. وتعود هذه المقاومة المذهلة إلى رائحته الطبيعية العطرة واللطيفة. كما أن خصائصه الطاردة للحشرات تجعله مثاليًا لصناعة الأثاث الداخلي، مثل الصناديق والخزائن. أما خصائصه العازلة فتجعله مناسبًا للاستخدام في مواد التسقيف. ويُستخدم خشب الأرز الأحمر الغربي في صناعة الآلات الموسيقية، مثل الغيتارات والكمان، نظرًا للونه ومقاومته للتشوه والتشقق. ^{[ 8 ]}

خشب الصنوبر: يوجد هذا النوع من الخشب بكثرة في نصف الكرة الشمالي، ويُستخدم بشكل أساسي في التطبيقات المنزلية. يتميز بمقاومته للانكماش والتمدد والالتواء. يُستخدم في المشاريع الخشبية الخارجية، مثل بناء الشرفات. من عيوب خشب الصنوبر أنه قد يتشقق مع مرور الوقت، لذا يجب فحص المنتجات المصنوعة من هذا النوع من خشب الصنوبر، والمستخدمة في صناعة الأثاث الخارجي والشرفات، سنويًا لتجنب أي مخاطر على مستخدميها. ^{[ 8 ]}

خشب التنوب: يُستخرج هذا النوع من الخشب من أشجار التنوب دوغلاس، ويتواجد في أمريكا الشمالية وأوروبا وشمال أفريقيا وآسيا. يتميز بقوته ومقاومته للتآكل ، ويُستخدم في صناعة مجموعة واسعة من المنتجات، منها الأثاث والأبواب والنوافذ، بالإضافة إلى منتجات أكبر حجماً مثل أجزاء الجسور والمنازل الخشبية والمباني التجارية. كما يُستخدم في صناعة القوارب والطائرات، نظراً لمتانته وثباته. ^{[ 8 ]}

خشب السكويا: يُستخدم هذا النوع من الخشب بشكل أساسي في التطبيقات الخارجية نظرًا لمقاومته للظروف الجوية والحشرات والعفن. ونتيجةً لهذه الخصائص، يُعدّ من أجود أنواع أخشاب البناء. كما يُستخدم أيضًا في بناء الأسطح الخشبية، نظرًا لقوته الطبيعية وثباته وعمره الطويل. ^{[ 8 ]}

يُعدّ إنتاج الورق الاستخدام الأكثر شيوعًا والرئيسي لخشب اللب. يُمكن إنتاج الورق من أشجار الخشب الصلب واللين، ولكل نوع من كلا النوعين خصائص مميزة وفريدة تُؤدي إلى اختلاف نوع الورق والمنتجات الأخرى المُنتجة. تُنتج الألياف القصيرة لأشجار الخشب الصلب ورقًا أكثر نعومة وتجانسًا، مثل ورق الطباعة. أما أشجار الخشب اللين فلها ألياف أطول تُستخدم في إنتاج أنواع الورق الصناعية مثل ورق الصحف. ^{[ 1 ]}

يتحلل الخشب ميكانيكيًا أو كيميائيًا. بعد عملية التحلل، تتبقى الألياف (المكونة من نوعين من السليلوز) واللجنين. اللجنين هو المادة اللاصقة التي تربط ألياف الخشب ببعضها. ببساطة، لب الخشب عبارة عن كمية كبيرة من ألياف الخشب الفردية بعد إزالة اللجنين منها. يتراوح لون لب الخشب طبيعيًا بين البني الداكن والرمادي الفاتح. يُستخدم لب الخشب البني الداكن في صناعة الأكياس والعلب الورقية، كما أن تبييض اللب يُنتج أنواعًا أفضل من الورق (إلى جانب منتجات أخرى). ^{[ 9 ]}

يُنتج لب الخشب أيضًا كريات خشبية، يمكن استخدامها لتدفئة المنازل وتوليد الكهرباء. تُصنع هذه الكريات عن طريق طحن الكتلة الحيوية (على شكل قمم الأشجار غير المستخدمة)، أو نشارة الخشب، أو حتى الأشجار كاملة، ثم تُضغط إلى كريات صغيرة لتخزينها ونقلها وإدخالها في الغلايات والأفران. تُفضل أنواع الأخشاب اللينة لصنع الكريات الخشبية نظرًا لاحتوائها على الراتنج اللازم لربط الجزيئات معًا. ^{[ 1 ]}

يُعدّ الحطب أقدم استخدامات خشب اللب. تُستغل الأشجار ذات الجودة الرديئة بشكل أفضل وتُحرق كمصدر طاقة خام للتدفئة والإضاءة والطهي. ^{[ 1 ]} يشير مصطلح "التقليم الدوري " إلى تقنية إدارة الغابات القديمة والتقليدية التي تتضمن قطع الأشجار من قاعدتها وإنشاء قاعدة لنمو براعم جديدة. ^{[ 11 ]} خلال العصر الحجري ، كان يُمارس التقليم الدوري لإدارة الغابات بهدف إنتاج حطب الوقود. ^{[ 1 ]}

يشير مصطلح الوقود الحيوي إلى أنواع الوقود المشتقة من المواد النباتية أو السماد. ويجري حاليًا نقاش حول ما إذا كان بديلاً آمنًا وصديقًا للبيئة للوقود الأحفوري كمصدر للطاقة. يُنتج الكربون في النباتات عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي عبر عملية التمثيل الضوئي، ويؤدي حرق الوقود الحيوي/الوقود المشتق من النباتات إلى إعادة نفس الكمية من ثاني أكسيد الكربون _إلى الغلاف الجوي. ^{[ 12 ]}

إن توليد الحرارة والكهرباء من حطب الوقود عملية متعددة الخطوات.

1. تبدأ العملية بتجفيف الخشب، ثم التحلل الحراري لإنتاج الغازات.
2. بعد ذلك، يتم تنقية الغازات وحرقها لتوليد الكهرباء ^{[ 13 ]}

يحتوي الرماد الناتج أثناء عملية التحلل الحراري على عناصر غذائية تُستخدم كسماد نباتي، ولكنه قد يحتوي أيضًا على ملوثات من تربة موقع نشأة الأشجار. ^{[ 13 ]}

تشمل بعض المصادر المحتملة للوقود الخشبي عمليات التخفيف المبكرة من المزارع التجارية، ومخلفات حصاد الأخشاب وأنشطة زراعة الأشجار، وتقليم الأشجار، ومناشر الأخشاب. ^{[ 13 ]}

اعتمدت عمليات صناعة لب الخشب المبكرة على قطع الأشجار لإنتاج الأخشاب المنشورة. وكان نقل جذوع الأشجار إلى منشرة الخشب يمثل مشكلة كبيرة، وقد أثبت استخدام المياه لنقل الأخشاب نجاحه. وكان النقل المائي هو الوسيلة الأرخص والوحيدة التي تربط المنشرة بموقع الأشجار. ومع استمرار البحث عن أشجار يسهل الوصول إليها باتجاه منابع الأنهار، تم تحسين قدرة الطرق من خلال أشكال مختلفة لتحسين الأنهار. وكانت السدود إحدى طرق تحسين الأنهار، بالإضافة إلى استخدام المياه المحجوزة لزيادة التدفق الطبيعي للنهر. ^{[ 14 ]}

في عمليات قطع الأشجار في الغابات المختلطة ، تُستخدم الأشجار الأفضل عادةً لإنتاج الأخشاب ، بينما تُحصد الأشجار والمكونات الأقل جودة لإنتاج لب الخشب. ويُستخرج لب الخشب عادةً من أربعة أنواع من المواد الخشبية في عملية قطع الأشجار المختلطة:

• الأشجار التي تنمو في العراء، والتي تتفرع بكثافة في الجزء السفلي من الجذع، وبالتالي فهي غير مناسبة لصنع جذوع الأشجار.
• الأشجار الميتة أو المصابة بالأمراض.
• يتم قطع قمم الأشجار التي يتم حصادها من أجل صناعة الأخشاب (نادراً ما يتم استخدام الأغصان لأنها تحتوي على القليل من الخشب القابل للاستخدام بعد إزالة اللحاء).
• أشجار صغيرة، أصغر من أن تُحصد لصنع جذوع الأشجار.

قد تُقطع الأشجار في الغابات الطبيعية حصراً لإنتاج لب الخشب، وذلك لأسباب مختلفة، حيث تكون قيمة الأشجار كأخشاب للنشر منخفضة. وقد يعود ذلك إلى الأنواع السائدة في الغابة (على سبيل المثال، بعض غابات الحور الرجراج في شمال أمريكا الشمالية)، أو إلى قرب أقرب منشرة أو مصنع لب .

للمساعدة في تلبية احتياجات مصانع اللب والورق، تُنشأ مزارع أحادية واسعة النطاق من أشجار الصنوبريات، كالأوكالبتوس والأكاسيا وأنواع أخرى، في كل من الشمال والجنوب، حيث يساهم النمو السريع للأشجار، وانخفاض تكلفة الأراضي والعمالة، والدعم السخي في خفض أسعار الأخشاب. ومع غزو الأشجار الدخيلة للغابات والمراعي والأراضي الزراعية المحلية، تشمل العواقب في معظم البلدان الفقر والتدهور البيئي والنزاعات الريفية. ^{[ 15 ]}

تمتلئ المزارع بأشجار تشبه الغابات، لكنها تختلف عنها اختلافًا كبيرًا. فالغابة نظام معقد متجدد ذاتيًا، يتكون من التربة والماء والمناخات المحلية والطاقة، وهو نظام بيئي متنوع يضم مجموعة واسعة من النباتات والحيوانات التي تربطها علاقات متبادلة. في المقابل، تُعد المزرعة التجارية منطقة زراعية تم تبسيط أنواعها وبنيتها بشكل كبير لإنتاج سلع قليلة فقط، مثل الأخشاب والوقود والراتنج والزيت والفواكه. وتتميز أشجار المزرعة بتنوع محدود في الأنواع والأعمار، وتتطلب تدخلًا بشريًا مكثفًا ومستمرًا. ^{[ 15 ]}

يُحصد خشب اللب أيضًا من مزارع الأشجار المُخصصة لإنتاج خشب اللب، مع إنتاج ضئيل أو معدوم من جذوع الأشجار. تشمل زراعة الأنواع المُخصصة لخشب اللب أشجار الصنوبر اللوبلولي والصنوبر المائل في جنوب الولايات المتحدة الأمريكية؛ وأنواعًا مختلفة من الكينا (أكثرها شيوعًا الكينا الكروية والكينا الكبيرة ) في أمريكا اللاتينية وشبه الجزيرة الأيبيرية وأستراليا وجنوب شرق آسيا. ^{[ 16 ]}

تحل المزارع عادةً محل المحاصيل أو المراعي أو الغابات الشجرية. ولأنها تُستخدم لأغراض تجارية، تُنشأ على تربة خصبة، بهدف تحقيق دورات نمو سريعة قصيرة تتطلب مستوى معيناً من الخصوبة وإمدادات المياه. ولذلك، فإنها غالباً ما تشغل مناطق يستخدمها السكان المحليون بالفعل. ^{[ 15 ]}

تُستخدم قطع الأشجار المتضررة بعد حرائق الغابات والأعاصير والزوابع وغيرها من الكوارث الطبيعية في صناعة لب الورق. ومن المصادر البديلة للخشب المستخدم في صناعة لب الورق الكرافت ، الأخشاب المستعادة من عمليات الهدم والمعالجة الصناعية للخشب والمنصات الخشبية. ^{[ 17 ]}

قطع الأشجار المتضررة هو إزالة الأشجار التي ماتت أو تضررت بفعل الحشرات أو الأمراض أو الرياح أو الجليد أو الثلوج أو النشاط البركاني أو حرائق الغابات. يهدف هذا النوع من القطع إلى استعادة القيمة الاقتصادية للأشجار قبل أن تتحلل. تتحلل الأشجار الميتة بسرعة، لذا يُعد توقيت قطع الأشجار المتضررة بالغ الأهمية لتحقيق أقصى استفادة اقتصادية ممكنة. يساعد قطع الأشجار المتضررة بعد الحرائق في إدارة المواد القابلة للاشتعال والتحكم في سلوك الحرائق مستقبلاً، شريطة معالجة مخلفات قطع الأشجار بعد الحصاد. ^{[ 18 ]}

تُستخدم مخلفات المنشار في صناعة لب الخشب. وأهمها قصاصات جوانب آلة تقطيع الأخشاب. ينتج عن ذلك خشبٌ يتكون في معظمه من الخشب العصاري دون وجود الخشب اللبي. يُعدّ الخشب العصاري أسهل في عملية تحويله إلى لب ^{[ 19 ]} نظرًا لبنيته الأكثر انفتاحًا وانخفاض محتواه من المواد المستخلصة مقارنةً بالخشب اللبي. كما أن طول ألياف الخشب العصاري أطول عمومًا من طول ألياف الخشب اللبي. وعادةً ما يكون الخشب العصاري أخف وزنًا، وهو ما يُعدّ ميزةً عند إنتاج اللب الميكانيكي، إذ يقلل من الحاجة إلى تبييض لب الخشب.

تُنتج نشارة الخشب أليافًا قصيرة جدًا تُناسب استخدامها كجزء من مواد تغليف المناديل الورقية وأوراق الكتابة . أصبحت شفرات المناشير أرقّ وأصغر حجمًا، مما يجعل نشارة الخشب صغيرة جدًا كمصدر للألياف. ^{[ 20 ]}