生物能源是从废弃木材等有机资源中提取的能源，可以用作热能或电能。废木材包括不需要的木屑、森林残留物、锯木厂残留物/边角料、纸浆厂残留物和首次使用后的废木材。
废木材在达到使用寿命后，包括很大一部分加工过的木材，由于存在难以分离的化学成分，这些木材无法被回收。
根据澳大利亚国家木材管理委员会的报告称，从废弃木材中回收的生物能源具有巨大的潜力来满足巨大的能源需求，因为其环境负担比煤炭能源低50倍。
根据澳大利亚国家温室气体管理机构测算，与混凝土和钢材等其他传统建筑材料相比，木材废料有产生2.9吨能源的潜力，而且对环境的影响最小。因此，从生态和经济角度来看，生物能源市场也有极好的发展机会。
建设废物转化为能源 (WTE)设施是减少环境排放和支持实现循环经济的积极举措。
WTE项目为垃圾填埋场固体废物管理提供了一种可持续的备选方案。适合WTE工厂的废物是无法回收的残余废物，因此，WTE所具备的减排、获得社会许可和改善能源安全等特点对许多国家来说都是具有吸引力的。
废物转化为能源 (WTE)设施使用热技术让原本会被填埋的残余废物产生蒸汽，从而驱动涡轮机发电。此外，目前，大多数WTE设施项目都关注于让城市固体废物来发电，与固体废物/城市废物相比，木材废物的数量很少或可以忽略不计。
特别是建筑业和拆迁业的废木材不属于城市固体废物。
残余废物通常被送往垃圾填埋场，用于废物的能量回收。
这些是在经过废物回收的过程，排除可回收或可重复使用的材料之后，被额外剩下来的废料。
尽管所有类型的废木材都被送去进行能量回收，无论其性质如何，但了解哪种类型的木材具有更高的能量是至关重要的。结构应用中的残余废木材在制造性能和规格上有所不同，甚至在体积上也不同，而质量可能相同。
根据废木材对人类健康、生态系统和资源的影响，关于其可持续性的描述可能也会有所不同。文献中很少或没有证据表明对不同类型的废木材的能量回收潜力进行了比较分析。关于废弃木材的最佳循环经济选择也存在研究空白。
美国农业部发表了一项关于木屑颗粒燃料在家庭供暖应用中，从其产出到废弃的归因型生命周期评价研究。
研究者Weihs等人分析了将煤炭和木材废料共烧生成的生物能源的生命周期环境影响。他们的研究结果表明，在10%的共烧条件下，二氧化碳的排放强度从938千克二氧化碳/兆瓦时降低到181千克二氧化碳/兆瓦时。
政策制定者应考虑激励废物共烧，作为实现净零目标的未来能源政策的一部分。
2022年，澳大利亚生产了84056千瓦时的可再生能源，占发电量的35.9%。
根据过去的研究讨论，显而易见的是，从结构、住宅和工业应用中产生的木材废弃物尚未基于其能源回收潜力进行分析，而能源回收是关键的循环经济路径之一。
本文将做进一步分析来填补这一空白，其中会涉及到讨论这些木材废弃物生命周期中涉及的制造和废物管理步骤。
本研究旨在从环境角度分析和确定最可持续的用于能源回收的木材类型。同时，本文根据软木、硬木、胶合板、中密度纤维板和刨花板的生命周期评估方法进行了环境可持续性评估。
生命周期评估是一种基于ISO标准14040-14044的强大的环境影响评估方法，其中包括确定可持续发展途径并能够传递重点影响供应链因素信息的标准化程序。这项研究能够比较有效地确定用于能源回收的可持续废木材类型。
然而，它并不旨在对废旧木材的类型或循环经济途径进行比较性断言。只是现阶段考虑分析从木材废料中回收能源所产生的环境排放的研究数量还是偏少，这突出了这类研究存在不足，尤其是对废木材的研究。
关于木材生产和废物管理供应链分析
在研究过程中我们分析了用于结构应用和其他不同应用途径的木材类型及其合理的能量回收过程。
软木和硬木通常被用于结构应用，其中软木主要用于框架制造，而硬木主要用于制造地板和房屋外的平台木板等。
胶合板主要用于打造支撑板、细木工制品和地板，而中密度纤维板和刨花板也主要用于生产细木工制品和地板产品。这些不同类型的木材生产和制造过程各不相同，但无论废木材的类型如何，能源回收过程都是相似的。
在能源回收过程中，一旦木材产品达到了它第一次的使用期限，而不是被送往垃圾填埋场浪费掉，这样的废木材则可以重复使用、回收或燃烧，用于能源回收产出生物能源。为了准备用于能源回收的木材，将废木材削片并干燥以降低其含水率，然后将其送往锅炉进行能量回收。
注：澳大利亚绿色建筑委员会（GBCA）在Green Star论文中讨论了生命周期评估，澳大利亚森林和木制品公司(FWPA)对该论文做出评价时提到了这一点。
只要废木材被收集起来，它就能够被干燥以产生热能。在能源转换过程中，这样可再生的二次燃料能够与使用天然气产生的热能结合使用。
对于胶合板和中密度纤维板，其生产阶段是从种植、采伐原木和剥皮开始。而刨花板的生产不需要种植阶段，因为它们是由木屑制成的。
胶合板的处理过程包括先软化以产出坯料，然后再做分级和干燥处理；中密度纤维板的处理过程包括切片、筛选和清洗，以及干燥；对刨花板的处理过程包括削片和干燥处理，不需要筛选和清洗。
当胶合板被干燥之后会经过旋切剥皮过程以制成单板，然后再使用树脂对其进行加工；当中密度纤维板被干燥之后，会被混合与精制，然后进行预压和热压；当刨花板被干燥处理之后，会对其立即进行预压、热压、成型和喷涂作业。
胶合板生产处理的最后阶段是切割板材、打磨和涂层/层压。同样，对于中密度纤维板和刨花板的生产，最后处理阶段包括切割/修剪、打磨、层压/涂层，并包装成产品。
生命周期评估
本文将从环境角度进行生命周期评估来分析可持续性。生命周期评估是一种强大的环境影响评估方法，可以分析输入材料和资源以及输出产品、废物和排放情况，以量化与这些生产活动集合或其子集合相关的环境负担。
生命周期评估（也被称为LCA） 通过量化人类健康，生态系统和资源等几个影响类别所造成的影响来促进可持续性评估。
LCA研究的结果可以用于解释环境影响热点识别、潜在影响和政策建议。
分析方法、结果以及结果总结的定制完全取决于所进行的研究的预期适用性、目标受众和所考虑的制造工艺。 LCA 是一种 ISO 标准化方法，遵循进行基于 LCA 研究的四个关键阶段包括：目标和范围定义、生命周期清单分析 (LCI)、生命周期影响评估 (LCIA) 和结果解释。
本研究的目的是分析木材生产和废木材能源回收的生命周期环境影响，以评估木材废料能源回收的未来潜力。
评估材料生命末期的场景是研究的重点，该研究将仅针对能源回收场景进行。关键假设是，所有木材产品都将完全用于能源回收；其他已达到生命末期的替代材料，如再利用、被回收或作垃圾填埋处理的材料，将不会在当前的研究中考虑。当然，可以进一步分析这些材料的 LCA 结果，以补充未来能源和资源管理的政策建议。预计当前的研究将为释放澳大利亚从木材废料中回收生物能源的潜力铺平道路。
根据澳大利亚森林和木制品公司(FWPA)记录的文件内容，本研究的范围以澳大利亚的地理位置为背景，其中所有木材生产和能源生产数据集均源自澳大利亚木材生产商。
本研究使用了最初于 2015 年至 2016 年收集的澳大利亚生产数据集的技术平均值。考虑到这一数据集从出现到本研究进行的时间不到六年，生命周期清单数据的质量在数据质量评估方面可以被认为是适当的。
该功能单位将是从森林资源中生产的1立方米木材，并且我们还将考虑使用该功能单位来计算能源回收，以分析和比较1立方米木材废弃物的能源回收产生的影响。
这是一项基于归因LCA方法的LCA研究，因此该研究方法不会改变现有的利用废料或林业木材生产进行能源产出的系统。
研究系统的边界包括从森林中产生的木屑和原木、通过木材加工以生产准备在市场上销售的木制品，以及从废料中回收的能源。
将木制品运往最终用户以用于结构或其他应用的运输阶段是不被包括在这项研究里的。
同样，将已达到生命末期的废料产品送回能源回收厂所需的运输阶段也被排除在外，因为所有类型的木材废料都应使用相同类型的运输工具运输，并且无论产品类型如何，都将在单向运输中行驶相同的行驶距离。
使用阶段也被排除在外，因为据报道，木制品在使用阶段会储存生物碳，而不是对环境产生有害排放。本研究中考虑的木材和木制品类型是澳大利亚软木、硬木、中密度纤维板、刨花板和胶合板。对于所有这些木材类别，功能单位是1立方米木材，这些木材将被生产再变成废料然后通过加热的处理形式来产生能量。
尽管考虑到这些木材的生产阶段，不同木材产品类型之间的系统边界会略有不同，但所有类型的木材废料转化为能源的阶段都是相同的。
这些包括输入材料，水和能源形式的资源、有机和无机化学物质，以及从森林到锯木厂的单向运输。而这些还包括能源回收过程中输入的类似材料成分，其中输入的关键成分是从用户处回收的废木材和将废料转化为能源的过程中产出的成分。
产出通常是产出产品、废料以及对空气、水和土壤的排放。它还可以包括任何联产品或副产品，基于本研究系统使用的是基于扩展的方法，在此分析的情况并非如此。
对于每种类型的木材，会以多种类型的结构产品视角对其进行分析。因为即使是同一类型的木材，尺寸也会有所不同。不过本文的重点是确定木制品变废料后在能源回收方面存在的潜力。
本研究也对木材生产过程进行了分析，以将其规格、生产和应用对环境的影响和效益联系起来。本文排除了废料收集阶段，因为假设所有五种木制品废弃物是通过相同的车辆和距离运输，所以在此该因素忽略不计。
在生命周期清单分析中，描述了其中每个系统所涉及的子流程，并收集、记录和分析了相关数据，作为当前研究的一部分。
具体而言，本文对5种木材及其19种木材及木制品分支进行了分析。
软木有两种类型：窑干修整型软木和粗锯软木。除刨削工序外，这两者的一般生产工序相同，通常对粗锯软木不会进行刨削。而对于硬木也采用类似的方法。
本文对三种类型的硬木进行了分析：窑干修整型硬木、窑干粗锯硬木，以及生态粗锯硬木。前两种与软木类似，只是刨削工艺不同。
然而，生态粗锯软木也不包括刨削过程和干燥过程。
因此，生态粗锯硬木的含水率较高。软木和硬木的生产过程相似，都是从森林中的木材生产开始，涉及育苗、砍伐、化学处理和肥料处理。
接着进行伐木工作，包括使用传送装置进行机械采伐和开采。采伐后经过分类、装载和运输再进行分选。然后这些原木被运送到锯木厂进行铣削，并进行窑干。
如果需要，最后一步是刨削过程。
本文分析了四种类型的胶合板，它们的结构应用和性能各不相同。
用于室外应用的胶合板含水率较低，而用于制造地板的胶合板含水率较高。
此外，木制品的厚度与含水率成正比，因为它每单位体积可以含有较高的含水量。
与胶合板一样，中密度纤维板也会根据其制成的木制品的厚度和含水率而变化。而不同的是，中密度纤维板会经过加工和喷涂作业以使其防潮。
根据不同的标准、含水率和地板的应用类别，刨花板被分为七种类型。其中每一种刨花板的子类型及其应用方式都会有所不同。
此次研究对5种木材类别及其19种木材与木制品分支都进行了描述。
研究中的背景数据集是根据澳大利亚国家特定的情景进行建模。电能和热能消耗情况是根据该国特定的电力GridMix基准来建模。
注：GridMix是分布式系统基础架构Hadoop集群的基准，能够提交多种合成作业，对生产负载中挖掘的概要进行建模。
在研究框架中，技术代表是基于主要从生产商收集的二级数据集，然后计算并记录行业平均数据集。时间焦点是基于2015-2016年，截至本研究进行的时间不到六年。
对输入材料和资源以及产出产品、废料和排放进行分析。输入材料清单中的子类别如下：流量（基本和非基本）、资源总量、能源资源（构成资源总量的一部分）、土地利用、物质资源、有价值的物质和其他类型的输入材料。
对输入材料库存的分析表明，生产硬木时消耗的能源和资源数量最多，而硬木在能源回收过程中消耗的资源数量最少。这一点证明了硬木的可持续性。
从中密度纤维板回收能量的过程是资源最密集的。
对材料输出排放量的分析表明，中密度纤维板的生产在淡水中的排放量最高，从某种程度上说，它在海水中的排放量也最高。
由于中密度纤维板经过涂层处理以及被层压，它们还会在能量回收过程中产生一些生产残留物。
对于刨花板生产，其排放核算结果与中密度纤维板类似，在淡水中排放量最高，然后是海水。 对于胶合板而言，其排放方式主要是空气排放，其次是淡水排放。在排放方面，软木和硬木都是环保的，有助于减少环境排放。
基于能源回收过程的输出排放情况，在Microsoft Excel中开发了回归模型，用于计算和预测整个能源过程的输出排放。
同时，还分析了木材制造过程，以比较其资源消耗和对环境的排放情况。
通过分析不同木材类型的能量回收过程，发现硬木和软木作为材料属于能源密集型产品。中密度纤维板消耗的材料量最低，其次是刨花板和胶合板。空气排放是所有排放类别中影响力最大的，而硬木和软木产生的空气排放量是最高的。中密度纤维板、刨花板和胶合板的排放对淡水和海水都有影响。
此外，比较能源回收过程和木制品制造过程后发现，制造过程对环境的排放量更高。
结论
除了上文提到的对多种木材的生命周期进行评估及其能源回收和制造过程的排放情况，在此次整个研究过程中还通过建模、测算、分析等步骤研究了其他相关的影响因素。对所有的这些研究过程与结果进行分析并总结，初步得出结论如下：澳大利亚利用木材废料生产生物能源的未来潜力非常大。
通过化石燃料进行能源生产会显着影响气候变化，而从木材废料中提取生物能源有助于减少对气候变化的影响。
利用废物生产生物能源这一行业不仅在澳大利亚，而且在其他地区包括欧盟国家，都是在不断发展的。
本研究进行了基于归因LCA的生命周期评估，系统边界为从材料的产出到废弃再到废弃材料产出能源，不包括材料的使用阶段和材料废弃物收集阶段。
此次研究的目标是在提出政策建议的同时，确定从木材废料中回收能源的未来潜力。
在研究过程中分析了每种类型木制品的两个子系统，即生产系统和能量回收系统。
生产子系统在其子流程中因木材类型而异。
另一方面，所有类型的木制品的能量回收系统都是相同的。
根据研究结果认为，材料的生产过程与能源回收过程及其能源生产路径所造成的环境影响相关联。
研究中所考虑的木材类型包括5种木材及其19种木材及木制品分支。这5种木材类型包括软木、硬木、中密度纤维板、刨花板和胶合板。
此外，研究还使用产品环境足迹方法对16个影响评估类别进行了分析。该分析是在澳大利亚的地理背景下进行的。
分析结果表明，澳大利亚种植和生产的软木和硬木在变成废料后从中回收能源有着极大潜力，而且整个回收过程所造成的环境排放及其负面影响会被降至最低。
从木材废弃物中回收能源将大幅度减少资源消耗（例如化石这样的不可再生资源）、降低对人类造成的毒性（例如引起癌症）、缓解气候变化和减少淡水生态毒性等类别的环境排放。
根据研究的总体结果表明，中密度纤维板的能源回收比其他类型的木材难度更高。在以上提到的五种不同类型的木材中，澳大利亚种植的硬木是最可持续的。还需要提到一点，本次研究还涉及工程木材的能源回收，结果发现这类木材含有有毒化学物质，在其变成废料再从中回收能源时，这个过程会产生空气尘埃和影响人体健康的有毒物质。
针对将木材废弃物转换为生物能源的这一能源生产过程，专门开发废弃物收集系统是有意义的，而且最好强调软木和硬木废弃物的收集以进行能源回收（基于研究结果表明硬木和软木具有很大的能源回收潜力，且硬木是非常可持续的）。在可能的情况下，加强回收可能是更好的循环经济选择。
然而，废弃木材的回收/再利用取决于结构部件的可重复使用性，这需要详细分析，并研发标准化或监管程序。此次研究内容可为有意建立新的木质废弃物能源回收厂的相关人员提供参考指南，便于他们了解应该收集哪些废弃物，以及可采取哪些措施以降低排放并减轻环境负担。在未来，是否有更好的解决方案实现木质废弃物的回收、推进木质生物能源利用和发展等问题，还有待于进一步研究。
