Lesno oglje za žar

Na Gozdarskem inštitutu Slovenije smo v sodelovanju z Zvezo potrošnikov Slovenije izvedli analizo kakovosti lesnega oglja za žar. To je bila prva tovrstna analiza kakovosti oglja dostopnega na slovenskem trgu. V analizo je bilo vključenih 11 vreč oglja za žar različnih ponudnikov in proizvajalcev. Glede na podatke na embalaži, vzorci izvirajo iz 7 različnih držav, pri dveh vzorcih pa porekla ni bilo mogoče določiti.

Oglje nastane s segrevanjem lesa ob odsotnosti zraka (kisika) običajno pri temperaturi med 240 do 350°C. Med procesom pirolize, z odstranjevanjem hlapnih komponent poteče karbonizacija lesa. Hlapne komponente se iz procesa izločajo v obliki dima. Prednost oglja je, da ne vsebuje hlapnih snovi in zato izgoreva čisteje (t.j. z malo ali brez dima). Poleg tega je energijska gostota oglja (količina energije na enoto teže) večja kot pri lesu. Lesno oglje je sestavljeno iz ogljika (80 – 90 %), kisika in dušika (5 – 10 %), vodika (2 – 4 %), pepela (2 – 3 %) ter higorskopne ali vezane vode (5 – 10 %). Masa prostorninskega metra oglja je različna in znaša med od 180 – 240 kg (Oyedun in sod., 2012).

Oglje se dandanes največkrat uporablja v gospodinjstvih, predvsem za pripravo hrane (žarjenje), poleg tega je uporabno tudi v industriji za proizvodnjo kemikalij (npr. ogljikov tetraklorid, ogljikov sulfid), v farmacevtski industriji za proizvodnjo aktivnega oglja, ter druge proizvode.

Proizvodnja lesnega oglja

Obstajajo številni načini in tehnologije proizvodnje oglja, z različno učinkovitostjo izrabe virov in različnimi trajnostnimi pristopi. V glavnem se oglje proizvaja tradicionalno v kopah, v pečeh ali s suho destilacijo. Učinkovitost proizvodnje oglja definira razmerje med količino (suhega) lesa in količino proizvedenega oglja.

Izdelava oglja lahko poteka v zidanih ali prenosnih (kovinskih) oglarskih pečeh (t.i. retortna tehnologija). Retortna tehnologija pomeni, da je les/oglje zloženo v zaprt kontejner (zabojnik), kjer lahko dim in lesni plini izhajajo skozi kontrolirano odprtino. Suha destilacija je oglenenje lesa z zunanjim virom segrevanja. Termična obdelava v tem primeru poteka v železnih kotlih, ki se segrevajo na 360 do 400 °C. Suha destilacija lesa je pomembna veja kemične industrije.

V Sloveniji prevladuje tradicionalni način proizvodnje oglja, ki je razširjen po številnih slovenskih pokrajinah. Poogljevanje ali karbonizacija poteka v kopah. Oglje iz oglarskih kop je danes večinoma izdelano iz trdih listavcev (bukovine). Kot surovino se uporabljajo sečni ostanki, ostanki pri izdelavi tehničnih sortimentov, poškodovan in droben les iz redčenj in čiščenj.

Učinkovitost proizvodnje oglja določa razmerje med količino (suhega) lesa in količino proizvedenega oglja in je odvisna od številnih dejavnikov:

• vrste in specifikacije peči/tehnologije za izdelavo oglja,
• vlažnosti lesa (bolj kot je surovina suha manj energije je potrebne za izdelavo oglja),
• gostote in dimenzij (premera) lesa,
• lesne vrste (npr. iglavci ali listavci) in načina zlaganja,
• izkušenosti proizvajalca pri zmanjševanju možnosti nepotrebnega izgorevanja lesa,
• klimatskih pogojev.

Kakovost lesnega oglja za žar

V glavnem velja, da je kakovostno oglje suho, trdno, s kosi enakomerne velikosti in se pretirano ne drobi, toploto oddaja enakomerno in gori (oziroma tli) z zelo malo dima. Evropski standard SIST EN 1860-2:2005 opredeljuje natančna merila za kakovost oglja za žar in navaja pet ključnih kazalnikov kakovosti (preglednica 1):

• Vlažnost ali vsebnost vode v oglju za žar naj bi bila čim nižja (≤ 8 %). Višja vsebnost vode negativno vpliva na kalorično vrednost saj se del energije porablja za izgorevanje vode. Prižig oglja z višjo vsebnostjo vode je težji.
• Pepel v oglju predstavlja mineralne snovi, ki so prisotne že v lesu (npr. kalcij, silicij). Večji delež pepela lahko vpliva na izgorevanje saj se na površini oglja lahko oblikuje plast pepela, ki niža temperaturo izgorevanja.
• Večjo vsebnost hlapnih snovi v oglju za žar je mogoče povezati z večjo količino dima in posledično večjimi emisijami neprijetnih vonjav, ki lahko negativno vplivajo na okus pripravljene hrane.
• Večja količina vezanega ogljika je povezana s količino oddane toplotne energije na enoto teže oglja ter daljšim in čistejšim izgorevanje.
• Velikost delcev oglja naj bi bila čim bolj enakomerna (med 20 in 80 mm), kar pomeni, da bo oglje med izgorevanjem toploto oddajalo enakomerno.

 Preglednica 1: Parametri, ki opredeljujejo kakovostno oglje za žar po standardu SIST EN 1860-2:2005.

 

Omenjeni standard jasno opredeljuje metodologijo za določanje zgoraj naštetih parametrov:

• VSEBNOST VODE: vzorec sušimo na temperaturi 105°C do konstantne mase in nato na podlagi izgubljene mase izračunamo vsebnost vode v oglju;
• DELEŽ PEPELA: vzorec segrevamo do temperature 710°C, temperaturo vzdržujemo, da vzorec doseže konstantno maso in nato stehtamo ostanek po gorenju;
• GOSTOTA NASUTJA: vzorec stresemo v posodo standardne prostornine in gostoto nasutja izračunamo iz neto teže;
• DELEŽ HLAPNIH SNOVI: zmlet vzorec oglja segrevamo za sedem minut segrevamo pri temperaturi 900°C, delež hlapnih snovi izračunamo na podlagi izgube teže pred in po segrevanjem;
• DELEŽ VEZANEGA OGLJIKA: določimo računsko iz deleža pepela in deleža hlapnih snovi;
• VELIKOST DELCEV: vzorec presejemo skozi sita treh različnih velikosti odprtin ter stehtamo po posameznih velikostnih razredih: delci večji od 80 mm, delci večji od 20 mm, delci večji od 10 mm ter presevek (delci manjši od 10 mm).

Na podlagi standarda so v nekaterih Evropskih državah pripravili sheme zagotavljanja in kontrole kakovosti za proizvodnjo oglja za žar. Najbolj prepoznavna je nemška shema DINplus, ki ga certifikacijska hiša DINCERTO podeljuje proizvajalcem oglja, ki so sposobni trajno dosegati kakovost oglja za žar, kot ga opredeljuje preglednica 1.

Analize kakovosti lesnega oglja za žar, dostopnega na slovenskem trgu

Na Gozdarskem inštitutu Slovenije smo v sodelovanju z Zvezo potrošnikov Slovenije izvedli analizo kakovosti lesnega oglja za žar. To je bila prva tovrstna analiza kakovosti oglja dostopnega na slovenskem trgu. V analizo je bilo vključenih 11 vreč oglja za žar različnih ponudnikov in proizvajalcev (slika 1). Glede na podatke na embalaži, vzorci izvirajo iz 7 različnih držav, pri dveh vzorcih pa porekla ni bilo mogoče določiti.

Analize smo opravili v Laboratoriju za lesno biomaso. Za vsako kupljeno vrečo smo skladno z metodami določili vsebnost vode v oglju, gostoto nasutja, velikost delcev v celotni vreči, delež pepela, delež vezanega ogljika, delež hlapnih snovi ter težo celotne vreče. Rezultati testa kažejo, da je le eden izmed 11 testiranih vzorcev skladen s standardom kakovosti SIST EN 1860-2:2005 (preglednica 2). Kot najbolj problematičen parameter se je izkazala velikost delcev. Najmanj 80 % delcev v vreči mora biti večjih od 20 mm, kar pa dosegajo samo trije vzorci vključeni v analizo. Pri štirih vzorcih je prišlo tudi do odstopanj pri deležu vezanega ogljika, pri ostalih parametrih kakovosti ni prišlo do odstopanj. Preverili smo tudi težo vreče, v kolikor je skladna s težo, zapisano na embalaži. V štirih primerih je bila teža vreče nižja, kot zapisano na embalaži.

Slika 1: Velikost delcev oglja (granulacijo) določamo s sejanjem skozi reže treh različnih sit (10 mm, 20 mm in 80 mm).

Slika 2: Vsebnost pepela v oglju določimo s sežigom vzorca oglja pri temperaturi 710 °C. Temperaturo vzdržujemo tako dolgo, da se teža vzorca ne spreminja več.

 Preglednica 2: Rezultati analiz kakovosti oglja za žar na slovenskem trgu po standardu SIST EN 1860-2:2005.

 

Slika 3: Vreče oglja za žar vključene v analizo kakovosti 2020.

Viri:

Oyedun, A. O., Lam, K. L., & Hui, C. W. (2012). Charcoal production via multistage pyrolysis. Chinese Journal of Chemical Engineering, 20(3), 455-460.
SIST EN 1860-2:2005. Naprave, trdna goriva in naprave za vžiganje žara - 2. del: Lesno oglje in briketi lesnega oglja za žar - Zahteve in preskusne metode.
Za več informacij se obrnite na avtorja prispevka.

Za več informacij kontaktirajte avtorje na: darja.stare@gozdis.si in peter.prislan@gozdis.si .