Український журнал лісівництва та деревинознавства

Лісові екосистеми в контексті зеленої економіки: потенціал для сталої енергетики

Назгуль Матікєєва, Алла Козленко, Сюта Карибекова, Ажар Токоєва, Айнура Камалова
Завантажити статтю
Анотація

Мета цього дослідження полягала в оцінці потенціалу використання деревної біомаси, включно з деревними відходами, як поновлюваного джерела енергії для енергетичного сектору Киргизстану, а також в аналізі їхньої енергетичної ефективності та екологічних аспектів. Дослідження проводили у двох природних зонах Киргизької Республіки – гірській (Наринська область) і рівнинній (Таласька область). Під час роботи використовували польові дослідження, лабораторні методи і статистичне опрацювання даних. Об’єм деревини на досліджуваних ділянках визначали шляхом вимірювання діаметра і висоти дерев з подальшим розрахунком за встановленими формулами. Для аналізу теплотворної здатності деревини різних порід застосовували калориметричний метод, а для оцінки викидів CO2 під час спалювання деревних відходів, вугілля та природного газу було використано дані галузевих досліджень. Для порівняння енергетичного потенціалу різних видів палива проведено статистичний аналіз, включно з критерієм Стьюдента та дисперсійним аналізом (ANOVA). Результати дослідження засвідчили, що сосна звичайна та дуб черешчастий є найперспективнішими видами деревини для виробництва біопалива в даних регіонах. Обчислення підтвердили, що тріска та тирса мають найбільшу енергетичну цінність, тоді як кора деревини має найменшу теплотворну здатність. Аналіз викидів CO2 продемонстрував, що деревні відходи є більш екологічно чистим паливом порівняно з вугіллям, проте поступаються природному газу. Отримані дані підтверджують важливість раціонального використання лісових ресурсів і впровадження деревних відходів у біоенергетику як способу зниження залежності від невідновлюваних джерел енергії та зменшення викидів вуглекислого газу. Дослідження дало змогу з’ясувати, що найперспективнішими видами деревини для біопалива є сосна звичайна та дуб черешчастий. Теплотворна здатність тріски становила 9,5-10,8 ГДж, тирси – 10,2-11,5 ГДж, тоді як кора продемонструвала найменші показники (8,3-9 ГДж). Викиди CO2 під час спалювання тирси дуба становили 80 кг/ГДж, тріски – 90 кг/ГДж, кори - 98 кг/ГДж, а в сосни ці показники вищі: 85, 95 і 105 кг/ГДж відповідно. Аналіз підтвердив, що деревні відходи екологічно чистіші за вугілля, але поступаються природному газу, що підкреслює їхню значущість для біоенергетики

Ключові слова

деревна біомаса, біоенергетика, деревні відходи, CO2, енергетичний потенціал, відновлювальні джерела енергії, сталий розвиток

ЦИТУВАТИ
Matikeeva, N., Kozlenko, A., Karybekova, S., Tokoeva, A., & Kamalova, A. (2025). Forest ecosystems in the context of a green economy: Potential for sustainable energy. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 16(2), 42-62. https://doi.org/10.31548/forest/2.2025.42
Використані джерела
  1. Adamowicz, M. (2022). Green deal, green growth and green economy as a means of support for attaining the sustainable development goals. Sustainability, 14(10), article number 5901. doi: 10.3390/su14105901.
  2. Aliaño-González, M.J., Gabaston, J., Ortiz-Somovilla, V., & Cantos-Villar, E. (2022). Wood waste from fruit trees: biomolecules and their applications in agri-food industry. Biomolecules, 12(2), article number 238. doi: 10.3390/biom12020238.
  3. Besserer, A., Troilo, S., Girods, P., Rogaume, Y., & Brosse, N. (2021). Cascading recycling of wood waste: A review. Polymers, 13(11), article number 1752. doi: 10.3390/polym13111752.
  4. Bogmans, K., & Li, C.M. (2020). A greener future starts with a shift from coal to alternative energy sources. Retrieved from https://www.imf.org/ru/Blogs/Articles/2020/12/08/blog-a-greener-future-begins-with-a-shift-to-coal-alternatives.
  5. Brych, V., Borysiak, O., Halysh, N., Liakhovych, G., Kupchak, V., & Vakun, O. (2023). Impact of international climate policy on the supply management of enterprises producing green energy. Lecture Notes in Networks and Systems, 485, 649-661. doi: 10.1007/978-3-031-08093-7_43.
  6. Chemical composition and physical properties of gas. (n.d.). Retrieved from http://energetika.in.ua/ru/books/book-1/part-2/section-8/8-2/8-2-3.
  7. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://www.un.org/en/observances/biological-diversity-day/convention.
  8. Da Silva, L.T., da S., Braz, R.L., Silva, T.C., Reis, C.A., da Silva, D.A., & Aleixo da Silva, J.A. (2021). Energetic potential of Eucalyptus sp. wood cultivated in the Plaster’s Pole of Araripe, PE, Brazil. Brazilian Journal of Agricultural Sciences, 16(1), article number a8961. doi: 10.5039/agraria.v16i1a8961.
  9. Dzhumabaev, K., Abyshov, I., & Dzhumabaev, A.K. (2023). Questions about the transition to a green economy in Kyrgyzstan. Science, New Technologies and Innovations in Kyrgyzstan, 8, 101-105. doi: 10.26104/NNTIK.2023.95.12.019.
  10. Food and Agriculture Organization. (2019). Concept of Forest Industry Development in the Kyrgyz Republic until 2040. Retrieved from https://openknowledge.fao.org/server/api/core/bitstreams/e5194c02-7725-485a-8709-04d9c39a0d95/content.
  11. Forest cover of Naryn oblast. (n.d.). Retrieved from https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/biom/lib/article/situation_with_forests_kr.pdf.
  12. Forest Measurement and Modelling. (n.d.). Retrieved from https://fennerschool-associated.anu.edu.au/mensuration/shape.htm.
  13. Golub, G., Kukharets, S., Tsyvenkova, N., Yarosh, Y., & Chuba, V. (2018). Experimental study into the influence of straw content in fuel on parameters of generator gas. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(8-95), 76-86. doi: 10.15587/1729-4061.2018.142159.
  14. Green energy and biofuels: Who in the world has successfully caught the bioenergy wave. (n.d.). Retrieved from https://n-e-c.com.ua/uk/node/331.
  15. Kalivoshko, О., Naumovska, O., Berezhniak, Y., Palamarchuk, S., & Pavliuk, S. (2024). Ecological and economic justification of the efficiency of carbon sorbents based on sawwood of different trees. Biological Systems: Theory and Innovation, 15(2), 28-40. doi: 10.31548/biologiya15(2).2024.003.
  16. Khan, N., Sudhakar, K., & Mamat, R. (2021). Role of biofuels in energy transition, green economy, and carbon neutrality. Sustainability, 13(22), article number 12374. doi: 10.3390/su132212374.
  17. Khlivitskyi, R.G. (2023). Volumes of harvest, use and prospective reserves of fuel wood in branch “Chuhuyevo-Babchans’ke Forestry” of State Enterprise “Forests of Ukraine”. Kharkiv: State Biotechnological University.
  18. Kiehbadroudinezhad, M., Merabet, A., Ghenaim, C., Abo-Khalil, A.G., & Salameh, T. (2023). The role of biofuels for sustainable Microgrids: A path towards carbon neutrality and the green economy. Heliyon, 9(2), article number e13407. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e13407.
  19. Kirchsteiger, B., Kubik, F., Sturmlechner, R., Stressler, H., Schwabl, M., Kistler, M., & Kasper-Giebl, A. (2021). Real-life emissions from residential wood combustion in Austria: From TSP emissions to PAH emission profiles, diagnostic ratios and toxic risk assessment. Atmospheric Pollution Research, 12(8), article number 101127. doi: 10.1016/j.apr.2021.101127.
  20. Lazaridou, D.C., Michailidis, A., & Trigkas, M. (2021). Exploring environmental and economic costs and benefits of a forest-based circular economy: A literature review. Forests, 12(4), article number 436. doi: 10.3390/f12040436.
  21. Lyubchyk, A., Lygina, O., Lyubchyk, S., Fonseca, I., Tulepov, M., Mansurov, Z., & Lyubchik, S. (2015). Activated carbons from co-mingled liquid and solid organic wastes. Eurasian Chemico-Technological Journal, 17, 47-65. doi: 10.18321/ectj339.
  22. Lyubchyk, S., Shapovalova, O., Lygina, O., Oliveira, M.C., Appazov, N., Lyubchyk, A., Charmier, A.J., Lyubchik, S., & Pombeiro, A.J.L. (2019). Integrated green chemical approach to the medicinal plant carpobrotus edulis processing. Scientific Reports, 9(1), article number 18171. doi: 10.1038/s41598-019-53817-8.
  23. Myllyviita, T., Soimakallio, S., Judl, J., & Seppälä, J. (2021). Wood substitution potential in greenhouse gas emission reduction – review on current state and application of displacement factors. Forest Ecosystems, 8, article number 42. doi: 10.1186/s40663-021-00326-8.
  24. National Statistical Committee of the Kyrgyz Republic. (n.d.). Environment. Retrieved from https://stat.gov.kg/ru/opendata/category/10/.
  25. National Strategy for Sustainable Development of the Kyrgyz Republic for the period 2013-2017. (2011). Retrieved from https://faolex.fao.org/docs/pdf/kyr143374R.pdf.
  26. Natural coal from Ukraine and the alternative – Grades, calorific value and how to heat properly. (n.d.). Retrieved from https://prombriket.in.ua/ugol/prirodnyj-ugol-ukrainy.
  27. Olszewski, A., Kosmela, P., & Piszczyk, Ł. (2023). A novel approach in wood waste utilization for manufacturing of catalyst-free polyurethane-wood composites (PU-WC). Sustainable Materials and Technologies, 36, article number e00619. doi: 10.1016/j.susmat.2023.e00619.
  28. Pandey, S. (2022). Wood waste utilization and associated product development from under-utilized low-quality wood and its prospects in Nepal. SN Applied Sciences, 4, article number 168. doi: 10.1007/s42452-022-05061-5.
  29. Paunu, V.-V., et al. (2021). Spatial distribution of residential wood combustion emissions in the Nordic countries: How well national inventories represent local emissions? Atmospheric Environment, 264, article number 118712. doi: 10.1016/j.atmosenv.2021.118712.
  30. Properties of coals as an object of beneficiation. (n.d.). Retrieved from http://energetika.in.ua/ru/books/book-1/part-2/section-7/7-2/7-2-2.
  31. Proto, A.R., Palma, A., Paris, E., Papandrea, S.F., Vincenti, B., Carnevale, M., Guerriero, E., Bonofiglio, R., & Gallucci, F. (2021). Assessment of wood chip combustion and emission behavior of different agricultural biomasses. Fuel, 289, article number 119758. doi: 10.1016/j.fuel.2020.119758.
  32. Raihan, A., & Tuspekova, A. (2022). Toward a sustainable environment: Nexus between economic growth, renewable energy use, forested area, and carbon emissions in Malaysia. Resources, Conservation & Recycling Advances, 15, article number 200096. doi: 10.1016/j.rcradv.2022.200096.
  33. Sabishchenko, O. (2022). Regional and technical and economic features of electricity generation by renewable energy sources. Economy and Society, 43. doi: 10.32782/2524-0072/2022-43-75.
  34. Sakbaeva, Z., & Karabaev, N. (2022). Prospects for the protection of components of the biosphere of the nut-fruit forests of the Kyrgyz Republic in the era of the green economy. Science, New Technologies and Innovations in Kyrgyzstan, 1, 57-62. doi: 10.26104/NNTIK.2019.45.557.
  35. Shah, S.M., Jiang, Y., Wu, H., Ahmed, Z., Ullah, I., & Adebayo, T.S. (2021). Linking green human resource practices and environmental economics performance: The role of green economic organizational culture and green psychological climate. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(20), article number 10953. doi: 10.3390/ijerph182010953.
  36. Shao, J., Liu, Z., Ma, G., Zhang, Q., & Wang, J. (2024). Green growth and urban employment: Evaluating the impact of ecosystem conservation on diverse sectors in Yunnan Province, China. Sustainable Development, 33(1), 1030-1043. doi: 10.1002/sd.3168.
  37. Sun, Y., Zhang, Q., Clark, J.H., Graham, N.J., Hou, D., Ok, Y.S., & Tsang, D.C. (2022). Tailoring wood waste biochar as a reusable microwave absorbent for pollutant removal: Structure-property-performance relationship and iron-carbon interaction. Bioresource Technology, 362, article number 127838. doi: 10.1016/j.biortech.2022.127838.
  38. Thees, O., Erni, M., & Burg, V. (2023). Wood fuel in Switzerland: Energy potential, technology development, resource mobilization, and its role in the energy transition. White paper. Swiss Federal Institute for Forest Snow and Landscape Research WSL. doi: 10.55419/wsl:32791.
  39. Timonen, H., et al. (2021). Household solid waste combustion with wood increases particulate trace metal and lung deposited surface area emissions. Journal of Environmental Management, 293, article number 112793. doi: 10.1016/j.jenvman.2021.112793.
  40. United Nations Development Programme. (2022). Pilot methodology for calculating carbon dioxide emissions, developed taking into account the national conditions of Uzbekistan and its peculiarities. Retrieved from https://www.undp.org/sites/g/files/zskgke326/files/2022-08/Pilot%20methology%20to%20estimate%20carbon%20footpint%20of%20company_ru%20%281%29.pdf.
  41. Vasylyshyn, R., Lakyda, М., Bidolakh, D., & Lakyda, І. (2023). Carbon sequestrative capacity of scots pine stands in urban forests of Kyiv city. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 19(2), 1-10. doi: 10.31548/dopovidi2(102).2023.016.
  42. Yerniyazova, Zh., Asrepov, G., Aiguzhinova, D., Nurbayeva, G., & Zhanuzakova, S. (2024). Economic aspects of implementing environmentally friendly energy sources in the agro-industrial complex (focusing on European countries). Scientific Horizons, 27(11), 153-165. doi: 10.48077/scihor11.2024.153.
  43. Yusupova, G., Namatbekova, N., & Choguldurova, E. (2023). Green economy based on water and energy resources of Kyrgyzstan. Proceedings of the Universities of Kyrgyzstan, 6, 188-192. doi: 10.26104/IVK.2023.45.557.
  44. Zhang, L., Xu, M., Chen, H., Li, Y., & Chen, S. (2022). Globalization, green economy and environmental challenges: State of the art review for practical implications. Frontiers in Environmental Science, 10, article number 870271. doi: 10.3389/fenvs.2022.870271.