Лес — одно из главных богатств России. Наша страна занимает второе место в мире по запасам древесины, что составляет 20% всего мирового леса. Древесина служит сырьем для более двадцати тысяч продуктов и изделий и может перерабатываться механическими, химическими и химико-механическими способами. Однако в последние 10-20 лет значительная часть территории нашей страны пострадала из-за пожаров и незаконной вырубки деревьев. Такое нерациональное отношение к лесным запасам грозит экологическими потерями. Один из путей решения проблемы — максимально полная переработка всей биомассы дерева. Ученые Пермского Политеха разработали метод эффективной утилизации древесных отходов целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих предприятий с получением целлюлозы высокого выхода. Это сократит негативное воздействие на экологию, снизит расходы лесных ресурсов и уменьшит пожароопасность таких производств.
Статья опубликована в 3 номере «Известия вузов. Лесной журнал» за 2024 год. Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Традиционно целлюлозу высокого выхода (ЦВВ) получают из технологической щепы — измельченной древесины. Этот волокнистый полуфабрикат используется в производстве картона, различных видов бумаги, включая упаковочные материалы, санитарно-гигиеническую продукцию и бумагу для печати. В отличие от обычной целлюлозы, ЦВВ содержит повышенную концентрацию лигнина и гемицеллюлоз. Первый компонент отвечает за прочность, жесткость и устойчивость древесины к гниению. Второй участвует в поглощении воды и удержании влаги, придает материалу эластичность, гибкость и прочность.
Обычно волокнистые полуфабрикаты получают только из специально измельченной древесины, но ученые ПНИПУ считают, что это возможно делать и из древесных отходов деревообрабатывающей промышленности и целлюлозно-бумажной отрасли. При этом такое решение не только более экологичное, но и экономически выгодное. Кроме того, это позволяет снизить риск возникновения пожаров на предприятиях и сократить выбросы вредных газов от гниения и развития микроорганизмов в таких отходах.
— Мы провели ряд экспериментов, чтобы определить, можно ли получить волокнистый полуфабрикат высокого качества из отходов переработки древесины — березовых опилок целлюлозно-бумажного предприятия и хвойно-лиственной стружки деревообработки. ЦВВ используют при производстве бумаги и картона. В лабораторных условиях мы получали ЦВВ нейтрально-сульфитным способом варки исследуемого древесного сырья в лабораторном варочном аппарате (автоклаве) при высокой температуре и под давлением; путем последующего размола извлекли необходимый волокнистый полуфабрикат. Все условия были приближены к производственным условиям получения ЦВВ на ООО «Пермская целлюлозно-бумажная компания», — рассказывает Фирдавес Хакимова, профессор кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ, доктор технических наук.
— В результате мы выяснили, что в процессе утилизации древесных отходов получается волокнистый полуфабрикат, который не уступает по качеству ЦВВ из березовой технологической щепы и соответствует всем нормам предприятия. В исследовательской лаборатории предприятия проверили качество полученного полуфабриката — он успешно заменяет макулатуру при получении картона, — дополняет Ольга Носкова, доцент кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Ученые Пермского Политеха определили, что целлюлозу высокого выхода можно получать из древесных отходов целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих предприятий, при этом качество продукта остается на высоком уровне. Полученное решение способствует ресурсосбережению и снижает отрицательное влияние целлюлозно-бумажной отрасли на окружающую среду.