​​ Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» вместе с коллегами из Сибирского федерального университета и Института исследований катализа и окружающей среды Лиона (Франция) разработали новые методы производства микрофибриллированной и нанокристаллической целлюлозы и ванилина из древесины лиственницы. Технология позволит сократить количество стадий и повысить экологическую безопасность производства продуктов из древесины по сравнению с традиционными подходами. Результаты исследования опубликованы в журнале Catalysis Today. 

Лиственница и сосна – хвойные породы широко распространенные в лесах по всему миру. Древесина лиственницы имеет высокую плотность и содержит большое количество экстрактивных соединений, сосны – много смолистых веществ. Эти особенности усложняют их использование в целлюлозно-бумажной промышленности. Наиболее перспективным способом переработки биомассы этих хвойных пород является производство ценных химических веществ.

Древесная биомасса в основном состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Эти растительные полимеры сложным образом структурируются в клетках растений. Такая биомасса довольно устойчива к химическим реагентам, поэтому при производстве целлюлозы используются химически агрессивные и опасные для окружающей среды реагенты, повышенные температура и давление.

Красноярские химики совместно с иностранными коллегами оптимизировали процессы каталитического окисления мягкой древесины экологически безопасными окислителями двумя способами.

Один из них основан на окислении пероксидом для получения микрокристаллических, микрофибриллированных, нанокристаллических целлюлоз, моносахаров и смеси алифатических и ароматических кислот.

Другой путь основан на окислении древесины лиственницы кислородом в присутствии катализатора гидроксида меди для производства ванилина и целлюлозы. Полученная продукция востребована во многих областях, в том числе в пищевой, фармацевтической, химической промышленности, медицине, синтезе новых функциональных полимеров и нанокомпозитов. 

«Предлагаемые новые процессы биопереработки хвойных пород имеют ряд преимуществ перед традиционными технологиями производства целлюлозы и гидролиза. Эти процессы обеспечивают комплексную переработку всех основных компонентов древесной биомассы для получения набора ценных химических продуктов. Стоимость получения целевых продуктов ванилина или наноцеллюлозы снижается, если одновременно получать дополнительные продукты с высокой добавленной стоимостью, например, биологически активный полимер дигидрокверцетин и полисахарид арабиногалактан – вещества, применяемых в медицине, фармацевтической и пищевой промышленности. Использование малотоксичных реагентов, а именно, воды, кислорода, перекиси водорода, уксусной кислоты и этанола в новых процессах биопереработки древесины снижает воздействие на окружающую среду», – рассказал доктор химических наук, заместитель директора по научной работе Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН Борис Кузнецов. 

Наличие альтернативных схем переработки древесины лиственницы позволяют диверсифицировать продукцию ценных соединений с учетом текущих потребностей рынка. Для сравнения, из одной тонны древесины можно получить почти 400 килограмм как обычной, так и микрокристаллической целлюлозы, 200 килограмм арабиногалактана, 50 килограмм ванилина, 40 килограмм наноцеллюлозы. При этом стоимость конечных продуктов сильно различается. Для примера один килограмм наноцеллюлозы стоит порядка 150 долларов США, один килограмм ванилина- 12 долларов США, а один килограмм обычной целлюлозы – лишь один доллар. В целом, стоимость продуктов, которые можно получить из одной тонны лиственницы, комбинируя различные методы, может превышать 5000-7000 долларов США.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Источники

Ученые создали метод одностадийной переработки древесины в целлюлозу и ванилин
Наука в Сибири (sbras.info), 07/07/2020
Одностадийная переработка древесины в целлюлозу и ванилин
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 07/07/2020
Красноярские ученые придумали, как добыть ванилин и наноцеллюлозу из лиственницы без ущерба для экологии
НИА Красноярск (24rus.ru), 07/07/2020
Красноярские химики разработали экологический метод переработки древесины лиственницы
ТАСС, 07/07/2020
Красноярские ученые придумали экологичный способ добычи ванилина и наноцеллюлозы из лиственницы
НИА Федерация (nia-rf.ru), 07/07/2020
Ученые из Красноярска усовершенствовали переработку древесины хвойных пород
ИА Красная весна (rossaprimavera.ru), 07/07/2020
Красноярские ученые разработали новые методы производства целлюлозы и ванилина из лиственницы
Lesprom Network (lesprom.com), 07/07/2020
Красноярские химики разработали экологический метод переработки древесины лиственницы.
Advis.ru, 07/07/2020
Сибирские ученые нашли метод создания дешевого ванилина из лиственницы
Sibnet.ru, 07/07/2020
Красноярские ученые придумали, как добыть ванилин и наноцеллюлозу из лиственницы без ущерба для экологии
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 07/07/2020
Ученые "Красноярского научного центра СО РАН" разработали новые методы производства целлюлозы и ванилина из лиственницы
Бумпром (bumprom.ru), 07/07/2020
Ученые создали метод одностадийной переработки древесины в целлюлозу и ванилин
Российский научный фонд (рнф.рф), 07/07/2020
Ученые создали метод одностадийной переработки древесины в целлюлозу и ванилин
Российский научный фонд (rscf.ru), 07/07/2020
Химики из Красноярска нашли новый способ получать ванилин из лиственницы
Лента новостей Красноярска (krasnoyarsk-news.net), 07/07/2020
Ученые разработали технологию одностадийной переработки древесины в целлюлозу и ванилин
Новости GMP (gmpnews.ru), 07/07/2020
Химики из Красноярска нашли новый способ получать ванилин из лиственницы
ТРК 7 канал # Красноярск, 07/07/2020
Древесину за одну стадию переработали в целлюлозу и ванилин
Индикатор (indicator.ru), 07/07/2020
Красноярские химики разработали новый метод переработки лиственницы
Лесной комплекс (forestcomplex.ru), 07/07/2020
Красноярские химики разработали экологический метод переработки древесины лиственницы
Лесопромышленный комплекс России (programlesprom.ru), 07/07/2020
Красноярские химики совместно с иностранными коллегами улучшили процессы переработка древесины экологически безопасными способами
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 07/07/2020
Ученые разработали технологию одностадийной переработки древесины в целлюлозу и ванилин
Российская Фармацевтика (pharmapractice.ru), 08/07/2020
Ученые "Красноярского научного центра СО РАН" разработали новые методы производства целлюлозы и ванилина из лиственницы
Rosinvest.com, 08/07/2020
В Красноярске предложили одностадийный метод получения целлюлозы и ванилина из лиственницы
ЛесПромИнформ (lesprominform.ru), 08/07/2020
Древесину за одну стадию переработали в целлюлозу и ванилин
Nanonewsnet.ru, 09/07/2020
Красноярские ученые нашли экологичный способ производства ванилина и наноцеллюлозы
Recyclemag.ru, 15/07/2020
Ученые РФ и Франции создали новый метод переработки древесины в целлюлозу и ванилин
Научная Россия (scientificrussia.ru), 15/07/2020
Одностадийная переработка древесины в целлюлозу и ванилин
Nanonewsnet.ru, 19/07/2020

Похожие новости

  • 30/07/2020

    Победители экологического конкурса РУСАЛа получат гранты

    ​РУСАЛ подвел итоги грантового конкурса, победители которого получат поддержку в размере от 2 до 7 млн руб. от компании для реализации новых проектов в области экологии. Общий объем средств, который получат от РУСАЛа победители на доработку идей, составит 16,5 млн руб.
    388
  • 08/10/2019

    Итоги конкурса 2019 года на лучшие научные проекты фундаментальных исследований, проводимого совместно РФФИ и Департаментом науки и технологии правительства Индии

    ​Более 40 проектов по математике, физике, химии, биологии, науках о Земле и ряду других направлений, которые будут выполнять российские ученые совместно с индийскими коллегами, получат от Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) гранты до 2 млн рублей в год.
    978
  • 15/01/2019

    РАН и НАН Беларуси объявили победителей конкурса 2018 года премий двух академий

    ​РАН и НАН Беларуси объявили победителей конкурса 2018 года на соискание премий Российской академии наук и Национальной академии наук Беларуси. Об этом корреспонденту портала Союзного государства рассказали в пресс-службе НАН Беларуси.
    1696
  • 11/01/2019

    Главные новости сибирской науки в декабре 2018 года

    В результате анализа данных информационного портала ГПНТБ СО РАН «Новости сибирской науки» за декабрь 2018 г. выявлены самые рейтинговые сообщения по различным категориям.  В категории «Новости Минобрнауки / ФАНО» большой интерес вызвали публикации: 19 декабря – Глава Минобрнауки назвал задачи в рамках нацпроекта «Наука».
    4847
  • 18/12/2018

    Аспирантские стипендии (гранты) Топсе 2019 года

    ​Программа аспирантских стипендий Топсе учреждена основателем компании Haldor Topsoe доктором Хальдором Топсе более 20 лет назад и направлена на поддержку молодых ученых, проводящих исследования в области гетерогенного катализа.
    1547
  • 15/10/2019

    Гранты от Минобрнауки выиграли более 20 проектов научных центров коллективного пользования

    ​Более двадцати российских научных институтов и университетов стали победителями конкурса Минобрнауки на лучшие проекты по развитию центров коллективного пользования (ЦКП). Каждый из них получит гранты от 52,4 до 160 млн рублей на два года, сообщила пресс-служба ведомства.
    1092
  • 18/04/2017

    Конкурс национальных стипендий 2017 года L'OREAL-UNESCO «Для женщин в науке»

     Открыт прием анкет для участия в конкурсе национальных стипендий 2017 года L'OREAL-UNESCO «Для женщин в науке». Программа «Для женщин в науке» реализуется в России с 2007 года при участии Российской академии наук, Комиссии Российской Федерации по делам ЮНЕСКО, Бюро ЮНЕСКО в Москве и является частью международного проекта L'OREAL-UNESCO «For Women in Science».
    1912
  • 14/04/2018

    Национальные стипендии L’OREAL – UNESCO «Для женщин в науке» 2018 года

    ​С 15 апреля 2018 года открыт приём анкет для участия в конкурсе по программе «Для женщин в науке», проводимого L’OREAL при поддержке Комиссии Российской Федерации по Делам UNESCO и Российской академии Наук.
    1767
  • 13/11/2019

    Итоги совместного конкурса исследовательских проектов по приоритетным направлениям БРИКС 2019 года

    ​Российский фонд фундаментальных исследований сообщает об итогах совместного конкурса на лучшие многосторонние исследовательские проекты по приоритетным направлениям БРИКС, проводимого организациями - участниками Рамочной программы БРИКС в сфере науки, технологий и инноваций.
    683
  • 08/10/2019

    Экскурсии по уникальным лабораториям, Science-Art шоу ждут участников Фестиваля науки на площадках РНФ

    В рамках Всероссийского фестиваля науки NAUKA 0+ Российский научный фонд проведет онлайн и офлайн экскурсии по лабораториям ведущих организаций России, грантополучатели Фонда расскажут о своих исследованиях в области медицины и изменения климата, а также предложат всем желающим проверить свою научную грамотность.
    1128