Продукция с приставкой «нано» многим из нас представляется чем-то туманным. Да, о ней много говорят и пишут, но более понятной эта сфера науки не становится. Сегодня мы попробуем разобраться с таким наноматериалом, как наноцеллюлоза. Поможет нам в этом кандидат химических наук, заведующая лабораторией биоконверсии Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН) Вера Владимировна Будаева. 

Наноцеллюлоза — это супер-материал будущего, он способен улучшать свойства самых разных материалов. К основным свойствам наноцеллюлозы относят: сверхпрочность (прочнее нержавеющей стали), псевдопластичность и сверхлегкость. Даже небольшое добавление наноцеллюлозы улучшает устойчивость и качество свойств материалов.

Наноцеллюлоза будет широко использована в строительстве, в электронике, в пищевой, фармацевтической и косметической промышленность. Одним из главных применений наноцеллюлозы является производство биоразлагаемого материала.

Этот материал нигде в чистом виде не встречается и одним из препятствий в развитии индустрии является довольно долгий и затратный технологический процесс изготовления. Упрощением и удешевлением процесса заняты практически все мировые компании из данного сегмента, в том числе и российские.

 

Гладышева Евгения, м.н.с. лаборатории биоконверсии, демонстрирует образец гель-пленки бактериальной целлюлозы

Ученые из Бийска нашли сравнительно недорогой способ создания особого волокна. Новинку представили на московском форуме BioTechWorld в мае 2018 года.

— Вера Владимировна, я читала, в том числе и на англоязычных сайтах, что есть три класса наноматериалов на основе целлюлозы: нановолокна целлюлозы (CNF), нанокристаллы целлюлозы (CNC) и бактериальная целлюлоза (BC). Вы занимаетесь третьим, верно?

— В рамках гранта Российского научного фонда № 17-19-01054 «Фундаментальные инженерные аспекты технологии получения бактериальной наноцеллюлозы из легковозобновляемого целлюлозосодержащего сырья» мы занимаемся получением именно бактериальной целлюлозы. Но в нашей лаборатории биоконверсии есть и первые результаты по нанокристаллической целлюлозе, т. е. второе направление.

 

Основной исполнитель гранта РНФ к.т.н. Евгения Гладышева (слева) и Анастасия Ситникова (справа)

— По поводу наноцеллюлозы я прочитала несколько материалов и новостей, которые заканчиваются туманной фразой: «Как надеются ученые, в ближайшее время у них получится разработать всю технологическую цепочку для производства дешевой наноцеллюлозы…». Что значит «технологическая цепочка»?

— Технологическая цепочка — это последовательность операций (действий) с использованием химических реактивов и биокатализаторов, обеспечивающая превращение сырья в целевой продукт, в данном случае бактериальную целлюлозу. Ключевым моментом является «дешевизна» этой последовательности. В нашем случае это превращение шелухи овса (отходов зернопереработки) в ценнейшую бактериальную целлюлозу, причем мы используем дешевые реактивы, отечественные биокатализаторы: ферментные препараты и микроорганизмы. В ближайшее будущее вторым источником сырья для бактериальной целлюлозы будет многолетняя трава, техническая культура мискантус.

— Иными словами, какая еще предстоит работа?

— Работа, по сути, только начата. Причем цель мы себе поставили очень серьезную: мы не просто исследуем биосинтез бактериальной целлюлозы, а взялись за авторскую разработку самой сложной задачи, а именно разработку всей «технологической цепочки» этого сложного продукта с упором на распространенное в Алтайском крае сырье — шелуху овса. Кроме того, мы должны получить продукт с воспроизводимым качеством, сделать рекомендации о внедрении в производство. Если учесть, что очень многие биотехнологические процессы с большим трудом реализуются в промышленности, то готовность нашего процесса к реализации способствует тому, чтобы наша страна вошла в пятерку мировых лидеров. Возможность выполнить такую амбиционную задачу обусловлена нашим горячим желанием и молодостью.

 

— Как и когда вы взялись за эту разработку?

— Грант РНФ действует с мая 2017 г. по декабрь 2019 г., может быть продлен еще на два года. Но, чтобы подать заявку, мы создавали задел, работая по другим темам, в частности разрабатывали способы превращения непищевого целлюлозосодержащего сырья в глюкозные растворы — это питательная среда для бактериальной целлюлозы и не только. Первая публикация по бактериальной целлюлозе датирована нашими старшими коллегами 2009 г.

— Что послужило толчком к разработке?

— В настоящее время интерес к синтезу бактериальной целлюлозы развивается столь стремительно, что это невозможно было предположить даже 10 лет назад. Бактериальная целлюлоза зарегистрирована в широком диапазоне медицинских применений от раневых покрытий до мозговой оболочки при черепно-мозговых травмах. Но биосинтез бактериальной целлюлозы — сложный и дорогостоящий процесс. Россия закупает этот уникальный материал за рубежом и не производит сама. России нужны такие производства.

— Вы — не единственные, кто озабочен удешевлением производства «еды» для микроорганизмов, верно? На чей мировой опыт вы опираетесь, есть ли аналогичные исследования и в какой стране?

— Многие страны имеют собственные производства, но не раскрывают технологию, через публикации мы можем иметь представление об сырьевых источниках и шифрах микроорганизмов, которые они используют в качестве биокатализаторов. Анализируя опубликованные материалы, в т. ч. и зарубежных авторов, мы имеем собственное видение реализации будущей технологии. Пока в центре нашего внимания отдельные инженерные аспекты: вид сырья, способ обработки, способ получения питательной среды, использование консорциума микроорганизмов вместо генетически модифицированных штаммов.

— В чем новизна вашего исследования?

— Новизна наших исследований заключается в выборе видов сырья для бактериальной целлюлозы, в способе получения питательной среды для бактериальной целлюлозы. Как оказалось, качество бактериальной целлюлозы, полученной по авторской методике, чрезвычайно высокое. Так, например, практикующие хирурги (кафедра факультетской хирургии им. Неймарка и госпитальной хирургии с курсом ДПО ФГБОУ ВО АГМУ Минздрава России; Краевое государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Краевая клиническая больница», г. Барнаул, руководитель д.м.н., проф. Лубянский В.Г.) тестировали наши образцы влажной бактериальной целлюлозы в абдоминальной хирургии и обнаружили, что бактериальная целлюлоза способствует восстановлению прооперированной ткани и обладает самостоятельным кровоостанавливающим эффектом.

— Какую задачу вы решаете прежде всего?

— Прежде всего, мы решаем задачу создания фундаментальных основ такой технологии получения бактериальной целлюлозы, которую можно в ближайшее время на имеющихся производственных площадках реализовать с выдачей готовой продукции.

Дарья Пушкова

Похожие новости

  • 18/06/2018

    Сибирские ученые превратили сельхозотходы в уникальную наноцеллюлозу

    Сотрудники Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) разработали новый дешевый способ получить важный для промышленности материал – бактериальную наноцеллюлозу.
    443
  • 09/11/2017

    Сибирские ученые ищут способы преобразования тепла

    ​Представьте, что вы находитесь в холодном (или жарком) заброшенном месте, к которому неприменимо слово "цивилизация". После вопросов о жизни без супермаркетов и wi-fi вам наверняка захочется погреться или охладиться - в зависимости от температуры вокруг.
    515
  • 13/10/2017

    Технология сибирских ученых поможет отапливать дома при помощи холода

    ​Ученые из Института катализа СО РАН придумали, как из холода получить тепло, которое можно будет использовать для отопления в суровых климатических условиях. Для этого они предлагают в условиях низкой температуры поглощать пары метанола пористым материалом.
    1676
  • 08/06/2018

    Новосибирские химики научились извлекать чистый водород из биотоплива

    Ученые из России создали новые нанокатализаторы, которые позволяют разлагать различные виды биотоплива и извлекать из них чистый водород. Инструкции по их сборке были опубликованы в статье, опубликованной в издании International Journal of Hydrogen Energy.
    328
  • 12/09/2017

    Ученые ИК СО РАН работают над проблемами переработки углеводородов

    ​Богатые запасы нефти - еще не решение всех проблем страны хотя бы потому, что переработка углеводородов требует больших вложений, сил и сложных технологических решений, то есть сотрудничества промышленников и ученых.
    904
  • 26/03/2018

    Масштабный проект ИК СО РАН - начало новой энергетики

    ​Казалось бы, события последних 20 лет демонстрируют явную зависимость нашей страны от добычи полезных ископаемых. Вы удивитесь, читатель, но есть научные коллективы, которые не разделяют подобную точку зрения.
    573
  • 18/02/2016

    В ИПХЭТ СО РАН создан эффективный способ осаждения вредной пыли

    Мелкие фракции, опасные для здоровья — непреходящая проблема для многих производств, строек и даже научных лабораторий. Решить ее поможет разработка ученых Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (Бийск).
    1343
  • 07/08/2018

    Магистранты ТПУ примут участие в работе над уникальными проектами

    ​Магистрантам Томского политехнического университета предлагают стать участниками уникальных исследовательских проектов в составе научных групп под руководством ведущих ученых вуза. Одной из таких научно-исследовательских групп является коллектив научно-образовательного центра Н.
    277
  • 21/07/2017

    Новосибирские ученые нашли способ улучшить работу очистителей воздуха

    Ученые НГУ выиграли грант Российского научного фонда (РНФ). Разработка ученых поможет решить фундаментальные научные задачи, а также улучшить работу бытовых и профессиональных очистителей воздуха. Тема работы новосибирских ученых — «Фото- и терморазложение металлокомплексов как способ формирования наночастиц металлов и биметаллических структур на поверхности фотокаталитически активных материалов».
    891
  • 31/10/2016

    Сибирские химики выращивают кристаллы счастья

    Поняв, как выращивать кристаллы солей серотонина - знаменитого гормона счастья, российские ученые выяснили, как лучше предсказывать формы других кристаллов, выращиваемых из растворов. Химикам из Сибирского отделения РАН удалось сделать важный шаг к пониманию того, по каким законам выстраиваются молекулы в кристаллах, выращенных из различных сред.
    1272