​​ 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

  • 17/07/2020

    СО РАН направляет в Арктику большую норильскую экспедицию

    ​​Группа ученых из Российской академии наук всесторонне изучит экологическую среду территории и представит предложения и рекомендации по наилучшим природосберегающим решениям для деятельности промышленных компаний в Арктическом регионе.
    1380
  • 26/02/2020

    Иркутские химики получили грант на создание лаборатории квантовохимического моделирования молекулярных систем

    ​Иркутские химики создадут лабораторию за 20 млн рублей. Деньги в виде гранта выделены Российской академией наук и Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.«Компьютерное моделирование позволяет квантовым химикам Иркутского государственного университета без непосредственного контакта с вредными веществами получать широкий спектр информации о свойствах молекул и реакциях между ними.
    529
  • 29/07/2020

    Форму и свойства наночастиц можно изменять за счет благородных металлов

    ​Международный коллектив ученых создал гибридные наноструктуры из магнитных наночастиц и серебра. Меняя концентрацию благородного металла, можно получать конструкции различных форм: от эллипсов до четырех-, шести- и восьмиугольников с закругленными краями и тонкой углеродной оболочкой.
    639
  • 07/10/2020

    Нанометр и мегасайенс: чем в сентябре порадовали научный мир ядерные физики

    ​​​Как очистить воду от радиоактивных отходов, каким образом ученые планируют утилизировать уран и плутоний и каким будет совместный проект российских и немецких ученых, рассказывает портал "Будущее России.
    440
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    1459
  • 06/11/2019

    Ученые Сибирского отделения РАН расширяют сотрудничество с Китайской Академией наук в области углехимии

    Как сообщалось ранее, 23–24 октября 2019 года в г. Тайюань (КНР) состоялся Тайюаньский международный форум по развитию низкоуглеродной энергетики (2019 Taiyuan Energy Low Carbon Development Forum).
    694
  • 21/01/2019

    Ученые исследовали биологическую активность углеродных наноструктур

    ​​Ученые Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета исследовали биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения.
    2151
  • 24/12/2019

    Химики ТПУ в сотрудничестве с учеными СО РАН будут разрабатывать биологически активные соединения на основе ацетилена

    В Исследовательской школе химических и биомедицинских технологий Томского политеха формируется новая научная группа. Совместно с учеными из Института химической кинетики и горения СО РАН под руководством профессора Сергея Василевского политехники будут вести исследования в новом для вуза направлении — химии ацетилена.
    597
  • 21/09/2020

    Химики оценят канцерогенность почв вокруг Норильска

    ​Участники Большой норильской экспедиции из Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) проведут оценку канцерогенности почв и донных отложений вокруг Норильска и ее влияния на животных.
    290
  • 05/10/2018

    Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания

    Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.​Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить.
    2425