​Экзотическое название этого растения — мискантус. Оно все шире входит в обиход россиян. Если еще недавно о нем знали как о декоративной, дизайнерской культуре, которой украшали берега водоемов, цветочные клумбы, то сегодня ученые на практике доказали, что она является обладателем куда более уникальных свойств, чем казалось. Например, в мискантусе содержится до 55 процентов целлюлозы, из которой можно изготавливать различные товары.

О том, как раскрывали секреты этого загадочного растения ученые Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН) из города Бийска, рассказала заведующая лабораторией биоконверсии, кандидат химических наук Вера Владимировна Будаева.

 
— Вера Владимировна, наша газета уже писала о мискантусе как о кормовой культуре, но, оказалось, что достоинств у этого растения куда больше…
— В настоящее время актуальной задачей является поиск альтернативных источников целлюлозы недревесного происхождения, одним из них как раз и является древовидная трава мискантус.

 
Он может составить достойную конкуренцию древесине по такому параметру, как скорость роста биомассы.

 
В сентябре 2008 года научный руководитель Института цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ СО РАН), академик Владимир Константинович Шумный передал нам первый образец соломы мискантуса, который позднее был зарегистрирован как мискантус сорта «Сорановский». В 2009 году он же возглавил междисциплинарный интеграционный проект СО РАН под названием «Научные основы технологий выращивания и переработки нового вида целлюлозосодержащего сырья — Мискантуса китайского». В его реализации участвовали ИЦиГ СО РАН, который отвечал за выращивание растения, а за переработку отвечали два института — ИПХЭТ СО РАН и Институт катализа СО РАН. В конце 2011 года мы завершили этот проект. В апреле следующего года в связи с 80-летием научному руководителю нашего института Геннадию Викторовичу Саковичу сотрудники ИЦиГ СО РАН подарили корневища мискантуса. Их мы посадили на небольшой делянке буквально рядом со зданием ИПХЭТа.

 
— Я понял так, что вы начинали это дело?
— Выращивали мискантус в ИЦиГ СО РАН. Нам посчастливилось видеть, как формируется плантация мискантуса, как изменяется его урожайность из года в год. Мы изучали химический состав этого растения и занимались его переработкой в востребованные, по нашим представлениям, продукты.

 
— Какими были ваши первые шаги?
— В 2008-м я участвовала в конференции в городе Красноярске, где выступала с докладом «Переработка соломы злаковых культур». После моего доклада участник конференции — ученый из Австрии начал говорить о том, что моя тематика ему показалась очень интересной, но он бы хотел привлечь мое внимание к не менее интересному растению — мискантусу. Я тогда впервые услыхала это слово, а гость из Австрии написал его по-английски на своей визитке.

 
Уже дома, в Бийске, я занялась поиском информации об этом растении. Спустя некоторое время выяснилось, что Владимир Константинович Шумный, оказывается, уже давно занимается этим растением. Он его видел прежде всего как экологическое растение. Оказалось, перед ним, великим биологом и масштабным человеком, была поставлена задача — придумать технологию спасения высыхающих озер и водоемов. В качестве такого спасителя он выбрал мискантус. Туда, где было высажено это растение, вскоре (я цитирую, как он мне рассказывал) «вернулась рыба, вернулась птица, вернулась вода в озера». Вот таким чудодейственным создала природа это растение. Самое удивительное, что ученые ИЦиГ СО РАН смогли адаптировать мискантус к нашим, сибирским условиям.

 
— Вера Владимировна, но ведь о мискантусе известно испокон веков. Его полезные свойства сегодня используются за рубежом. В чем же для нас заключается его инновационность?
— На самом деле, он растет во многих странах мира. В том числе в России. Замечу, что за рубежом вывели генетически модифицированные сорта мискантуса, которые используются для определенных целей. Нам нужна была информация по его переработке. Но ее мы нигде не нашли.

 
Поэтому мы пошли своим путем. Изучая химический состав, разобрали растение на стебель и лист, выяснили, что целлюлоза в основном находится в стебле, а не в листе. Оказалось, что лигнина в нашем мискантусе находится до 20 процентов, и не меньше. Обнаружили также, что плантация мискантуса с годами дает все больше урожая, в котором содержание целлюлозы тоже возрастает. За пять лет наблюдений содержание этого компонента по Кюршнеру выросло до 53,6 процента. Для нас это оказалось большой неожиданностью.

 
После изучения химического состава мы приступили к переработке мискантуса с целью получения из него целлюлозы, но сразу исключали использование серо- и хлорсодержащих реактивов. Поскольку мы понимали, что наши способы должны быть как можно больше адаптированы к будущему производству, то разработанные способы апробировали на стандартном технологическом оборудовании, имевшемся в ИПХЭТ СО РАН. Так у нас появился гидротропный способ получения целлюлозы из мискантуса. Он заключается в использовании пищевой добавки (консерванта) — бензоата натрия, насыщенный раствор которого растворяет лигнин в мискантусе, оголяя целлюлозу. Полученную целлюлозу можно облагородить, даже отбелить. Варочный раствор можно разбавить водой и выделить лигнин. Способ гарантирует получение сразу двух ценных компонентов из мискантуса.

 
— Расскажите, что это за такое вещество — лигнин?
— Лигнин является как бы носителем природы растения, по нему можно определить, что это было за растение. Чем дальше мы углублялись в своих исследованиях, тем больше получали новых знаний. К примеру, если мискантус сначала обработать раствором гидроксида натрия, а затем азотной кислотой, то можно получить целлюлозу, которая будет пригодной в целлюлозно-бумажной промышленности. А если в обратном порядке (так называемый азотнокислый способ), то можно получить целлюлозу, которая по чистоте и другим своим свойствам очень близка к хлопковому волокну.

 
— Вы упомянули об опытно-промышленной установке, которая имеется в ИПХЭТ. Какую роль сыграла она?
— Именно на ней мы апробировали разрабатываемые нами химические процессы. Установка, конечно, не предназначена собственно для мискантуса, но зато универсальная для химических процессов. На ней мы провели процессы получения целлюлозы, чтобы убедиться в надежности разработанных технологий. Это позволило получить образцы в достаточно большом количестве, и мы представили их в другие профильные центры. Например, отправили в Северный Арктический федеральный университет имени М. В. Ломоносова в город Архангельск. Там ее исследовали, изготовили лабораторные образцы бумаги, сделали мишени и испытали на прострел. Полученные результаты сравнили с бумагой, которую получали из Германии. Оказалось, что целлюлоза из мискантуса очень похожа на целлюлозу для мишеней, которые Россия перестала получать в связи с санкциями.

 
— Вас вдохновил этот результат?
— Не то слово! В наш адрес поступило электронное письмо с запросом поставить по десять тонн нашей целлюлозы в месяц.

 
Конечно, мы не могли ответить на это письмо согласием, потому что не имели соответствующей установки и требуемого количества сырья. Второй продукт, который привлек очень большое внимание, — целлюлоза, полученная азотнокислым способом, которую мы сравнили с арбитражной хлопковой целлюлозой Бийского химического комбината. Оказалось, что целлюлоза из мискантуса уступает хлопковой целлюлозе, но, тем не менее, по степени полимеризации она достаточно близка к самой используемой из марок хлопковой целлюлозы.

 
Работы, проведенные в 2010—2018 годах, позволили нам объявить о том, что мискантус может быть альтернативным источником хлопка. Но работы должны быть продолжены, чтобы эти знания поднять на уровень экономики страны.

 
Мы запатентовали способ получения нитратов целлюлозы. Основные результаты опубликовали в рейтинговых журналах, защитили три кандидатские диссертации, тем самым доказали, что мискантус может стать альтернативой природному хлопку.

 
Нам удалось довести эту работу до уровня признания.

 
— Вера Владимировна, как дальше должна развиваться ваша технология? 
— Думаем о Проекте полного цикла, о большой работе — от выращивания до высокотехнологичных продуктов. Мы дали название проекту: «Научные и технологические основы биорефайнинга мискантуса».

 
Сейчас разрабатывается «Комплексная программа развития Сибирского федерального округа», в рамках этой программы ИПХЭТ СО РАН объявил о возможности создания отдела с преобразованием в самостоятельный Институт прикладной биотехнологии. Из целевых установок мискантус заявлен как один из перспективных, с которым мы готовы работать.

 
— Вроде сделано так много, но пока что очевидных результатов не видно. Когда их можно ждать? 
— Нет заводов, перерабатывающих мискантус? К нам постоянно идут обращения с реальных заводов, желающих получать целлюлозу из нашего мискантуса и преобразовывать ее в готовую продукцию. Просят разработать технологию, адаптированную к их конкретному оборудованию. Я считаю, что мы можем браться за эти задачи, но в альянсе с еще другими отраслевыми институтами. Обеспечение сырьем этих заводов — это задача ИЦиГ СО РАН и ЦСБС СО РАН в Сибири. Как стало понятно на «Технопроме-2018», в европейской и центральной частях России растениеводы также активно работают.

 
— Говоря о хлопке, вы упомянули про санкции. Как вы считаете, могут ли они стать тем самым катализатором, который сдвинет с мертвой точки этот процесс в сторону практической реализации? 
— Конечно. Но нужно начать с малого. С тех же бумажных мишеней, которые сегодня очень востребованы нашими Вооруженными силами и спортсменами. Для этого не нужны миллионы тонн сырья и не надо строить завод-гигант. Это первое, что можно было бы сделать. А для замены хлопка в промышленных масштабах еще нужно будет поработать. Нужны опытно-промышленные установки в качестве переходного звена к заводу. Работая в 2012—2016 годах в рамках технологического проекта «Технологическое оборудование для комплексной переработки растительного сырья в целлюлозосодержащие продукты и исходные компоненты для химического синтеза и биотопливо», мы получили от государства некоторое оборудование. И очень благодарны за такую возможность. Но на запуск оборудования у нас денег не хватило, поэтому на сегодняшний день запустили только его часть. С полным запуском наши возможности будут еще больше.

 
— У вас есть апробированные технологии. Реально ли ждать, что наконец-то государство пойдет вам навстречу и построит пусть для начала экспериментальный завод по производству и переработке мискантуса?
— Новый завод вряд ли кто будет строить. Как считает Сергей Михайлович Воинский, необходимо встроиться в какое-то действующее производство.

 
Мискантус — это новый для России вид целлюлозосодержащего сырья. В тот день, когда его зарегистрировали под наименованием «Сорановский», появилась надежда, что он станет для нашей страны новым видом растения для развития инновационных технологий, которых пока в мире нет. Мы в России сделали эту работу первыми.

 

Похожие новости

  • 15/03/2018

    Сибирские ученые используют шелуху овса для получения этилена

    ​В России ежегодно производится около 3,5 млн тонн этилена. Он является сырьем для изготовления ряда веществ и материалов — полиэтилена и пластмассы, резины и уксусной кислоты, антифриза и автомобильных покрышек.
    632
  • 09/02/2017

    Вячеслав Молодин: каждый год приносит нам удивительные открытия

    Присуждение Демидовской премии за 2016 год выдающемуся археологу, заместителю директора Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН академику Вячеславу Молодину (Новосибирск) можно считать вполне закономерным: будущие лауреаты выбираются коллегами-экспертами по совокупности достижений, а у Вячеслава Ивановича только научных работ более 1400, в том числе 62 монографии (включая коллективные), опубликованные не только в России - добрая сотня трудов переведена и издана в 20 странах Европы, Азии и Америки.
    1251
  • 11/05/2016

    Станция юных натуралистов: на пути к научным открытиям

    ​Показывать бесконечный мир возможностей еще в школьном возрасте —отличительная черта дополнительного образования в новосибирском Академгородке. В этом году исполняется 50 лет «Станции юных натуралистов», объединению, которое помогло определиться с будущей профессией многим поколениям детей.
    1863
  • 10/07/2018

    Академик Владимир Шумный: «Мы работали, стараясь не оглядываться на трудности»

    ​В июньские дни, когда ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» праздновал свой очередной день рождения, ряд его сотрудников были отмечены наградами и почетными грамотами. В списке награжденных был и академик РАН Владимир Шумный.
    265
  • 19/04/2016

    Николай Лащинский: Сибирь выполняет функции планетарного масштаба

    ​В США почему-то считают, что земли за Уралом достались нашей стране по чистому недоразумению, и готовы исправить эту "несправедливость". Сделать сибирские просторы, недра, леса и прочее "достоянием всего мира".
    1615
  • 07/06/2016

    Академик Александр Асеев: что мешает движению нашей науки

    На днях в Новосибирске откроется Международный форум технологического развития “Технопром-2016”. Среди основных вопросов - новые горизонты развития российской науки и реализация ее разработок в российской промышленности.
    1844
  • 06/06/2018

    Анна Стекленева: экологическое воспитание – труд относительно немногочисленных энтузиастов

    В новосибирском Академгородке работает масса уникальных научных групп и лабораторий. Причем не все из них заняты фундаментальными исследованиями, есть и те, что решают задачи вполне себе прикладного характера, но от того не теряющие своей актуальности.
    255
  • 22/09/2016

    Будущее Академии наук зависит от нее самой

    ​В ходе общего собрания Сибирского отделения РАН в середине сентября состоялась дискуссия о положении дел в науке и ее отдельных направлениях. Академики и члены-корреспонденты РАН обсудили широкий круг вопросов, начиная от постановки целей в научной сфере и заканчивая сотрудничеством в рамках конкретных проектов.
    1490
  • 06/08/2015

    Алексей Логвинский, исполнительный директор фонда "Научно-технологический парк Новосибирского Академгородка": судьба резидента в наших руках

    ​​Мы уже рассказывали о технопарках Москвы и Минска. Сегодня представляем самый успешный из российских технопарков - Новосибирский академпарк. - Алексей Леонидович, а чего все так носятся с технопарками? Вот в Советском Союзе их не было, но уровень науки, технологий, например, в той же «оборонке» был ого-го.
    1238
  • 15/12/2016

    2,4 га будут переданы сотрудникам 30-ти институтов Сибирского отделения РАН

    ​В Новосибирской области на территории Академгородка, одного из важнейших научных центров России, к 2021 году будут построены три многоквартирных жилых дома для 311 работников 30 институтов Сибирского отделения Российской академии наук, являющихся участниками жилищно-строительного кооператива "Бозон".
    1832