Сегодня - 27.10.2020

Красноярские ученые создали новый метод получения целлюлозы

20 апреля 2020
 
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» разработали новый метод получения микрофибриллированной целлюлозы, необходимой при производстве биоразлагаемых материалов, медицинских имплантов и аэрогелей. Предложенный способ является менее энергозатратным и более экологически безопасным, по сравнению с традиционными технологиями, за счет одностадийного процесса выработки высококачественной целлюлозы. Результаты исследования опубликованы в журнале «Химия растительного сырья».
 
 При заготовке и обработке древесины образуется огромное количество отходов в виде опилок и стружки, которые требуют утилизации. Перспективным направлением использования древесных отходов является их химическая переработка в целлюлозу и новые функциональные материалы, в том числе, в микрофибриллированную целлюлозу. В последние годы интерес к такой целлюлозе заметно возрос. Благодаря своим уникальным свойствам — легкости, высокой пористости, нетоксичности, биосовместимости и биоразлагаемости, целлюлоза востребована в производстве аэрогелей, биокомпозитов, биоразлагаемых материалов, медицинских имплантов, создании композиционных армированных материалов на основе полимеров.
 
Традиционно целлюлозу получают путем продолжительного механического измельчения раствор волокон целлюлозы с использованием гомогенизаторов высокого давления, что приводит к однородному состоянию целлюлозы. Затем с помощью шлифовальных машин и автоклавов вырабатывается готовый продукт. Растущий спрос на микрофибриллированный продукт сдерживается из-за основной нерешенной проблемы — высоких энергетических затрат при его получении.
 
Красноярские химики разработали новый экономичный и более экологичный метод получения целлюлозы, который включает четыре основных стадии: удаление лигнина из древесной щепы в среде «уксусная кислота — вода» в присутствии сернокислотного катализатора, кислотный гидролиз, ультразвуковая обработка и лиофильная сушка целлюлозы.
 
«Ключевым моментом в получении микроцеллюлозы из древесины является процесс ее делигнификации, то есть удаления лигнина из древесины. Традиционные методы используют опасные серо- и хлорсодержащие делигнифицирующие реагенты, повышенное давление и большой расход воды. Мы предлагаем новый метод получения целлюлозы с использованием таких «зеленых» окислителей, как пероксид водорода и кислород», — подчеркнула один из авторов исследования старший научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат химических наук Ольга Владимировна Яценкова.
 
В дальнейшем ученые планируют интегрировать процесс делигнификации древесины с процессом предварительной предобработки исходного сырья с целью выделения геммицеллюлоз для максимального использования ценных химических продуктов из древесной биомассы. Также исследователи намерены на стадии гидролиза целлюлозы вместо коррозийно-активной серной кислоты брать экологически безопасные твердые кислотные катализаторы, которые могут применяться повторно.
 
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
 
Поделись с друзьями: 

Система Orphus