«Зеленая» технология позволит экологично получать химические продукты

Ученые создали «зеленую» технологию получения наноцеллюлоз, ванилина и других ценных химических продуктов из отходов лесопиления. Для переработки они используют такие малотоксичные реагенты как воду, кислород, перекись водорода, уксусную кислоту и этанол. Это позволяет значительно снизить негативное влияние на окружающую среду. Продукты, полученные при помощи новых методов, востребованы во многих областях, включая пищевую, фармацевтическую, химическую промышленность, медицину, синтез новых функциональных полимеров и нанокомпозитов. Результаты исследования опубликованы в журнале Catalysis Today.

При переработке древесины образуется огромное количество отходов: стружек, опилок и других непригодных к дальнейшему применению древесных остатков. Существующие промышленные процессы переработки древесных отходов в моносахара, этанол, фурфурол проводят при высоких температуре и давлении с применением экологически опасных коррозионно-активных реагентов. При этом в качестве неиспользуемого отхода остается лигнин.

Коллектив ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с исследователем из Франции создал экологически безопасные каталитические методы переработки древесины лиственницы. В основе методов — два основных процесса. При перекисном окислении древесины лиственницы в среде «вода — уксусная кислота» в присутствии соли молибдена в качестве катализатора получают микрокристаллическую, микрофибриллированную и нанокристаллическую целлюлозы, моносахара и смеси алифатических и ароматических кислот. При окислении древесины кислородом в водно-щелочной среде в присутствии катализатора гидроксида меди — ванилин и целлюлозу, которую затем превращают в левулиновую кислоту путем кислотно-каталитического гидролиза.

«Используя разработанные процессы каталитического окисления древесины, можно осуществить комплексную переработку всех основных компонентов древесной биомассы в ценные химические продукты. При этом себестоимость получения целевых продуктов ванилина и наноцеллюлоз можно снизить, если одновременно выделять из древесины лиственницы биологически активные вещества с высокой добавленной стоимостью – дигидрокверцетин и арабиногалактан», — рассказал заведующий лабораторией химии природного органического сырья Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН профессор, доктор химических наук Борис Николаевич Кузнецов.

Ученый также отметил, что использование новых альтернативных способов глубокой переработки древесины позволит выпускать продукцию с учетом текущих потребностей рынка. Микрокристаллическая, микрофибриллированная и нанокристаллическая целлюлоза, ванилин, дигидрокверцетин, арабиногалактан, моносахара и органические кислоты востребованы в медицине, химической, фармацевтической, пищевой, косметической и парфюмерной промышленности, при производстве сорбентов и композитных материалов.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (№ 16-13-10326).

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН