В настоящее время в России нет производства целлюлозы для химической промышленности. Поэтому для производства вспомогательных систем космических ракет, систем катапультирования летчиков, взрыво-технических работ при строительстве тоннелей и каналов, а также для производства пластмасс, лаков, краскок и эмалей используют нитроцеллюлозу из-за рубежа.
– Традиционные схемы переработки древесной целлюлозы, которые применяют в мировой практике, предусматривают стадии удаления лигнина и отбелки. Для этого используют взрыво- и пожароопасный диоксид хлора, который нельзя транспортировать, поэтому для его производства строят специальные цеха. Мы предложили технологию, которая не требует высокого давления и сложного оборудования. Она соответствует современным требованиям экономики и экологии, – рассказывает профессор кафедры технологии полимерных материалов, порохов Пермского Политеха, доктор технических наук Фирдавес Хакимова.
Исследователи впервые получили сырье высокого качества для химической переработки из небеленой целлюлозы, которую сейчас применяют в производстве бумаги. Они использовали для удаления лигнина экологичный реагент – пероксид водорода, а для отбелки – безопасный хлорит натрия. При этом способе, в отличие от традиционных, целлюлоза не разрушается. Кроме того, упрощенное оборудование работает без давления.
– Наша технология не затрагивает сложнейшего этапа получения целлюлозы на производстве – процесса варки древесины. Разработка поможет достичь двойного импортозамещения: хлопковое сырье можно будет заменить древесным, и в России появится отечественная целлюлоза для химической переработки, – считает ученый.
Кроме того, разработанный способ позволяет сократить потребление древесины.
Разработчики провели серию исследований, чтобы оценить экологичность технологии. Для этого они использовали образцы небеленой целлюлозы: жесткой бисульфитной с высоким содержанием лигнина и мягкой сульфитной с невысокой долей этого вещества. Ученые провели отбелку и облагораживание по авторским технологиям. Бисульфитную целлюлозу обработали по ECF-технологии (Elemental Chlorine Free), применяя два окислительных отбеливающих реагента, а сульфитную – по TCF-технологии (Total Chlorine Free) с использованием одного окислителя. По словам разработчиков, качество образцов соответствует принятым нормам в отношении целлюлозы для пороха, а экологические характеристики сточных вод после биологической очистки отвечают требованиям Европейского Союза.
Разработка химиков Пермского Политеха соответствует приоритетным направлениям «Химические технологии» и «Экология и безопасность» Пермского НОЦ «Рациональное недропользование».
Результаты исследования разработчики опубликовали в журнале «Химия растительного сырья» (в печати, 2022), на технологию получен патент.
