Учёные Пермского Политеха работают над улучшением качества целлюлозы, полученной по отечественным технологиям. Целлюлоза — это основной компонент для производства бумаги и картона, но её применение не ограничивается этими сферами.
Из целлюлозы делают вискозные и шёлковые нити, высокопрочные волокна, целлофановые плёнки, пластмассы, лаки, бездымный порох, а также изделия медицинского и гигиенического назначения. Около 7% производимой в мире целлюлозы используется для этих целей.
Для производства целлюлозы требуется тщательная механическая и химическая переработка древесины. Для этого используется сложное и дорогостоящее технологическое оборудование. Важно, чтобы предприятия применяли современные и эффективные технологии, которые позволят сэкономить энергию и сырьё, а также значительно уменьшить загрязнение сточных вод, особенно от процесса отбелки целлюлозы.
Учёные Пермского Политеха разработали улучшенную схему этого процесса, которая позволяет получить беленую и облагороженную целлюлозу (для химической переработки) высокого качества с белизной не менее 90%. Это значительно снижает экологический след. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе ПНИПУ.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Химия растительного сырья», выпуск №4 за 2024 год. Работа выполнена в рамках программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030».
Целлюлозу, предназначенную для химической переработки, часто называют растворимой целлюлозой, поскольку в процессе дальнейшей обработки из неё получают растворы, используемые для производства различных волокон и плёнок. Это позволяет применять её для создания широкого спектра продуктов в текстильной, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности.
Однако в России производство такой целлюлозы в промышленных масштабах приостановлено, в то время как в других странах она востребована и пользуется высоким спросом.
В России, богатой лесными ресурсами, возобновление производства древесной целлюлозы для химической переработки является актуальной задачей, поскольку это позволит решить проблему импортозамещения. В настоящее время вместо древесины в стране используют хлопок, а древесные волокнистые продукты часто импортируются. Производство древесной целлюлозы для химической переработки требует совершенствования технологии с целью получения продуктов, которые могут заменить хлопок.
Учёные из Пермского Политехнического университета улучшили ранее разработанную ими оригинальную технологию получения растворимой целлюлозы. Вместо дорогостоящих кислорода, озона и сложных технологий, а также неэкологичного молекулярного хлора, политехники используют более экологичные и технологичные отбеливающие реагенты — пероксид водорода и хлорит натрия.
— Технология включает в себя несколько этапов. Целлюлозу необходимо обработать пероксидом водорода в кислой среде, затем щелочью. Далее производится отбелка: сначала хлоритом натрия, затем проводится горячее щелочное облагораживание и снова отбеливание хлоритом натрия. К целлюлозе для химической переработки предъявляются строгие требования по вязкости в зависимости от её назначения; этот показатель регулируется с помощью гипохлорита натрия. В конце процесса отбелки проводится обработка целлюлозы кислотой, — комментирует доцент кафедры технологии полимерных материалов и порохов ПНИПУ, кандидат технических наук Ольга Носкова.
В нашей схеме мы оптимизировали ступени отбелки и облагораживания целлюлозы, чтобы приблизить показатели качества древесной целлюлозы к качеству целлюлозы из хлопка, сделав процесс более экологичным и эффективным. Для этого в схему добавлен новый этап — повторная отбелка хлоритом натрия. Этот метод практически не разрушает древесные волокна, в то время как при других методах потери волокна значительны.
— Оптимизированная технология производства позволила получить древесную целлюлозу, не уступающую по качеству хлопковой, — рассказывает профессор кафедры технологии полимерных материалов и порохов ПНИПУ, доктор технических наук Фирдавес Хакимова.
Исследователи из Пермского Политеха разработали инновационный метод обработки целлюлозы с применением более безопасных химических веществ. Это открывает новые возможности для возобновления производства целлюлозы в России.
Такой подход не только поможет решить проблему зависимости от импорта, но и значительно снизит негативное влияние на окружающую среду. При этом качество конечного продукта будет соответствовать государственным стандартам.
Кроме того, эту технологию можно легко интегрировать в существующие производственные процессы на уже существующих заводах, что потребует гораздо меньших затрат, чем строительство нового производства.
«Жуковский.Life» запустил спецпроект «На защите Отечества», где рассказывает о достижениях промышленности, культурном коде России, которые формируют независимость государства.