Российские учёные разработали новый метод производства целлюлозы

ОАО «Группа „Илим“» совместно с Санкт-Петербургским государственным технологическим университетом растительных полимеров при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации осуществляет проект «Лиственница», призванный найти способ выгодного использования лиственничного сырья для производства целлюлозы.

На Братском филиале ОАО «Группы «Илим» уже начат выпуск целлюлозы по этой инновационной технологии.

Традиционно процесс варки целлюлозы осуществляется так: древесное сырье в виде брёвен, содержащее 45−55% целлюлозы, 25−35% лигнина и 10−30% гемицеллюлоз (нецеллюлозных углеводов), очищают от коры, рубят в древесную щепу и подают в варочный котел (непрерывного или периодического действия). В котел также подается основной варочный реагент, так называемый белый щелок (смесь гидроксида и сульфида натрия). Серия химических реакций переводит содержащиеся в древесине лигнин и частично гемицеллюлозы в растворимую форму, а небеленая целлюлоза (в котлах непрерывного действия) опускается в нижнюю часть котла, где начинается промывка целлюлозы. При промывке образуется черный щелок, в котором содержатся растворившиеся органические вещества древесины и продукты их разрушения (деструкции), а также минеральные компоненты, прежде всего соли натрия и серы. Черный щелок после выпарки направляется на регенерацию. Небеленая целлюлоза после варки поступает в отбельный цех, где обрабатывается оксидом хлора, кислородом (озоном) и другими реагентами, затем тщательно промывается и направляется на обезвоживание и сушку. Готовая продукция отправляется в упаковочный цех, а затем на склад.

Описанная технология соответствует современным производственным стандартам, однако специфика сырьевой базы российской лесоперерабатывающей промышленности делает эту технологию малоэффективной: важнейшая лесообразующая порода России в Сибири и на Дальнем Востоке — лиственница. Процесс варки древесины лиственницы затрудняется ее высокой плотностью (480−520 килограмм на кубический метр) и высоким содержанием в ней водорастворимого компонента — арабиногалактана (5−30%).

Участники проекта «Целлюлоза» установили, что арабиногалактан, затруднявший ранее технологический процесс, содержится в лиственнице не в чистом виде, а в виде аквакомплекса (арабиногалактан — вода). Это позволяет производить его экстракцию в более мягких условиях, чем при основной варке. Были разработаны технологии переработки на серийном оборудовании, позволяющие нивелировать различия в свойствах древесины хвойных пород. Основным технологическим нововведением стала предварительная обработка лиственничной (или смешанной) щепы черным щелоком, позволяющая экстрагировать арабиногалактан и далее использовать его в существующих системах регенерации, а в перспективе — как сырье для крупно- и малотоннажных продуктов.

Этот проект позволит раскрыть потенциал российской лесной промышленности, а особенности лиственничного сырья, прежде считавшиеся недостатком, сделать преимуществами. Производство по этой технологии отличается сниженной себестоимостью, отличным качеством выпускаемой продукции (высокие физико-механические свойства, высокая сорбционная способность). Такое производство, кроме того, более экологично и позволяет направлять древесину на переработку в пропорциях, соответствующих реальным лесным запасам регионов России. Возможен выпуск как целлюлозы для бумаги и картона, так и целлюлозы для химической переработки («растворимой целлюлозы»), рыночная стоимость которой гораздо выше.