Ученые Пермского Национального Исследовательского Политехнического Университета (ПНИПУ) разработали и запатентовали способ получения волокнистого полуфабриката (полуцеллюлозы) из берёзовых опилок.
Возможность применения полученного материала для производства бумаги и картона была проверена на производстве. Технология переработки способствует улучшению экономических и экологических показателей работы предприятия, удешевляет процесс производства, позволяет сократить размер ущерба окружающей среде за счет сохранения лесных ресурсов.
Разработка была проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
По словам специалистов, традиционно для получения целлюлозного сырья, применяемого для химической переработки, используют древесину ели или пихты. Но запасы этих деревьев сильно снижены и постепенно истощаются. Поэтому учёные предложили заменить их на берёзу, количество которой не уменьшается уже десятилетия. Но из-за замены сырья приходится менять и способ производства целлюлозного полуфабриката.
Добычу полуцеллюлозы проводили в лабораторных условиях, соответствующих положениям получения полуфабриката на предприятии «Прикамский картон». Сырьем послужили березовые опилки размером 2–5 мм с содержанием кондиционных фракций около 95%. Основные стадии получения полуцеллюлозы в лабораторных условиях были аналогичны производственным: пропитка, варка, горячий размол, промывка, сортирование.
«Режим варки берёзовой древесины отличается от еловой вследствие высокой плотности берёзы, из-за этого её необходимо пропитывать более длительное время. Но поскольку лиственная древесина варится легче хвойной, то в данном случае сокращается продолжительность всего процесса. Изобретение позволяет упростить изготовление целлюлозы для химической переработки благодаря усовершенствованию процесса отбелки и облагораживания для получения качественного целевого продукта. В случае реализации предлагаемой технологии предприятия смогут снизить свои затраты на производство продукции и очистку сточных вод, так как разработанный способ ещё и экологичнее существующих», — рассказала доктор технических наук, профессор кафедры технологии полимерных материалов и порохов Фирдавес Хакимова.
«Оставшиеся после подготовки древесины крупные берёзовые опилки обычно сжигаются или вывозятся в отвал. Мы же использовали их в качестве сырья для производства полуцеллюлозы бумаги и картона в соответствии с технологическими режимами производства «Прикамский картон». Полученный полуфабрикат, усреднённый из пяти образцов, был отправлен для проверки качества на предприятие, где его протестировали и испытали на пригодность к использованию в композиции бумаги и картона», — добавила Хакимова.
«При опытных испытаниях на предприятии лабораторный образец полуцеллюлозы использовался в составе бумаги и картона вместо макулатурной массы. Опыты показали, что волокнистый полуфабрикат из опилок березы получен с показателями качества, соответствующими полуцеллюлозе из технологической щепы, и может быть использован для замены макулатуры в составе бумаги для гофрирования и картона без ухудшения их прочностных характеристик», — прокомментировала кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий Ольга Носкова.
По словам ученых ПНИПУ, утилизация опилок из берёзовой древесины с получением волокнистого полуфабриката для бумаги и картона – эффективный способ повышения комплексности использования древесного сырья.
Полная информация об исследовании опубликована в журнале «Химия. Экология. Урбанистика» за 2022 год.
