Буквально на днях ученые из Казани разработали эффективную установку для обработки и переработки древесных отходов. Разработка представлена в публикации в журнале «Вестник Казанского технологического университета».
При заготовке леса, производстве досок, изготовлении мебели и т. д. образуется большое количество древесных отходов. Один из перспективных способов их переработки – это взрывной автогидролиз. При использовании этой технологии древесные опилки обрабатываются насыщенным водяным паром. Нагревание гемицеллюлозы приводит к образованию уксусной кислоты, а распад простых сахаров, содержащихся в древесине, ведёт к появлению муравьиной кислоты. Эти вещества, в свою очередь, стимулируют гидролиз высокомолекулярных компонентов древесины. После выдержки в реакторе осуществляется резкое снижение давления, при котором обработанный материал «выстреливается» в приёмник. Градиент давления приводит к мгновенному закипанию воды, содержащейся в древесине, что, в свою очередь, стимулирует её распад на отдельные волокна.
Древесно-волокнистая масса, которую получают с помощью взрывного автогидролиза, используется для производства древесных плит. Для того чтобы содержащуюся в ней целлюлозу можно было использовать в химической промышленности, необходима дополнительная очистка. Сотрудники кафедры переработки древесных материалов Казанского государственного технологического университета разработали установку для комплексной переработки древесины, в которой проводится взрывной автогидролиз и последующее отделение целлюлозы, содержащейся в древесно-волокнистой массе, от сахаров и лигнина.
Очистка целлюлозы происходит в результате двухэтапной экстракции. На первом этапе продукты взрывного автогидролиза смешиваются с подогретой до 90°С смесью воды и этанола. В ней растворяются молекулы сахаров, содержащиеся в древесно-волокнистой массе. Этот раствор сахаров впоследствии может использоваться для производства различных низкомолекулярных веществ, например фурфурола. Древесная масса, очищенная от первого экстрагента, смешивается со вторым – двухпроцентным раствором гидроксида натрия. На этом этапе целлюлоза освобождается от лигнина. Теперь, после промывки и сушки, она сможет применяться для производства глюкозы, левулиновой кислоты и других продуктов.
Как сообщает «Информнаука», авторы описывают технические решения, которые позволили снизить энергопотребление установки. Например, динамическая энергия «выстрела» в момент снижения давления в реакторе используется для дополнительного механического измельчения материала: он продавливается через заострённые сетчатые насадки. Пар, выделившийся на первом этапе экстракции, направляется в загрузочное устройство и прогревает необработанный древесный материал перед его поступлением в установку. Кроме того, взрывной автогидролиз в установке занимает столько же времени, сколько экстракция сахаров и лигнина из обработанной массы, что обеспечивает высокую производительность установки.

Подготовила Ю. Мухтарова