Пермские ученые придумали, как бумажную целлюлозу «превратить» в мягкую
Целлюлоза после химической обработки используется в различных областях: автомобильной, кожевенной, косметической промышленности, изготовлении лаков, краски, эмали и грунтовки. Для этих целей традиционно использовали хлопковую и древесную «мягкую» (с низким содержанием лигнина) целлюлозу. Но производить первую невыгодно, а вторую прекратили изготавливать еще во времена распада СССР, поэтому теперь привозят из-за границы. Сегодня в нашей стране активно изготавливают древесную «жесткую» целлюлозу для бумаги и картона. Ученые Пермского Политеха предложили способ обработки, после которой такое сырье можно будет применять и в химическом производстве. Это поможет решить проблему импортозамещения.
Статья опубликована в журнале «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации» за 2024 год. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Целлюлоза — это основной компонент клеточных стенок растений, который состоит из длинных цепочек, образованных молекулами глюкозы, и является самым распространенным полимером в природе. Она составляет около 50% массы древесины и входит в состав многих волокнистых растительных объектов.
Нитрование – отдельный вид обработки азотной кислотой, благодаря которой целлюлоза приобретает строго определенные специфические свойства. Для нитрования применяется волокнистый материал, который отличается высоким содержанием альфа-целлюлозы (длинные молекулы). Чем выше процент этого компонента, тем меньше примесей и больше химическая чистота сырья. Такую целлюлозу после химической обработки можно использовать в космической (ракетное топливо), пластмассовой промышленности, кинопроизводстве (кинопленка) и так далее.
Сегодня в России из древесины вырабатывается только «жесткая» целлюлоза с высоким выходом и большой долей лигнина (6–7%) – вещества, которое склеивает волокна в древесине. Его надо удалять, так как оно затрудняет процесс химической переработки и ухудшает качество продукта. Если убрать большое количество лигнина, получится «мягкое» волокнистое сырье, однако его выхода будет меньше, то есть выработка «жесткой» целлюлозы экономически выгоднее и целесообразнее.
В отличие от хлопковой и «мягкой» древесной целлюлозы, для производства бумаги «жесткая» может содержать в себе различные примеси. А вот чтобы использовать ее для нитрования, потребуется тщательная обработка химическими реагентами в несколько стадий – отбелка и облагораживание. Ранее никто не пробовал использовать ее в таких целях.
Обычно для отбелки применяют молекулярный хлор и гипохлориты, которые загрязняют окружающую среду, а также озон и кислород, которые требуют сложного оборудования. Ученые Пермского Политеха создали новую технологию отбелки древесной целлюлозы. Она экологически безопаснее традиционных способов и позволяет применять стандартную «бумажную» целлюлозу для химической переработки.
– Наш метод предполагает использование всего двух окислительных реагентов: пероксида водорода и хлорита натрия. Они не только обладают меньшей токсичностью, чем типичные, но и позволяют максимально очистить «жесткую» целлюлозу для использования в химических целях. Чтобы проверить нашу схему отбелки, мы использовали в исследованиях «мягкую» (с массовой долей лигнина около 1,5%) лабораторного приготовления и «жесткую» (лигнина около 6%) промышленную еловую целлюлозу, – рассказывает Ольга Носкова, доцент кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ, кандидат технических наук.
– По стандартам чтобы сырье подходило для химической обработки, массовая доля альфа-целлюлозы должна быть не менее 92%, а вязкость 1%-ного раствора целлюлозы – от 30 до 55 миллипаскаль на секунду. После отбелки «жесткого» типа получили первый показатель в 92,6%, а второй – в 50,1 мПа. Соответственно, из «необычной» целлюлозы для химической переработки по нашей технологии удалось получить продукт с показателями качества согласно требованиям к целлюлозе для нитрования и не уступающий по качеству хлопковой целлюлозе. Это значит, что ее можно использовать для изготовления ракетного топлива и прочих ресурсов промышленности, – комментирует Фирдавес Хакимова, профессор кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ.
В результате из «жесткой» целлюлозы получены образцы беленой и облагороженной целлюлозы, по качеству аналогичные целлюлозе для нитрования. Исследование ученых Пермского Политеха будет полезно для изготовления нитрированной целлюлозы, которая находит применение как в производственных и народно-хозяйственных целях, так и в оборонной промышленности.
Telegram 
Дзен 
VK Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Молодежь сегодня проводит часы в онлайн-общении, и их манера речи часто определяется возможностью скрываться за никами. Общение в сети не только помогает оставаться на связи, но и может способствовать распространению травли, троллинга и другой словесной агрессии. Ученые считают, что анонимность усиливает эти явления, снижает самоконтроль и ответственность за свои слова. Исследование экспертов МГППУ выяснило, как анонимность в интернете меняет язык молодых людей. Понимание этих механизмов важно для создания эффективных мер профилактики негативных языковых проявлений.
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Российского квантового центра и МГУ впервые применили оптический подход для работы с прямыми объемными магнитостатическими спиновыми волнами. Им удалось не только возбудить, но и зарегистрировать их с помощью фемтосекундных лазерных импульсов. Новый метод открывает путь к созданию быстрых, энергоэффективных оптомагнонных логических устройств и нанофотонных структур.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно