Исследован лигнин березы для производства новых материалов

АРХАНГЕЛЬСК, 11 февраля. /ТАСС/. Ученые Северного Арктического федерального университета провели фундаментальное исследование лигнина березы, его результаты помогут использовать соединения, которые являются сейчас отходами производства целлюлозно-бумажной промышленности, например, для 3D-печати. Об этом рассказал ТАСС заместитель директора Центра коллективного пользования научным оборудованием "Арктика" Александр Кожевников.

"Мы изучали лигнины лиственных растений, потому что современная целлюлозно-бумажная промышленность отказывается от хвойной древесины в пользу лиственной. И мы изучали такой лигнин на примере березы. Береза - традиционное сырье для целлюлозно-бумажной промышленности. Лигнины березы более сложные, чем лигнины хвойных растений. Для их переработки, переработки древесины лиственных растений нужны другие подходы. Это первая макро-задача. Вторая макро-задача - это использовать лигнины как сырье для получения других новых продуктов. <...> Чтобы использовать их для получения других новых продуктов, надо точно знать химический состав этих лигнинов", - сказал Кожевников.

Лигнин защищает дерево от физических разрушений, грибка, сухости, излучений, окислительных процессов. Если эти ценные свойства удается сохранить, то лигнин можно использовать для получения биоактивных молекул, таких как антиоксиданты. Он может служить сырьем для производства спирта, биотоплива, биоразлагаемых клеев, как источник энергии в виде пеллет или брикетов. Фенольные соединения лигнина могут быть использованы в производстве пластмасс, смол. Лигнин может быть переработан в наноматериалы, такие как углеродные нанотрубки и графен.

Лигнины березы, малины и другие

Кожевников подчеркнул, что это при разных способах обработки материала получаются разные виды лигнина с разными свойствами. "Это очень важный подход, что мы изучали один вид", - отметил он.

Также ученые сравнили лигнин березы с другими видами растений, например, исследователи выделяли его из стеблей малины и трав. "Раньше было такое мнение, что лигнин - это нерегулярный полимер, хаотично сложенный. Это не совсем так. Хаос, он все-таки в некотором смысле управляемый, потому что мы даже видим структурное различие между видами растений. Например, лигнин ольхи будет отличаться от лигнина березы. <...> Для этого был задействован механизм глубокой математической обработки", - сказал собеседник агентства.

Молекулы лигнина очень сложные, и получаются разные результаты при обработке их разными веществами. "Одно из направлений, которое мы сейчас реализуем, это получение композитов с другими пластиками. Мы разработали нить, которую можно использовать для 3D-печати, и уже получен патент на такую нить, - заметил собеседник агентства. - Была изучена фотодеградация. Пластик становится более устойчив к воздействию солнечного света".

Специалисты ЦКП нашли "мягкий" метод отделения лигнина от целлюлозы, при котором "отход производства" сохраняет ценные свойства: клейкость, термостойкость, антиоксидантность, и может быть использован в производстве биологически активных добавок, наноматериалов и пластмасс. Ученые также разработали классификацию лигнинов по полезности, исходя из того, каким методом была обработана древесина, содержащая его. Результаты были опубликованы в журнале International Journal of Biological Macromolecules.