CC BY
18
УДК 622.331:622.22
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА
ИЗ ХРАНИЛИЩ
Ю.Я. Симкин, А.И. Лемешевский
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: simkinyurii51@mail.ru
В статье показаны возможности переработки гидролизного лигнина из хранилищ на различные продукты, в том числе на биотопливо высокого качества, способное к использованию в авиации и ракетной технике.
Ключевые слова: гидролизный лигнин, хранилище, каталитический пиролиз, биотопливо
PERSPECTIVE DIRECTIONS OF PROCESSING HYDROLYTIC LIGNIN
FROM STORAGE
Yu. Ya. Simkin, А. I. Lemeshevsky
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: simkinyurii51@mail.ru
The article shows the possibility of processing of hydrolytic lignin from storage to various products, including biofuels of high quality, capable of use in aviation. and missile technology
Keywords: hydrolytic lignin, storage, catalytic pyrolysis, biofuel
Лигнин - это природный трёхмерный полимер, состоящий из фенилпропановых единиц. Его содержание в древесных клетках в зависимости от породы древесины составляет
18-30 %; содержание полисахаридов, с которыми он в большей степени связан в древесине -55-65 % [1]. При глубокой промышленной переработке древесины на этиловый спирт, кормовые дрожжи и другие продукты в процессе гидролиза древесины минеральными солями в раствор в виде сахаров переходят большей частью полисахариды, и удаляется твёрдый остаток - гидролизный лигнин в количестве 320-380 кг на 1тонну абсолютно сухой древесины влажностью 65-75 %. После нарушения связей с компонентами древесины поверхность лигнина содержит большое количество радикалов, которые в процессе подсушки активно вступают в реакцию с кислородом воздуха, что обуславливает лигнину самовоспламеняемость и взрывоопасность. Вывозимый на хранилище гидролизный лигнин представляет собой сложный комплекс, содержащий в расчёте на сухую массу 40-80 % самого лигнина, 15-40 % трудногидролизуемых полисахаридов, смолистых и лигногуминовых веществ 5-20 % и зольных примесей - до 10 %.
Несмотря на то, что было разработано множество технологий по его переработке широкого применения ни одна из них не получила, вследствие. На некоторых заводах гидролизный лигнин сжигался для получения тепловой энергии, направляемой на технологические нужды, хотя из-за больших затрат тепла на подсушку лигнина предприятию такой процесс рентабельности почти не добавлял. В связи с этим на подавляющем большинстве гидролизных заводов в течение десятков лет их существования лигнин вывозился в специально отведённые хранилища (полигоны).
В период существования Советского Союза на его территории действовало более 40 гидролизных заводов. После введения акцизного налога на продукцию гидролизных заводов они почти все были обанкрочены (кроме одного-двух) и закрыты, оставив после себя сотни гектаров,
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2019. Том 2
занятых лигниновыми хранилищами, на каждом из которых было собрано от нескольких десятков до сотен тысяч тонн лигнина. В Красноярском крае остались хранилища лигнина после закрытия Красноярского биохимического и Канского гидролизного заводов, в Хакассии - после Усть-Абаканского, в Иркутской области - после Бирюсинского, Зиминского и Тулунского заводов.
В период хранения на открытых полигонах из лигнина в подземные воды вместе с осадками поступают вредные вещества (серная кислота и её соли, органические кислоты, фенольные соединения и другие). После нарушения связей с компонентами древесины поверхность лигнина содержит большое количество радикалов, которые в процессе подсушки активно вступают в реакцию с кислородом воздуха, что обуславливает лигнину свойства повышенной самовоспламеняемости и взрывоопасности. На хранилищах гидролизного лигнина часто происходят очаговые воспламенения, приводящие к выделениям едкого дыма, содержащего вредные вещества и вызывающего возмущение населения близлежащих населённых пунктов. Большую опасность для проходящих по поверхности полигона людей и домашних животных представляют образующиеся во внутренних слоях полигонов полости от выгорания лигнина, куда уже проваливались и, были случаи, погибали там домашние животные. После исчезновения контроля за состоянием хранилищ лигнина со стороны закрытых гидролизных предприятий проблему загораний гидролизного лигнина местные власти решают от проникновения воздуха вглубь хранилища изолированием его поверхности покрытием слоем золы или глиняной смеси с водой. В настоящее время миллионы тонн гидролизного лигнина, оставшегося на полигонах, после закрытия более, чем 40 гидролизных предприятий, представляют большую экологическую и пожарную опасность.
Вместе с тем, на ряде гидролизных заводов Украины, а также на использовании лигнина хранилища Онежского гидролизного завода налажены производства лигниновых топливных гранул и брикетов, которые успешно реализуются местному населению и поставляются за рубеж. В этом же направлении ведётся работа по переработке хранилища Тулунского гидролизного завода [2,3]. Также гидролизный лигнин с успехом может использоваться в производстве брикетированных восстановителей для металлов и кремния, нитролигнина - понизителя вязкости глинистых растворов, применяемых при бурении скважин, в производстве кирпича и др. керамических изделий (взамен опилок и древесной муки); наполнителя для пластмасс и композиционных материалов, связующее для композиционных материалов, приготовление органических и органо-минеральных удобрений, стуктурообразователей для естественных и искусственных почв, сырье для производства фенола, уксусной и щавелевой кислот, добавка в асфальтобетоны (приготовление лигнино-битумных смесей и пр), производство углей, в т. ч. активированных; сорбенты для очистки городских и промышленных стоков, сорбенты для разлитых нефтепродуктов, сорбенты тяжелых металлов, технологические сорбенты; сорбенты медицинского и ветеринарного назначения ( "Полифепан" и т.п.) [4] .
Наиболее перспективное направление - переработка гидролизного лигнина хранилищ методами каталитического пиролиза [5,6]. Получаемые этими методами жидкие биотопливные продукты вполне могут выступать заменителями таких нефтепродуктов как бензин, мазут, дизтоп-ливо и керосин, который широко используется в качестве топлива в авиации и космической технике.
Библиографические ссылки
1. Холькин Ю. И. Технология гидролизных производств. М.: Лесная пром-сть, 1989.
496 с.
2. Mikhailov A. Peat surface mining methods and equipment selection // Mine Planning and Equipment Selection: Proceedings of the 22nd MPES Conference. Dresden, Germany, 14th-19th October 2013. 2014. XXVII. Vol. 2. P. 1243-1249.
3. Телего А. В. Обоснование проходимости транспортно-тракторного агрегата при разработке органогенного сырья / А. В. Телего, А. В. Михайлов, А. В. Большунов // Записки Горного института. 2014. Т. 209. С. 87-90.
4. Болтовский В. С. Состав гидролизного лигнина из отвалов ОАО «Бобруйский завод биотехнологий» и рациональные направления его использования // Труды БГТУ «Химия, технология органических веществ и биотехнология», Минск, 2014, № 4, С. 105-108.
5. Спицын А. А., Черноморкина Д. В. Технология термохимической конверсии растительной биомассы в жидкие и твердые продукты // Тезисы докладов конф. «Химия и полная переработка биомассы леса» проходившей 14-18 июня в Санкт-Петербурге (Репино) / СПб.:2010 — С. 96-97.
6. Новиков О. Н. Пути глубокой переработки лигина по безотходной технологии. [Электронный ресурс]. URL: http://ecoalfa.ru (дата обращения: 28.03.2019).
© Симкин Ю. Я., Лемешевский А. И., 2019
