CC BY
1
ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНЫ ЛЕСНОГО ДЕЛА FORESTRY TECHNOLOGIES AND MACHINES
Научная статья УДК 630*678
https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2023.2.62
Прогнозирование времени биодеструкции лигноуглеводных материалов на основе недревесного растительного сырья
А. В. Артёмов м, А. С. Ершова, В. Г. Бурындин
Уральский государственный лесотехнический университет,
Российская Федерация, 620100, Екатеринбург, Сибирский тракт, 37 artemovav@m.usfeu.ru н
Введение. Материалы и изделия на основе растительного сырья из-за особенности своего химического строения подвержены деструкции в естественных условиях. Такая особенность позволяет получать данные материалы с возможностью и способностью к биоразложению. Однако для убедительного доказательства возможности отнесения данных материалов к биоразлагаемым необходимо проведение дополнительных исследований по определению продолжительности сроков деструкции. Цель исследования — прогнозирование сроков биодеструкции пластика без добавления связующего (ПБС) на основе растительного (недревесного) сырья. Объекты и методы исследования. Объектом исследования выбран ПБС на основе шелухи пшеницы, полученный методом плоского горячего прессования в закрытых пресс-формах. Прогнозирование осуществлялось с помощью экстраполяции скорости изменения свойств материала (прочности при изгибе) при естественной (20 °С) и повышенной (50 °С) температуре. Оценка биоразлагаемости осуществлялась по изменению массы исследуемого пластика при экспозиции в почвогрунте. Результаты и обсуждение. Установлены зависимости изменения прочности при изгибе ПБС при нормальных (комнатной температуре) и экстремальных (повышенной температуре) условиях испытаний на биоразложение. По экспериментальным данным определена энергия активации процесса биодеструкции исследуемого материала. Предположено на основании значений энергии активации, что деструкция ПБС происходит за счёт протекания гидролиза и разложения химических соединений исходного лигноцеллюлозосодержащего сырья, преимущественно гемицеллюлоз. Спрогнозированы возможные сроки биоразлагаемости изучаемого ПБС. Заключение. Прогнозируемые сроки биоразлагаемости в реальных условиях при минимальной среднегодовой температуре составят до 3,8 года и при максимальной среднегодовой температуре до 0,03 года. С учётом среднегодовой температуры по России средние сроки биоразлагаемости ПБС составили 1,7 года. Полученные прогнозируемые сроки биодеструкции ПБС на основе растительного (недревесного) сырья не учитывают природные явления (активность ультрафиолета, вид и количество осадков, влажность воздуха), сезонные циклы (тёплые и холодные периоды), а также происхождение, тип почв и период их биологической активности.
Ключевые слова: пластики; шелуха пшеницы; ускоренные испытания; биодеструкция; прогнозирование
Введение. При хранении и эксплуата- и недревесного растительного происхожде-
ции материалов на основе лигноцеллюлозо- ния) на них оказывается комплексное воз-
содержащего сырья (как древесного, так действие различных факторов (физического,
© Артёмов А. В., Ершова А. С., Бурындин В. Г., 2023.
Для цитирования: Артёмов А. В., Ершова А. С., Бурындин В. Г. Прогнозирование времени биодеструкции лигноуглеводных материалов на основе недревесного растительного сырья // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер: Лес. Экология. Природопользование. 2023. № 2 (58). С. 62-76. https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2023.2.62
химического и биологического внешнего происхождения) окружающей среды. Свойства данных материалов под внешними воздействиями изменяются и эти изменения обусловливаются как первоначальным состоянием данных материалов, так и величиной и сочетанием действующих внешних факторов.
Закономерности изменения физикохимических и эксплуатационных свойств материала во времени позволяют прогнозировать их эксплуатационные сроки [1-3].
С целью увеличения продолжительности эксплуатации древесных материалов и изделий на их основе были проведены разнообразные исследования [4 - 7]. На основании полученных результатов исследований были предложены различные способы повышения физико-механических свойств данных материалов. Предлагается использование в качестве сырья различных пород древесины, изменение формы и размеров частиц, применение ряда химических модифицирующих добавок, подбор технологических режимов получения и проч.
Интерес представляют проблемы кондиционирования лигноуглеводных древесных пластиков (ЛУДП), получаемых путём прессования плит из древесных частиц без добавления связующих веществ [8 - 10]. Физико-механические свойства ЛУДП существенно изменяются в течение первых 30 - 45 суток со дня их изготовления при их хранении в комнатных условиях. Утверждается, что данные изменения свойств ЛУДП зависят от исходного сырья (порода древесины, размер частиц) и условий кондиционирования (температурно-влажностный режим).
Было установлено [8 - 10], что прочность при изгибе ЛУДП из хвойных пород древесины имеет тенденцию к резкому увеличению, которое через некоторое время замедляется и стабилизируется. При этом влагосодержание пластиков снижается, а прочность материала повышается непропорционально уменьшению влажности. При кондиционировании из пластика удаляются вода и легколетучие продукты (органические кислоты, аммиак, фурфурол и др.).
У ЛУДП из древесных частиц лиственных пород (осина, берёза) при кондиционировании изменение свойств не установлено. Высказывается предположение, что процессы полимеризации и поликонденсации, приводящие к образованию пластика из этого сырья, завершаются непосредственно в процессе прессования [9].
В другой работе [10] утверждается, что чем больше пентозанов в исходном пресссырье, тем выше прочность пластиков без связующих - пьезотермопластиков (ПТП). Так, например, ПТП на основе лиственной древесины (берёза, осина) имеют более высокие физико-механические свойства, чем ПТП на основе хвойных пород (ель, сосна).
В период кондиционирования ЛУДП на основе мелкой фракции древесных частиц демонстрируют способность к наибольшему наращиванию прочности при изгибе, чем пластики из пресс-сырья крупных фракций [10]. Значительное увеличение прочности в комнатных условиях кондиционирования при температуре 25 °С и относительной влажности воздуха 60 - 65 % наблюдается у пластиков на основе стружки лиственницы
(рис. 1) [8].
Рис. 1. Зависимость прочности при изгибе и влажности ЛУДП из лиственничной стружки от продолжительности кондиционирования Fig. 1. Dependence of the bending strength and humidity of lignocarbon wood plastic (LCWP) based on larch wood chips on the duration of conditioning
На основании анализа рис. 1 следует, что прочность при изгибе за 45 суток кондиционирования возрастает на 142 %. За данное время влажность пластика уменьшилась на 65 % с 20,4 до 7,7 %о. Исходная влажность пресс-сырья перед прессованием была равной 22 %. Наибольший рост прочности происходит в первые пять суток с 12,7 до 23,3 МПа (при этом снижение влажности составляет 40 %). Наблюдается снижение и плотности материала. За 45 суток плотность уменьшилась на 9,6 %.
Из приведённых выше данных следует, что определять физико-механические свойства пластиков без добавления связующих (ПБС) через 24 ч., как это рекомендуется для пластиков с применением синтетического или минерального связующего, нерационально. Это необходимо делать через пять суток или после проведения ускоренных испытаний [12-15].
Ускоренные испытания широко используются с целью прогнозирования долговечности полимерных и композиционных материалов. Метод ускоренного теплового старения основан на определении по скорости изменения изучаемых свойств материала при повышенной температуре (экстремальных, жёстких условиях) при экстраполировании изменения аналогичных свойств материала при нормальной температуре [16].
Получение ПБС возможно только путём пьезотермической обработки в герметизированном пространстве различных видов лигноцеллюлозосодержащего сырья древесного и недревесного растительного происхождения [7, 10]. Такое сырьё для ПБС, как древесная стружка и опилки, фитомасса растительных остатков однолетних растений, шелуха и плодовые оболочки злаков и проч. относятся к материалам, подвергающимся деструкции путём гидролиза и микробно-ферментативным способом [17-19].
Использование древесины, обладающей собственной природной стойкостью к воздействию микроорганизмов и дерево-
разрушающих грибов, позволяет получать материалы на её основе с увеличенной прочностью, биостойкостью и долговечностью [20, 21]. Так, например, для материалов на основе древесины лиственницы (фанера, LVL-брус и проч.) определена константа разложения и теоретическое время полуразложения образцов под воздействием грибов Coniophora putearia и Gloeophyllum sepiarium при помощи экспериментально полученных величин убыли массы [22].
В работах [23, 24] указано, что морфологические макро- и микропризнаки биологической деструкции и разрушения в активном грунте были наиболее выражены у образцов ПБС на основе шелухи проса и пшеницы. Для данных ПБС характерные изменения были выявлены по всей ширине и глубине материала. У образцов на основе сосновых древесных опилок были выявлены преимущественно только краевые и поверхностные изменения.
Исходя из анализа [25, 26] существующих испытаний материалов на грибостойкость, визуальная оценка степени обрастания материала и контроль физикомеханических параметров являются бескомпромиссными критериями определения степени поражения изделий грибами. Авторы приходят к выводу, что данные критерии недостаточно глубоки и дают неадекватную оценку. В настоящее время необходимо осуществлять комплекс исследований с целью улучшения старых унифицированных методов оценки биостойкости различных материалов.
Основная причина старения композиционных материалов на основе древесного и растительного пресс-сырья - термоокислительная деструкция макромолекул полимера, связующего или наполнителя. Протекание данной химической реакции происходит по цепному механизму, и скорость такой реакции экспоненциально зависит от температуры. Поэтому для прогнозирования сроков биодеградации ПБС необходимо определять энергию активации.
Таким образом, цель исследования -оценка биоразлагаемости ПБС на основе недревесного растительного сырья в условиях экстремального старения для установления закономерностей с целью прогноза сроков биоразлагаемости данных материалов в ускоренных и в естественных условиях.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1) получить образцы ПБС на основе шелухи пшеницы и определить их физико-механические свойства;
2) определить изменение физикомеханических свойств в условиях естественных и повышенных температур;
3) установить константу скорости реакции и определить энергию активации процесса биодеструкции ПБС;
4) спрогнозировать возможные сроки биодеструкции данных материалов по отношению к почвогрунту.
Объекты и методы. В качестве изучаемого пресс-сырья для получения ПБС на основе недревесного растительного происхождения была принята плодовая оболочка пшеницы (шелуха в виде аграрных отходов, которые подвергались дополнительной обработке - промывке, измельчению и фракционированию). Размер исследуемой фракции пресс-сырья составил 0,4 -1,5 мм. Исходная влажность пресс-сырья составляла 6 %.
Для проводимого исследования изготовлялись образцы-диски ПБС диаметром 90 мм и толщиной 3 мм в закрытых прессформах методом компрессионного горячего прессования.
Условия изготовления ПБС принимались следующие: давление прессования -40 МПа, температура прессования - 170 °С, продолжительность прессования - 10 мин., продолжительность охлаждения под давлением - 10 мин., продолжительность кондиционирования - 24 ч.
Перед началом испытаний на биоразложение у образцов ПБС были определены физико-механические свойства
(контроль). Испытания образцов на физи-
ко-механические свойства проводились по аккредитованным методикам (ГОСТ 46482014 (ISO 178:2010)) и на поверенном оборудовании (разрывная машина марки «РМ-5-1»).
Испытания на биоразложение осуществлялись по отношению к почвогрунту. В качестве почвогрунта был принят грунт для рассады (ТУ 0392-001-59264059-03).
Оценка степени биоразлагаемости ПБС проводилась по изменению показателей массы образцов и прочности при изгибе. Для испытаний на биоразлагаемость из полученных образцов-дисков подготавливались образцы в виде полосок шириной 20 мм. Исследуемые образцы-полоски помещались в контейнер с грунтом на глубину от 5 см в горизонтальном положении.
Порядок выполнения исследования был принят следующий:
1. Исследование биоразлагаемости ПБС в комнатных условиях
Время выдержки образцов в грунте при комнатной температуре (20±2 °С) и влажности грунта 60±2 % составило 30 сут. Через 7, 14, 21, 30 сут. образцы извлекались из грунта, промывались и высушивались при комнатной температуре 24 ч. У высушенных образцов определялись масса и прочность при изгибе.
2. Исследование биоразлагаемости ПБС в экстремальных условиях (при повышенной температуре)
Контейнер с грунтом и образцами в виде полосок шириной 20 мм помещался в термошкаф, который предварительно был разогрет до температуры 50±2 °С, которая поддерживалась на протяжении всего времени эксперимента.
После выдержки (0,5, 1, 3 и 5 ч.) образцы изымались из грунта, промывались и высушивались при комнатной температуре 24 ч. Далее у образцов определялась масса и прочность при изгибе.
3. Прогнозирование возможных сроков биоразлагаемости ПБС
Продолжительность деструкции материала Треал (время реакции разложения, протекающее до момента достижения ма-
териалом предельного значения эксплуатационного свойства) в реальных условиях деструкции вычисляется по формуле [16]:
т
иск
реал
Еа_ I _1 . е R I Тис
1
Т
(1)
где: Тиск, Тиск - время и температуры в условиях ускоренных экстремальных испытаний, ч., К; Треал, Тэкв - время и температуры в реальных условиях эксплуатации, ч., К; Еа - энергия активации процесса разложения (деструкции), Дж/моль.
С целью учёта внешних факторов были приняты следующие варианты определения времени деструкции материала Треал.
- аналитический (вариант № 1) - с учётом возможных изменений исходных свойств контрольных образцов и определение степени изменения этих свойств с помощью литературных допущений: предельная остаточная величина прочности при изгибе от исходной величины прочности при изгибе контрольных образцов принималась 80-90 % [16];
- экспериментальный (вариант № 2) -без учёта влияния возможных изменений исходных свойств контрольных образцов и определение степени изменения этих свойств экспериментальным путём: значение прочности при изгибе, при котором наблюдается её снижение при выдержке в почвогрунте, осуществляется путём экстраполяции линейной функции зависимости «прочность при изгибе - время выдержки».
Определение энергии активации допускается по известным константам скорости реакции при двух разных температурах по формуле [27]:
E
a
RT ■ г) |n
T - г
k2
V
(2)
где R - универсальная газовая постоянная. R=8,31, Дж/моль; Ti, Т2 - абсолютные температуры, К; ki, к.2 - константы скорости реакции при температуре Т.
Для определения константы скорости реакции необходимо знать кинетику реакций, происходящих в процессе деструкции ПБС. Кинетический порядок реакции определяется графическим методом, который заключается в построении графиков зависимости различных функций прочности при изгибе от времени и определении, для какой из них зависимость выражается более прямой линией.
На основе экспериментальных данных выполняются графические зависимости, с помощью которых определяется порядок реакции и константы скорости реакции с последующим расчётом энергии активации процесса разложения (деструкции) материала.
Результаты и обсуждение. Результаты испытаний (после проверки на грубые промахи по Q-критерию [28]) на физикомеханические свойства исходных образцов ПБС составляют:
- плотность - 1165 кг/м3;
- модуль упругости при изгибе -1181,9 МПа.
Модуль упругости при изгибе (по прогибу диска-образца) является косвенным показателем физико-механических свойств полученных материалов, по величине которого можно судить о формировании самого материала и пригодности его к испытаниям [29]. Полученные результаты испытаний по оценке модуля упругости при изгибе показали возможность применимости полученных образцов материала для дальнейших исследований [23].
Результаты испытаний по исследованию изменения эксплуатационных показателей за время выдержки (30 сут.) в почвогрунте образцов на биоразлагаемость при комнатных условиях (Ti=20 °С) представлены в табл. 1.
Зависимости изменения прочности при изгибе от времени выдержки по различным вариантам были аппроксимированы с помощью логарифмической функции (рис. 2).
Таблица 1. Результаты испытания на биоразложение при выдержке в почвогрунте при комнатных условиях (Т1)
Table 1. Results of biodegradation testing through in-soil exposure under room conditions (Tf)
Показатель Контроль Время выдержки, сут.
7 14 21 30
Изменение массы, % +0,04 +41,4 -14,2 -21,8 -21,9
Прочность при изгибе, МПа 8,4 1,1 0,9 0,8 0,3
a)
б)
Рис. 2. Зависимость прочности при изгибе от времени выдержки образцов в почвогрунте при комнатной температуре (20 °С): а) вариант № 1, б) вариант № 2 Fig. 2. Dependence of the bending strength on the sample in-soil exposure time at room temperature (20 °C): a) option 1, b) option 2
По полученным уравнениям зависимостей был выполнен расчёт времени биодеструкции образцов в почвогрунте при комнатной температуре (20 °С). Исходные данные и результаты расчётов представлены в табл. 2.
Таким образом, было определено, что в пределах 107,5...166,8 ч. выдержки образцов в почвогрунте при комнатной темпера-
туре (20 °С) происходит уменьшение прочностных показателей ПБС ниже установленных критериев.
Результаты испытаний по исследованию изменения эксплуатационных свойств за время выдержки (30 сут.) в почвогрунте образцов на биоразлагаемость при повышенной температуре (Т2 = 50 °С) представлены в табл. 3.
Таблица 2. Сроки биодеструкции образцов при выдержке в почвогрунте при комнатных условиях
Table 2. Biodestruction timescales for samples exposed to soil burial under room conditions
Вариант Уравнение зависимости Прочность при изгибе, МПа (критерий оценки) Продолжительность биодеструкции
сут. ч.
1 y = -5,281ln(x) + 17,364 R2 = 0,7793 7,1 6,95 166,8
2 y = -0,494ln(x) + 2,136 R2 = 0,8197 1,4 4,48 107,5
Таблица 3. Результаты испытания на биоразложение при выдержке в почвогрунте при повышенной температуре (Т2)
T able 3. Results of biodegradation testing through in-soil exposure at elevated temperatures (T2)
Показатель Контроль Время выдержки, ч.
0,5 1 3 5
Изменение массы, % +0,03 +54,4 +59,9 +149,1 +193,5
Прочность при изгибе, МПа 8,4 1,1 0,9 0,8 0,3
Для расчёта времени биодеструкции Треал по двум вариантам полученные зависимости были также аппроксимированы с использованием логарифмической функции (рис. 3).
Используя полученные уравнения зависимостей, был выполнен расчёт продолжительности биодеструкции образцов при повышенной температуре (50 °С). Исходные данные и результаты расчётов представлены в табл. 4.
Таким образом, было определено, что в пределах 0,39... 0,53 ч. выдержки образцов
в почвогрунте при повышенной температуре (50 °С) происходит уменьшение прочностных показателей ПБС ниже установленных критериев.
Для расчёта энергии активации процесса биодеструкции материалов на основании экспериментальных данных были построены графические зависимости, с помощью которых определялся порядок реакции и константы скорости реакции (kj и ki). Определение значений порядка реакций представлено в табл. 5.
□
я 8 с V=-2.964ln(x) +4.293
о R2 = 0,6789
0 с \
S “• 4
е з
I2 = х □
1 2 3 4 5 6 Продолжительность выдержки, ч
а)
с ' 2 , , .
О 10 \
2
Ё °-6 ' О _
а ' у = -0,461п(х) + 1,0066
R2 =0,9745
5 1 2 3 4 5 6 Продолжительность выдержки, сут
б)
Рис. 3. Зависимость прочности при изгибе от времени выдержки образцов в почвогрунте при повышенной температуре (50 °С): а) вариант № J, б) вариант № 2 Fig. 3. Dependence of the bending strength on the sample in-soil exposure time at elevated temperatures (50 °C): a) option 1, b) option 2
Таблица 4. Сроки биодеструкции образцов при выдержке в почвогрунте при повышенной температуре
Table 4. Biodestruction timescales for samples exposed to soil burial at elevated temperatures
Вариант Уравнение зависимости Прочность при изгибе, МПа (критерий оценки) Продолжительность биодеструкции, ч.
1 y = -2,964ln(x) + 4,293 R2 = 0,6789 7,1 0,39
2 y = -0,46ln(x) + 1,0066 R2 = 0,9745 1,3 0,53
Таблица 5. Результаты расчёта порядка реакции с использованием графического метода
T ab l e 5 . Results of determining the reaction order using the graphical method
Вариант Температура выдержки, °С Уравнение линии тренда Величина достоверности аппроксимации R2 Порядок реакции
1 20 y = -2,5184x + 5E+06 0,5549 0
y = -1,0867x + 1E+06 0,8132 1
y = 1,0825x - 2245,2 0,8413 2
y = 3,7266x - 2E+06 0,673 3
50 y = -238,7x + 4E+06 0,3883 0
y = -138,81x + 1E+06 0,7306 1
y = 165,79x + 325910 0,9852 2
y = 597,24x - 710006 0,9434 3
2 20 y = -0,3871x + 1E+06 0,9337 0
y = -0,6284x + 617927 0,852 1
y = 1,1696x - 168082 0,7726 2
Окончание табл. 5
y = 4,9486x - 4E+06 0,7181 3
50 y = -60,482x + 1E+06 0,8502 0
y = -89,319x + 347178 0,9643 1
y = 156,17x + 454453 0,9916 2
y = 635,19x - 1E+06 0,9449 3
На основании полученных данных было определено, что для варианта расчёта № 1 преобладает реакция второго порядка как для комнатной температуры (R2 = 0,8413), так и для повышенной температуры (R2 = 0,9852). Для варианта № 2 -нулевого и второго порядка соответственно (R2 = 0,9337 и R2 = 0,9916).
Исходя из анализа данных табл. 5, можно сделать выбор общего порядка реакции для последующих расчётов по варианту расчёта № 2 из следующих соображений: при комнатной температуре коэффициент достоверности высокий только для реакций 0 порядка, а для повышенной температуры уравнения с высокой достоверностью описывают 0, 1 и 2 порядок реакции (R2 = 0,9643, R2 = 0,9916, R2 = 0,9449
соответственно). С целью соблюдения математического аппарата для дальнейших расчётов по варианту № 2 для расчёта константы скорости принималась реакция 0 порядка.
Для дальнейшего расчёта энергии активации использовались уравнения реакций установленных порядков с целью построения графической зависимости прочности при изгибе от времени (рис. 4).
Исходные данные и результаты расчётов энергии активации Ea представлены в табл. 6.
Используя полученные экспериментальные данные, вычисляется энергия активации (Ea) процесса биоразложения, которая была определена в интервале 132,03...132,55 кДж/моль.
3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0
у = 165,79x + 325910
▲
Продолжительность, сек
2, а
Рис. 4. Изменение прочности при изгибе (а) от времени выдержки для реакций установленного порядка: 1) при температуре 20 °С; 2) при 50 °С; а) вариант № 1, б) вариант № 2 Fig. 4. Changes in bending strength (а) from the exposure time for reactions of the determined order:
1) at a temperature of 20 ° C; 2) at 50 °C; a) option 1, b) option 2
Таблица 6. Исходные данные и результаты расчётов энергии активации
Table 6. Initial data and results of the activation energy calculations
Вариант Температура комнатных условий Тг, К Повышенная температура испытаний Т2, К Константа скорости реакции кг Константа скорости реакции k2 Энергия активации процесса деструкции Ea, Дж/моль
1 293,15 323,15 1,0825 165,79 132 028,25
2 293,15 323,15 -0,3871 -60,482 132 552,26
Таблица 7. Данные для определения сроков деструкции материала в реальных условиях
T ab l e 7 . Data for determining the destruction timescales of the material in real conditions
Вариант Продолжительность деструкции в жёстких условиях Тиск, ч. Температура деструкции в жёстких условиях Тиск, К Реальная температура деструкции Тэкв, К Энергия активации Ес, Дж/моль
1 0,39 323,15 263,85 132 028,25
0,39 323,15 287,35 132 028,25
2 0,53 323,15 263,85 132 552,26
0,53 323,15 287,35 132 552,26
Таблица 8. Расчётные сроки биоразложения ПБС в реальных условиях
T ab l e 8 . Estimated time of PBS biodegradation under real conditions
Вариант Условия Сроки биоразложения
ч. сут. год
1 Минимальная среднегодовая температура 24 453,0 1 018,9 2,79
Максимальная среднегодовая температура 178,0 7,4 0,02
2 Минимальная среднегодовая температура 33 512,1 1 396,3 3,83
Максимальная среднегодовая температура 243,0 10,1 0,03
Реальная температура (ТЖв) окружающей среды, при которой осуществляется биоразложение ПБС, была принята по минимальной (Норильск -9,3 °С) и
максимальной (Сочи +14,2 °С) среднегодовой температуре на территории РФ в соответствии с данными СП 131.13330.2020 «Строительная климатология».
Требуемые данные для расчёта продолжительности сроков деструкции материала в реальных условиях представлены в табл. 7.
Определение сроков деструкции материала Трест в природных (естественных) условиях биоразложения выполнялось по формуле (1). Решая данное уравнение относительно Трест, были определены значения времени биоразложения ПБС в реальных условиях.
Расчётные сроки биодеструкции в естественных (реальных) условиях представлены в табл. 8.
Расчётные сроки биоразложения ПБС по принятым вариантам расчёта времени деструкции материала показали высокую
сходимость между собой. Это объясняется тем, что деструкция материала на основе ПБС в первую очередь обусловлена разрушением внутренних связей без учёта начальных свойств материала и внешних факторов окружающей среды.
Выводы. На основании выполненной работы и полученных результатов можно сделать следующее выводы:
1. Установлено общее снижение массы образцов ПБС по выдержке образцов в почвогрунте за 30 сут. при комнатной температуре (20 °С). В начальные семь сут. наблюдается резкое возрастание массы образцов на 41,4 %. Это можно объяснить тем, что в начальное время выдержки в почвогрунте идёт их интенсивное насыщение избыточной влагой. Такое насыщение материала объясняется наличием преобладающего содержания гидрофильных компонентов в исходном пресс-сырье (преимущественно целлюлозы и пентазанов). В дальнейшем за оставшееся время (от 7 до 30 сут.) уже наблюдается убыль массы образцов вследствие деструкции, вызванной
переизбытком влаги и микрофлорой почвогрунта. Полная убыль массы ПБС за 30 сут. выдержки составила 21,9 %.
Аналогичная картина наблюдается и по показателю прочности при изгибе ПБС: за начальное время выдержки в первые семь сут. отмечается резкое снижение данного показателя (снижение прочности при изгибе составляет 13 %). Далее за последующее время (от 7 до 30 сут.) наблюдается уже равномерное снижение прочности. Это можно объяснить тем, что постепенное насыщение образцов избыточной влагой приводит к набуханию образцов и разрыву в них внутренних связей. Уменьшение прочности при изгибе ПБС связано с содержанием гемицеллюлоз в материале, которые придают данным пластикам относительно высокую пластичность. Полное уменьшение прочности при изгибе за 30 сут. выдержки составило 96 %.
2. За время выдержки образцов в почвогрунте при повышенной температуре (50 °С) наблюдается изменение исследуемых свойств ПБС. За полное время выдержки (5 ч.) образцов наблюдается только увеличение массы - на 194 %. Тенденция возрастания массы ПБС при повышенных температурах аналогична начальной стадии выдержки образцов в почвогрунте при комнатных условиях -наблюдается интенсивное водонасыщение материала. Параллельно происходит резкое снижение прочности при изгибе -на 96 %. За счёт сильного насыщения
пластиков водой происходит набухание и увеличение объёма образцов. Это приводит к нарушению целостности и последующему разрыву внутренних механических и химических связей, обеспечивающих стойкость и прочность материала.
3. Расчётная энергия активации процесса деструкции ПБС близка к интервалу 120-150 кДж/моль, что характерно для химических соединений сырья растительного происхождения, а именно гемицеллюлоз [30-32]. С большой вероятностью можно предположить, что начальная деструкция исследуемых ПБС протекает благодаря гидролизу компонентов материала за счёт разложения существующих связей, а затем благодаря биологической активности почвы.
4. Расчётные сроки биоразложения в реальных условиях при минимальной среднегодовой температуре по стране составляет 2,8...3,8 года и при максимальной среднегодовой температуре - 0,02.0,03 года. Среднее значение из приведённых данных составляет 1,7 года.
5. Расчётные прогнозируемые сроки биодеструкции ПБС на основе недревесного растительного сырья не учитывают природные явления (активность ультрафиолета, вид и количество осадков, влажность воздуха), сезонные циклы (тёплые и холодные периоды), а также происхождение, тип почв и период их биологической активности.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Киселева О. А., Ярцев В. П. О сроке службы древесностружечных плит // Жилищное строительство. 2003. № 10. С. 24-25.
2. Тепловое старение изделий на основе древесных композиционных материалов / Т. С. Выдрина, А. В. Артёмов, В. Г. Дедюхин и др. // Химия растительного сырья. 2007. № 2. С. 101-106.
3. Мамонтов С. А., Ярцев В. П., Монасты-рев П. В. Искусственное и естественное старение древесно-волокнистого композита // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2017. № 1 (367). С. 95-101.
4. Угрюмов С. А., Федотов А. А., Осетров А. В. Комплексные способы повышения фи-
зико-механических свойств древесно-стружечных плит // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2015. № 1 (25).
С. 34-44.
5. Influence of antipiren on the properties of small density wood plates / V. N. Ermolin, A. V. Namyatov, M. A. Bayandin et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: Reshetnev Readings 2018, Krasnoyarsk, 11-15 november 2018. Krasnoyarsk: Institute of Physics Publishing, 2020. Vol. 848. P. 012014. DOI: 10.1088/1757-899X/822/1/012014
6. Исследование влияния стабилизаторов на свойства карбамидоформальдегидного связующего и
фанеры ФК / А. А. Федотов, Т. Н. Вахнина, А. А. Ти-тунин и др. // Лесотехнический журнал. 2020. Т. 10. № 1 (37). С. 136-143. DOI: 10.34220/issn.2222-
7962/2020.1/14
7. Biostability of binder-free wood and plant plastics protected with antiseptics / V.G. Buryndin, А^. Artyemov, А^. Savinovskih et al. // Foods and Raw Materials. 2022. Vol. 10. No 1. Pp. 148-154. DOI: 10.21603/2308-4057-2022-1-148-154
8. Плитные материалы и изделия из древесины и других одревесневевших остатков без добавления связующих / под ред. В. Н. Петри. М.: Лесная промышленность, 1976. 360 с.
9. Петри В. Н., Вахрушева И. А. Лигноугле-водные древесные пластики. М.: Лесная промышленность, 1972. 72 с.
10. Вахрушева И. А., Картошев Н. П., Петри В. Н. Лигноуглеводные пластики из дробленых лесосечных отходов. М.: МПДОП, ЦНИЭТИ, 1965. 25 с.
11. Минин А. Н. Технология пьезотермопластиков. М.: Лесная промышленность, 1965. 296 с.
12. Берсенев А. П. К вопросу о стабильности физико-механических свойств и размеров плит из древесных частиц // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 1965. № 6. С. 115-119.
13. Ярцев В. П., Киселева О. А., Сашин М. А. Прогнозирование прочностной и деформационной работоспособности древесины и древесных композитов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2006. Т. 12. № 1. С. 145-153.
14. Влияние температуры и времени на эксплуатационные свойства древесных пластиков без добавления связующих / В. Г. Бурындин, А. В. Артёмов, А. В. Савиновских и др. // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 1 (37). С. 121-125.
15. Characteristics of aging of wood-fiberboard from the position of ir spectroscopy / A. G. Bulgakov,
S. Mamontov, A. Mamontov et al. // Journal of Applied Engineering Science. 2020. Vol. 18. No 4. Pp. 624-630. DOI: 10.5937/jaes0-29431.
16. Хрулёв В. М., Мартынов К. Я. Долговечность древесностружечных плит. М.: Лесная промышленность, 1977. 168 с.
17. Остроух О. В., Игнатенко А. В., Болтов-ский В. С. Анализ биостойкости древесины и защитных покрытий // Материалы, технологии, инструменты. 2012. Т. 17. № 4. С. 43-47.
18. Pekhtasheva E. L., Zaikov G. E. Biodegradation mechanism of some polymers // Key Engineering Materials, Vol. 1: Current State of the Art on Novel Materials, 2014. Pp. 277-313. DOI: 10.1201/b16588
19. Satyanarayana K. G., Arizaga G. G. C, Wy-pych F. Biodegradable composites based on lignocel-lulosic fibers - an overview // Progress in Polymer Science. 2009. Vol. 34. Iss. 9. Pp. 982-1021.
20. Исследование физико-механических свойств пластиков без связующих на основе лиственницы / А. В. Артёмов, В. Г. Бурындин, А. В. Савиновских и
др. // Деревообрабатывающая промышленность. 2021. № 2. С. 77-85.
21. The decay resistance and durability of wood and wood products from larch (LARIX SIBIRICA) / V. A. Soloviev, M. A. Chubinsky, A. N. Chubinsky et al. // Mycology and Phytopathology. 2019. Vol. 53. No 3. P. 156-161. DOI: 10.1134/S0026364819030061
22. Чубинский М. А. Кинетика разложения древесины лиственницы дереворазрушающими грибами // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 13-15 апреля 2016 года / Под. ред. В. М. Гедьо. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С. М. Кирова, 2016. С. 187-190.
23. Plastics: physical-and-mechanical properties
and biodegradable potential / V. Glukhikh, P. Buryndin, A. Artyemov et al. // Foods and Raw Materials. 2020. Vol. 8. No 1. Pp. 149-154. DOI: 10.21603/2308-4057-2020-1-149-154
24. Растительные пластики на основе шелухи проса / А. С. Ершова, А. В. Савиновских, А. А. Васильева и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2020. № 3 (47). С. 39-48. DOI: 10.25686/2306-2827.2020.3.39
25. Рыкунова М. Д., Карнаухова М. Д., Криво-
шапов А. А. К вопросу о существующих способах оценки грибостойкости строительных композитов // Образование. Наука. Производство: Материалы X Международного молодежного форума с международным участием, Белгород, 01-15 октября 2018 года. Белгород: Белгородский государственный
технологический университет им. В. Г. Шухова, 2018. С. 522-527.
26. Анализ методов оценки биостойкости промышленных материалов (критерии, подходы) / Д. В. Кряжев, В. Ф. Смирнов, О. Н. Смирнова и др. // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2013. № 2 (1). С. 118-124.
27. Попов А. А. Биоразлагаемые полимерные композиции на основе полиолефинов // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2021. Т. 63, № 6. С. 384-399. DOI: 10.31857/S2308112021060092
28. Просвирников Д. Б., Сафин Р. Р., КозловР. Р. Математическое моделирование процесса непрерывной паровзрывной обработки древесины с предварительной пропиткой в присутствии катализатора // Деревообрабатывающая промышленность. 2020. № 2. С. 70-86.
29. Артёмов А. В., Савиновских А. В., Бурындин В. Г. Модуль упругости при изгибе как показатель физико-механических свойств древесных пластиков без добавления связующих // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 1 (49). С. 67-71. DOI: 10.18324/2077-5415-2021-1-67-71
30. Лоскутов С. Р, Шапченкова О. А., Анискина А. А. Термический анализ древесины основных лесообразующих пород средней Сибири //
Сибирский лесной журнал. 2015. № 6. С. 17-30. DOI: 10.15372/SJFS20150602
31. Закономерности образования растительных пластиков на основе шелухи пшеницы без добавления связующих / А. В. Савиновских, В. Г. Бурындин,
О. В. Стоянов и др. // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 13. С. 231-233.
32. Применение методов термогравиметрических исследований и лазерной дифракции для анализа результатов механоактивации технического гидролизного лигнина / А. В. Александров, Т. Н. Александрова, А. В. Афанасова и др. // Хвойные бореальной зоны. 2018. Т. 36. № 4. С. 375-381.
Статья поступила в редакцию 16.05.2023; одобрена после рецензирования 30.05.2023;
принята к публикации 05.06.2023.
Информация об авторах
АРТЁМОВ Артём Вячеславович - кандидат технических наук, доцент кафедры технологий целлюлозно-бумажных производств и переработки полимеров, Уральский государственный лесотехнический университет. Область научных интересов - переработка растительного и древесного сырья, получение композиционных материалов. Автор 98 научных публикаций. ORCID: https://orcid.org/0000-0001 -6994-0154
ЕРШОВА Анна Сергеевна - старший преподаватель кафедры технологий целлюлознобумажных производств и переработки полимеров, Уральский государственный лесотехнический университет. Область научных интересов - химическая переработка растительного сырья, получение материалов на их основе. Автор 12 научных публикаций. ORCID: https:// orcid.org/0000-0001-6248-0028
БУРЫНДИН Виктор Гаврилович - доктор технических наук, профессор кафедры технологий целлюлозно-бумажных производств и переработки полимеров, Уральский государственный лесотехнический университет. Область научных интересов - закономерности формирования пластика без синтетических связующих на основе сырья древесного и сельскохозяйственного происхождения. Автор 118 научных публикаций. ORCID: https:// orcid.org/0000-0001-6900-3435
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Scientific article UDC 630*678
https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2023.2.62
Prediction of the Biodegradation Time of Lignocarbon Materials Based on Non-Wood
Plant Raw Materials
A. V. Artyomov A. S. Ershova, V. G. Burundin
Ural State Forest Engineering University,
37, Siberian Tract, Yekaterinburg, 620100, Russian Federation artemovav@m.usfeu.ru H
ABSTRACT
Introduction. Materials and products based on plant raw materials are subject to destruction under natural conditions due to the peculiarities of their chemical structure. This feature allows obtaining the materials with the potential and capacity for biodegradation. However, in order to convincingly prove the possibility of classifying these materials as biodegradable, additional studies are needed to determine the timeframes for destruction. The goal of the study is to predict the timescales for biodestruction of plastics without resins (PWR) based on vegetable (non-wood) raw materials. Objects and methods. The object of the study was wheat husk based PWR obtained by the method offlat hot pressing in closed molds. Prediction was performed through extrapolation of the rate of change in the properties of the material (bending strength) at a natural temperature (20°C) and an elevated temperature (50°C). Biodegradability was assessed by the mass loss of the studied plastic samples during their in-soil exposure. Results and discussion. Dependences in PWR bending strength changes under normal (room temperature) and extreme (elevated temperature) conditions of the biodegradation tests were found. According to the experimental data, the activation energy of the biodegradation process of the studied material was determined. Based on the activation energy values, the study suggests that PWR destruction occurs due to hydrolysis and decomposition of existing bonds of the lignocellulose-based raw materials, mainly hemicelluloses. Probable biodegradation timeframes for PWR under study were predicted. Conclusion. In real conditions, the predicted biodegradation times will be up to 3.8 years at the minimum average annual temperature and up to 0.03 years at the maximum average annual temperature. Given the average annual temperature in Russia, the average biodegradability timeframe of PWR was 1.7 years. The obtained predicted biodegradation times for PBS based on plant (non-wood) raw materials do not take into account natural phenomena (ultraviolet activity, type and amount of precipitation, air humidity), seasonal cycles (warm and cold periods), as well as the origin and type of soil and the period of their biological activity.
Keywords: plastics; wheat husks; accelerated testing; biodestruction; forecasting
REFERENCES
1. Kiseleva О. А., Yartsev V. P. O sroke sluzhby drevesno-struzhechnykh plit [On the Durability of Chipboards]. Zhilishchnoe stroitelstvo [House Building]. 2003. № 10. Pp. 24-25. (In Russ.).
2. Vydrina T. S., Artemov A. V., Dedyuhin V. G. Teplovoe starenie izdelij na osnove drevesnyh kompozicionnyh materialov [Thermal Aging of Products Based on Wood Composite Materials]. Khimija rastitel’nogo syr’ja [Chemistry of Plant Raw Material]. 2007. № 2. Pp. 101-106. (In Russ.).
3. Mamontov S. A., Yartsev V. P., Monastyrev P. V. Iskusstvennoe i estestvennoe starenie drevesnovoloknisto-go kompozita [An Artificial and Natural Aging of Wood-Fiber Composite]. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Tekhnologiya tekstil’noj promyshlennosti [Proceedings of Higher Educational Institutions. Textile Industry Technology]. 2017. № 1(367). Pp. 95-101. (In Russ.).
4. Ugryumov S. A., Fedotov A. A., Osetrov A. V. Kompleksnye sposoby povysheniya fiziko-mekha-nicheskih svojstv drevesno-struzhechnyh plit [Comprehensive Methods for Improvement of Physical and Mechanical Properties of Particle Boards]. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Seriya: Les. Ekologiya. Prirodopol'zo-vanie [Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management]. 2015. № 1 (25). Pp. 34-44. (In Russ.)
5. Ermolin V. N., Namyatov A. V., Bayandin M. A. Influence of antipiren on the properties of small density wood plates. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: Reshetnev Readings 2018, Krasnoyarsk, 11-15 November 2018. Krasnoyarsk: Institute of Physics Publishing, 2020. P. 012014. DOI: 10.1088/1757-899X/822/1/012014
6. Fedotov A. A., Vahnina T. N., Titunin A. A., et al. Issledovanie vliyaniya stabilizatorov na svojstva karbamidoformal'degidnogo svyazuyushchego i fanery FK [Study of the Influence of Stabilizers on the Properties of Carbamide For-Maldehyde Binder and FC Plywood]. Lesotekhnicheskij zhurnal [Forestry Engineering Journal]. 2020. Vol. 10. № 1 (37). Pp. 136-143. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2020.1/14 (In Russ.).
7. Buryndin V. G., Artyemov А. V., Savinov-skih А. V. Biostability of binder-free wood and plant plastics protected with antiseptics. Foods and Raw Materials. 2022. Vol. 10. No 1. Pp. 148-154. DOI: 10.21603/2308-4057-2022-1-148-154
8. Plitnye materialy i izdeliya iz drevesiny i od-revesnevshikh rastitel'nykh ostatkov bez dobavleniya svyazuyushchikh [Plate Materials and Other Woody Plant Residues Without Addition of Binders]. Pod red. V. N. Petri [Ed.by V. N. Petri]. Moscow: Lesnaya promyshlennost', 1976. 360 p. (In Russ.).
9. Petri V. N., Vahrusheva I. A. Lignouglevodnye drevesnye plastiki [Lignocarbon Wood Plastics]. Moscow: Lesnaya promyshlennost', 1972, 72 p. (In Russ.).
10. Vahrusheva I. A., Kartoshev N. P., Petri V. N. Lignouglevodnye plastiki iz droblennyh lesosechnyh othodov [Lignocarbon Plastics from Crushed Logging Waste]. Moscow: MPDOP, CNIETI, 1965. 25 p. (In Russ.).
11. Minin A. N. Tekhnologiya p'ezotermoplas-tikov [Piezothermoplastics Technology]. Moscow: Lesnaya promyshlennost', 1965. 296 p. (In Russ.).
12. Bersenyov A. P. K voprosu o stabil'nosti fizi-ko-mekhanicheskih svojstv i razmerov plit iz dre-vesnyh chastic [On the Issue of Stability of Physical and Mechanical Properties and Dimensions of Wood Particle Boards]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Lesnoi zhurnal [Bulletin of Higher Educational Institutions. Russian Forestry Journal]. 1965. № 6. Pp. 115-120. (In Russ.).
13. Yartsev V. P., Kiseleva O. A., Sashin M. A. Prognozirovanie prochnostnoj i deformacionnoj raboto-sposobnosti drevesiny i drevesnyh kompozitov [Prediction of Strength and Deformation Performance of Wood and Wood Composites]. Vestnik Tambovskogo gosu-darstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Transactions of the Tambov State Technical University]. 2006. Vol. 12. № 1. Pp. 145-153. (In Russ.).
14. Buryndin V. G., Artyomov A. V., Savinov-skih A.V., et al. Vliyanie temperatury i vremeni na ekspluatacionnye svojstva drevesnyh plastikov bez dobavleniya svyazuyushchih [The Influence of Temperature and Time on the Performance Properties of Wood Plastics without Using Resins]. Sistemy. Meto-dy. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies]. 2018. № 1 (37). Pp. 121-125. (In Russ.).
15. Bulgakov A. G., Mamontov S., Mamontov A., et al. Characteristics of aging of wood-fiberboard from the position of IR spectroscopy. Journal of Applied Engineering Science. 2020. Vol. 18. No 4. Pp. 624-630. DOI: 10.5937/jaes0-29431
16. Hrulyov V. M., Martynov K. Ya. Dolgovech-nost' drevesnostruzhechnyh plit [Durability of Particle Boards]. Moscow: Lesnaya promyshlennost', 1977. 168 p. (In Russ.).
17. Ostroukh O. V., Ignatenko A. V., Boltovsky V. S. Analiz biostojkosti drevesiny i zashchitnyh pokrytij [Analysis of Biostability of Wood and Protective Covers]. Materialy, tekhnologii, instrumenty [Materials, Technologies, Tools]. 2012. T. 17. №4. Pp. 43-47. (In Russ.).
18. Pekhtasheva E. L., Zaikov G. E. Biodegradation mechanism of some polymers. In book: Key Engineering Materials. Volume 1: Current State of the Art on Novel Materials. 2014. Pp. 277-313. DOI: 10.1201/b16588
19. Satyanarayana K. G., Arizaga G. G. C., Wy-pych F. Biodegradable composites based on lignocel-lulosic fibers - An overview. Progress in Polymer Science. 2009. Vol. 34. Iss. 9. Pp. 982-1021.
20. Artyomov A. V., Buryndin V.G., Savinov-skih A. V., et al. Issledovanie fiziko-mekhanicheskih svojstv plastikov bez svyazuyushchih na osnove listvennicy [Study of Physical and Mechanical Properties of Plastics without Resins Based on Larch]. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost' [Woodworking Industry]. 2021. № 2. Pp. 77-85. (In Russ.).
21. Soloviev V. A., Chubinsky M. A., Chubin-sky A. N., et al. The decay resistance and durability of wood and wood products from larch (Larix sibirica). Mycology and Phytopathology. 2019. Vol. 53. No 3. Pp. 156-161. DOI: 10.1134/S0026364819030061
22. Chubinsky M. A. Kinetika razlozheniya dre-
vesiny listvennicy derevorazrushayushchimi gribami [Kinetics of Decomposition of Larch Wood by Wood-Destroying Fungi]. Lesa Rossii: politika, promyshlennost’, nauka, obrazovanie: materialy nauchno-
tekhnicheskoj konferencii; 13—15 aprelya 2016 goda; Sankt-Peterburg. Pod. red. V. M. Ged'o [Forests of Russia: Policy, Industry, Science, Education: Proceedings of the Scientific and Technical Conference; 13-15 April 2016; St. Petersburg; Ed. by V. M. Gedyo]. Sankt-Peterburg: St. Petersburg State Forest University Publ., 2016. Pp. 187-190. (In Russ.).
23. Glukhikh V., Buryndin P., Artyemov A., et al. Plastics: physical-and-mechanical properties and biodegradable potential. Foods and Raw Materials. 2020. Vol. 8. No 1. Pp. 149-154. DOI: 10.21603/2308-4057-2020-1-149-154
24. Ershova A. S., Savinovskikh A. V., Vasi-
leva A. A., et al. Rastitel'nye plastiki na osnove sheluhi prosa [Plant-Based Plastics on Pearl Millet Husks]. Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnolog-icheskogo universiteta. Seriya: Les. Ekologiya. Pri-rodopol'zovanie [Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management]. 2020. No. 3 (47). Pp. 39-48. DOI:
https://doi.org/10.25686/2306-2827.2020.3.39 (In Russ.).
25. Rykunova M. D., Karnauhova M. D., Krivos-hapov A. A. K voprosu o sushchestvuyushchih sposo-bah ocenki gribostojkosti stroitel'nyh kompozitov
[On the Question of Existing Methods for Assessing the Fungus Resistance of Building Composites]. Obra-zovanie. Nauka. Proizvodstvo: Materialy X Mezhdu-narodnogo molodezhnogo foruma s mezhdunarodnym uchastiem; 01—15 oktyabrya 2018 goda, Belgorod [Education. Science. Production: Proceedings of the X International Youth Forum with international participation; 1-15 October 2018, Belgorod]. Belgorod: Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, 2018. Pp. 522-527. (In Russ.).
26. Kryazhev D. V., Smirnov V. F., Smirnova O. N., et al. Analiz metodov ocenki biostojkosti promyshlen-nyh materialov (kriterii, podhody) [Methods of Testing Industrial Materials for Bioresistance (an Analysis of Criteria and Approaches)]. Vestnik Nizhego-rodskogo universiteta im. N.I. Lobachevskogo [Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod]. 2013. № 2-1. Pp. 118-124. (In Russ.).
27. Popov A. A. Biorazlagaemye polimernye kom-pozicii na osnove poliolefinov [Biodegradable Polymer Compositions Based on Polyolefins]. Vysokomole-kulyarnye soedineniya. Seriya A [High-molecular Compounds. Series A]. 2021. Vol. 63. № 6. Pp. 384-399. DOI: 10.31857/S2308112021060092 (In Russ.).
28. Prosvirnikov D. B., Safin R. R., Kozlov R. R. Matematicheskoe modelirovanie processa nepreryvnoj parovzryvnoj obrabotki drevesiny s predvaritel'noj propitkoj v prisutstvii katalizatora [Mathematical Modeling of the Continuous Steam Explosive Processing of Wood with Preliminary Impregnation in the Presence of the Catalyst]. Derevoobrabativaushaya promishlennost’ [Woodworking Industry]. 2020. № 2. Pp. 70-86. (In Russ.).
29. Artyomov A. V., Savinovskikh A. V., Buryn-din V.G. Modul' uprugosti pri izgibe kak pokazatel' fiziko-mekhanicheskih svojstv drevesnyh plastikov bez dobavleniya svyazuyushchih [Flexural Modulus as an Indicator of Physical and Mechanical Properties of Wood Plastics without the Addition of Binders]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies]. 2021. № 1 (49). Pp. 67-71. DOI: 10.18324/2077-5415-2021-1-67-71 (In Russ.).
30. Loskutov S. R., Shapchenkova O. A., Anis-
kina A. A. Termicheskij analiz drevesiny osnovnyh lesoobrazuyushchih porod srednej Sibiri [Thermal Analysis of Wood of the Main Tree Species of Central Siberia]. Sibirskij lesnoj zhurnal [Siberian Journal of Forest Science]. 2015. № 6. Pp. 17-30. DOI:
10.15372/SJFS20150602 (In Russ.).
31. Savinovskih A. V., Buryndin V. G., Stoya-nov O. V., et al. Zakonomernosti obrazovaniya rastitel'n-yh plastikov na osnove sheluhi pshenicy bez dobavleniya svyazuyushchih [Regularities of the Formation of Plant Plastics Based on Wheat Husk without the Addition of Binders/ Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo uni-versiteta [Herald of Kazan Technological University]. 2014. Vol. 17. № 13. Pp. 231-233. (In Russ.)
32. Aleksandrov A. V., Aleksandrova T. N., Afanasova A. V., et al. Primenenie metodov termogravi-metricheskih issledovanij i lazernoj difrakcii dlya analiza rezul'tatov mekhanoaktivacii tekhnicheskogo gidro-liznogo lignina [Using Methods of Thermographic Researches and Laser Diffraction for the Analysis of the Results of Mehanoactivation of the Technical Hydrolysis Lignin]. Hvojnye boreal'noj zony [Conifers of the Boreal Area]. 2018. Vol. 36. № 4. Pp. 375-381. (In Russ.)
The article was submitted 16.05.2023; approved after reviewing 30.05.2023;
accepted for publication 05.06.2023
For citation: Artyomov A. V., Ershova A. S., Burundin V. G. Prediction of the Biodegradation Time of Lignocarbon Materials Based on Non-Wood Plant Raw Materials Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management. 2023. № 2 (58). Pp. 62-76. (In Russ.).
https://doi.org/10.25686/2306-2827.2023.2.62
Information about the authors
Artyom V. Artyomov - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Technologies for Pulp and Paper Production and Polymer Processing, Ural State Forest Engineering University. Research interests - processing of plant and wood raw materials, production of composite materials. Author of 98 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6994-0154
Anna S. Ershova - Senior lecturer, Department of Technologies for Pulp and Paper Production and Polymer Processing, Ural State Forest Engineering University. Research interests - chemical processing of plant raw materials, obtaining materials based on them. Author of 12 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6248-0028
Viktor G. Burundin - Doctor of Technical Sciences, Professor at the Department of Technologies for Pulp and Paper Production and Polymer Processing, Ural State Forest Engineering University. Research interests - patterns of formation of plastic without synthetic resins based on raw materials of wood and agricultural origin. Author of 118 scientific publications. ORCID: http s://orcid.org/0000-0001-6900-3435
Contribution of the authors: All authors made equal contributions to the paper preparation.
The authors declare that they have no conflict of interest.
All authors read and approved the final manuscript.
