Способы переработки древесных отходов

В гидролизной промышленности в течении десятков лет использовали ценную древесину хвойных пород для получения биоэтанола. Сырьевая база по этому виду древесины для многих предприятий сейчас недостаточна. На получение этанола идёт около 40-60% биомассы хвойной древесины, гидролизом которой получают моносахариды для сбраживания. Остальная часть биомассы не используется. Образующиеся отходы (гидролизный лигнин, барда, содержащая несбраживаемые пентозные моносахариды и другие), используются не полностью и наносят вред окружающей среде [3].

С учётом вышесказанного, весьма актуальным является частичная замена сырьевого источника-хвойной древесины на берёзовую [3].

На кафедре технологии лесохимических продуктов, химии древесины и биотехнологии, проводятся исследования по технологической переработке низкосортной древесины берёзы, позволяющие более рационально использовать всю древесную биомассу [3].

В берёзовой древесине содержится достаточно большое количество таких компонентов (в %), как ксиланов- 22…28, целлюлозы- 31…45 и лигнина 19…20, для их экономически выгодной переработки в ксилит, топливный этанол, активные и топливные угли. Особую ценность представляет уникальный состав ксиланов берёзы, наиболее подходящий для производства высококачественного ксилита и экстрактивных веществ [6].

На основании проведённых исследований разрабатываются методы выделения экстрактивных веществ (полипренолов, бетулина, ситостерина и др.) из биомассы дерева, а также способы получения высококачественного ксилита и ксилитно-сорбитного сиропа. Обоснованы режимы пентозного гидролиза берёзовой древесины, способы очистки полученного гидролизата с помощью полиэлектролитов, позволяющих экономить до 50% дорогостоящего сорбента-активированного угля на очистку ксилозных растворов в производстве ксилита [3].

Предлагаемая технология направлена на увеличение степени использования всей биомассы берёзы. При такой схеме переработки (рис.1) могут быть полностью и наиболее эффективно использованы в качестве сырья основные компоненты биомассы дерева: экстрактивные вещества, гемицеллюлозы, целлюлоза и лигни [3].

Древесина будет разделятся на два потока: ветки с листьями или почками, кора и стволовая часть [3].

Предварительное удаление коры и экстрактивных веществ из древесины берёзы даёт возможность получать более высококачественный гидролизат (раствор ксилозы) из гемицеллюлоз облагороженного растительного материала. Раствор ксилозы после дополнительной реагентной очистки будет переработан в ксилит высокой степени чистоты и ксилитно-сорбитный сироп-заменитель глицерина. Непрогидролизованный остаток- целлолигнин, в том же гидролизаппарате будет подвергнут дальнейшей гидролитической переработке для получения гексозного гидролизата. Полученный гексозный гидролизат будет перерабатываться в жидкое топливо. На основе непрогидролизованного остатка-технического лигнина, планируется получать органоминеральные удобрения, активные или топливные угли. Активные угли из берёзы имеют высокую сорбционную способность. Топливные угли из берёзы имеют низкую зольность и будут использоваться в качестве углеродной выгорающей добавки в металлургии [3].

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема комплексной переработки березовой древесины

Активные угли из гидролизного лигнина, полученные в едином технологическом цикле, будут направлены на очистку растворов в ксилитном производстве [3].

Предлагаемая комплексная технология переработки биомассы лиственной древесин будет экологически безопасной и практически безотходной. Она решает экологическую проблему использования таких отходов гидролизных производств, как целлолигнин и лигнин [3].

Пищевой ксилит, полученный из гемицеллюлоз берёзы будет иметь более высокое качество, по сравнению с ксилитом, вырабатываемым из стержней кукурузных початков, прежде всего за счёт уникального состава ксиланов берёзовой древесины, при гидролизе которых в гидролизате образуется меньше глюкозы и больше ксилозы-источника ксилита [3].

Данная технология может быть использована на экстракционных, гидролизных и биохимических заводах России, а получаемые продукты (жидкое биотопливо, ксилит, БАВ, угли, органоминеральные удобрения)-для производства моторного топлива, на фармацевтических, парфюмерно-косметических предприятиях, в медицинской, химической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и энергетике. Её применение позволит, кроме решения ряда технических вопросов, расширить количество рабочих мест, т.е. решить социальные проблемы, и возобновить работу ряда производств (экстракционных и гидролизных заводов). Новую технологию можно использовать на проектируемых предприятиях [3].