Алтайский Краевой Инновационный Банк Данных
Министерство экономического развития Алтайского края
Управление инновационного развития и кластерной политики 
Алтайский Центр
Кластерного Развития
Инновации

Разработка способов получения целлюлозы и продуктов ее химической модификации из отходов переработки злаков

Отношение к критическим технологиям:
-


Контактная информация

Название организации
Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН


ФИО руководителя организации
Сысолятин Сергей Викторович


Юридический адрес
659322, Россия, Алтайский край, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1


Почтовый адрес
659322, Россия, Алтайский край, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1


ФИО руководителя проекта:
Ильясов Сергей Гаврилович


Аннотация проекта

Постановка и описание научной или научно-технической проблемы, решаемой в рамках Проекта
В связи с сокращением доступного целлюлозосодержащего сырья (отсутствие хлопка и сокращение производства целлюлозы из древесины) разработка новых способов получения целлюлозы для технической химии (химической модификации) из доступного недревесного сырья (отходов переработки злаковых культур) является актуальной темой. Целью проводимой работы является разработка способов получения технической, химически чистой целлюлозы недревесного происхождения и продуктов ее химической модификации из отходов переработки злаков.


Современное состояние исследований в данной области науки, сравнение ожидаемых результатов с мировым
Известно значительное количество методов химической переработки целлюлозосодержащего сырья, в том числе недревесного, которые по типу реагента делятся на щелочные, кислотные и нейтральные. В промышленности внедрены щелочной, так называемый сульфатный метод варки (раствор смеси едкого натра и сульфида натрия) и кислотный – сульфитный способ, в котором варочным реагентом является раствор сернистой кислоты, содержащей бисульфит кальция или магния. Применяемые ныне методы являются экологически неблагоприятными, создают трудно решаемые проблемы на очистных сооружениях. Поэтому новые способы получения целлюлозы для технической химии (химической модификации) из доступного недревесного сырья (отходов переработки злаков) должны избежать указанных недостатков и обеспечить высокое качество целевой целлюлозы. Новые способы получения целлюлозы из отходов злаков включают в себя щелочную делигнификацию, обработку азотной кислотой, комбинацию указанных способов, нейтральный метод – гидротропную делигнификацию, отбелку перекисью водорода в щелочной среде в стандартном оборудовании, а также не исключают безреагентные способы получения волокнистых продуктов в специальном оборудовании: реакторе высокого давления и роторно-пульсационном аппарате. В ходе выполнении данного проекта проведены исследования по разработке различных способов получения технической, химически чистой целлюлозы из соломы и плодовых оболочек злаков, наработаны образцы целевых продуктов, определены основные качественные показатели. Проведены наработки партий целлюлозы из плодовых оболочек овса на опытно-промышленной установке в ИПХЭТ СО РАН с анализом технологических параметров и оценки качества целевого продукта. Полученные результаты использованы для подготовки материала с целью оформления технических условий и технологической инструкции на целлюлозу техническую и химически чистую из плодовых оболочек овса. Проведены исследования по разработке способов получения КМЦ, МЦ и НЦ из технической и химически чистой целлюлозы плодовых оболочек злаков. Определение основных качественных и количественных показателей полученных эфиров целлюлозы позволило обосновать возможность получения продуктов химической модификации целлюлозы из отходов переработки злаков.


Новизна подхода в решении обозначенной проблемы
Новизна заключается в рассмотрении отходов переработки злаков (соломы и плодовых оболочек) в качестве перспективного целлюлозосодержащего сырья, а также способов извлечения целевой целлюлозы для дальнейшей химической этерификации с получением спектра эфиров целлюлозы.


Описание области применения результатов научно-исследовательской работы
Область применения результатов научно-исследовательской работы включает в себя техническую химию, производство красок, лаков, порохов, сверхпрочных строительных клеющих материалов, пищевую и медицинскую промышленность.


Имеющийся у коллектива научный задел по предлагаемому проекту, полученные ранее результаты, разработ
Научный задел по предлагаемому проекту обоснован участием коллектива в 18 научно-исследовательских проектах без претензий заказчиков к выполнению работы, наличие охранных документов (патента № 2299091, опубликовано 20.05.2007 Бюл. № 14), наличие 12 публикаций за последние 3 года по теме проекта в ВАКовских журналах, участие в 3-х грантах, в т.ч. в «Гранте для государственной поддержки ведущих научных школ РФ НШ-4267. 2008.3» и в гранте на «Стипендию Президента РФ» руководителю проекта Ильясову С.Г.


Перечень основных публикаций и публичных выступлений, в которых отражены достигнутые результаты научно-исследовательских работ по проекту
-


Перечень международных, федеральных, региональных и муниципальных конкурсов, в которых проект был признан победителем
-


Текущая стадия разработки проекта
Научно-исследовательская работа


Патентная чистота научно-технического задела, его защищенность
Поданы заявки на патенты


Тип научно-исследовательской работы
Поисковые проблемно-ориентированные исследования


Описание основных ожидаемых научных результатов
Проведены исследования по разработке различных способов получения целлюлозы из отходов переработки злаков (щелочной делигнификации, гидротропной варки, азотнокислого способа, комбинированных способов получения). Установлено, что солома и плодовые оболочки злаков, несмотря на невысокое содержание нативной целлюлозы не более 50 %, являются перспективными видами целлюлозосодержащего сырья, ежегодный урожай которого только в Алтайском крае составляет порядка 8 млн т. Проведена наработка укрупненной партии целлюлозы из плодовых оболочек овса азотнокислым способом на опытно-промышленной установке ИПХЭТ СО РАН с использованием стандартного технологического оборудования. Установлена зависимость качества технической целлюлозы от технологических параметров, в частности, от концентрации разбавленной азотной кислоты в процессе варки. Проведены исследования по разработке способов получения востребованных эфиров: карбоксиметилцеллюлозы и метилцеллюлозы из технической и химически чистой целлюлозы плодовых оболочек злаков, определены основные качественные и количественные показатели простых эфиров целлюлозы, впервые полученных из нетрадиционного целлюлозосодержащего сырья. Впервые получены нитраты целлюлозы из плодовых оболочек злаков, определены зависимости качества нитроцеллюлозы от условий синтеза. На основании представленных выше выводов обоснована возможность получения целевой целлюлозы и продуктов ее химической модификации из отходов переработки злаков.


Ожидаемая научная, научно-техническая продукция
Наработаны лабораторные и опытно-промышленные образцы целлюлозы из отходов переработки злаков (соломы и плодовых оболочек), охарактеризованы их свойства, получены из этих образцов различные эфиры целлюлозы: карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза и нитраты целлюлозы. Поданы 2 заявки на изобретение, опубликованы 13 печатных трудов, из них 5 – в журналах, рекомендованных ВАК, сделано 4 публичных выступления на научных конференциях.


Срок реализации Проекта (месяцев)
3


Необходимый объем финансирования (тыс. руб.)
150


Ключевые слова

-


Графические, презентационные, текстовые и иные материалы к проекту

-