🌳Опилки вместо нефти: красноярский катализатор делает растворители, пластик и топливо из мусора

Дерево, солома, отходы льнопроизводства — это лигноцеллюлоза: природный «бетон» из трёх компонентов. Целлюлоза и гемицеллюлозы — это сахарные цепочки (арматура), а лигнин — клей, который держит всё вместе и придаёт жёсткость.
💡Главная мысль работы: вместо того чтобы жечь эти отходы, из них можно делать ценное сырьё для химии — и при этом не качать нефть. Растения уже «бесплатно» вытянули углерод из воздуха, поэтому такое сырьё углерод-нейтральное.

Проблема в том, что лигнин — крепкий нерегулярный полимер, разобрать его на полезные молекулы трудно. Раньше это делали агрессивными кислотами (серной, соляной).

Автор использует другой подход — твёрдый катализатор-«отмычка». Это крошечные наночастицы рутения (благородного металла, ~1 нанометр) на пористой угольной подложке «Сибунит». Катализатор делает две работы сразу: кислотные центры аккуратно разрезают связи в лигнине, а металлический рутений тут же «гасит» получившиеся осколки водородом, чтобы они снова не слиплись в смолу.

❓Что получается на выходе. Из лигнина — метоксифенолы (ароматические молекулы, сырьё для ароматизаторов, антиоксидантов, смол). Из сахарной части — гликоли (этиленгликоль, пропиленгликоль — это антифриз, основа пластиков ПЭТ). И отдельно — чистая целлюлоза, почти как промышленная микрокристаллическая (та, что идёт в таблетки и пищевые добавки как наполнитель). Из одной кучи отходов — сразу три полезных потока.

Цифры впечатляют: катализатор увеличивает выход полезных молекул в 10–17 раз. А «зелёный» растворитель (ГВЛ) получается с выходом до 98% — это почти без потерь. Бонус: катализатор можно использовать много раз подряд, а не выбрасывать.

Автор показал, что точно подобрав «начинку» катализатора (сколько рутения, насколько кислая подложка, какого размера гранулы) и растворитель, можно из дешёвого растительного мусора получать дорогую химию — селективно, многократно и без агрессивных кислот. Это рабочий кирпичик для будущих заводов, которые будут перерабатывать отходы вместо нефти.

🇷🇺Кому это полезно в промышленности
В первую очередь — деревообрабатывающей и сельхозперерабатывающей промышленности (ЦБК, лесопилки, льнозаводы): то, что сейчас идёт в отвал или на сжигание, становится сырьём с добавленной стоимостью. Костра льна здесь особенно интересна — её перерабатывают в больших объёмах, а раньше восстановительное фракционирование на ней никто не делал. Дальше — химическая и нефтехимическая отрасль: метоксифенолы и гликоли сегодня в основном получают из нефти, и биомасса даёт альтернативный источник. Производители растворителей и биотоплив — прямые потребители ГВЛ. Фарма и пищепром — как покупатели чистой микрокристаллической целлюлозы и ГВЛ (он допустим в этих отраслях). И в целом — компании в повестке декарбонизации и «зелёной химии», которым важно заменить ископаемое сырьё возобновляемым.


🎓Сычев Валентин Владимирович, Кандидатская, 1.4.4. - Физическая химия, Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук