17/09/2018 |
В ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН состоялся VI Международный симпозиум имени Бориса Наумовича Уголева, посвященный 50-летию регионального координационного совета по современным проблемам древесиноведения. Несколько десятков ученых из России, Германии, Франции, Италии, Венгрии, Турции и других стран поделились результатами биологических и технических исследований строения и свойств древесины и древесной коры.
Долгие годы древесина считалась преимущественно строительным и поделочным материалом. Сейчас она находит новые сферы применения, например, в генной инженерии, мембранных, квантовых и нанотехнологиях, фотонике. Для России, страны занимающей первое место в мире по площади занятой лесом и второе — по запасам древесины, координация исследований в области наук об этом материале является крайне важной. На симпозиуме, география которого давно вышла за пределы России, ученые из разных стран обсудили широкий круг вопросов, связанных со строением и свойствами, переработкой, вторичным использованием и сертификацией древесины и древесных изделий.
Одна из острых экологических проблем лесной отрасли — отходы на производствах. Стоки воды, включающие скопления коры и остатки древесины, содержат высокие концентрации фенолов. Такие завалы могут и самовозгораться. В то же время, кора хвойных пород по своему химическому составу — уникальное сырье для получения продуктов различного назначения.
Ученые Института леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН использовали кору различных пород для создания сорбентов по очистке сточных вод от тяжелых металлов, красителей и нефтепродуктов. Оказалось, что 1 грамм такого сорбента способен извлекать до 42 миллиграмм загрязняющего вещества. Для этого достаточно модифицировать кору методом фенолформальдегидной поликонденсации в присутствии катализатора. Также исследователи обнаружили, что усовершенствованная кора способна поглощать нефтепродукты в количестве, до 8 раз превышающем собственный вес поглотителя. Кроме того, сорбент обладает плавучестью и может собирать разлитые нефтепродукты с поверхности воды. Наиболее эффективные поглотители нефтепродуктов получены из коры сосны и лиственницы.
Модифицированную кору, насыщенную питательными микро- и макроэлементами можно использовать в качестве добавки в почву при выращивании растений. Благодаря этому повышается плодородие почвы, снижается ее кислотность, выявлена также ростостимулирующая активность такого субстрата. Его можно применять как в больших масштабах, так и в домашних условиях: для теплиц или отсыпки декоративных растений в садах, скверах.
«Использование коры в качестве сырья для получения новых продуктов будет способствовать решению проблемы загрязнения окружающей среды отходами деревообработки, импортозамещению востребованных продуктов, а также организации производства продуктов на экспорт. Стратегия социально-экономического развития Красноярского края до 2020 года предусматривает увеличение доходности с 1 м3 заготавливаемого леса с 65$ до 300$. Для достижения этих целей кора из вторсырья должна превратиться в экономически выгодный ресурс, а её полное использование обеспечит поступление денежных средств в регион», — отметила научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат химических наук Анжелика Семенович.
Неожиданным направлением исследований, которое обсудили на международном симпозиуме, стала возможность упрочнения древесины. Природная древесина по прочности на порядок уступает таким материалам как керамика, углестеклопластик или легированная сталь. Однако после модификации она может оказаться прочнее этих соединений.
«Древесина имеет ажурную конструкцию из клеток и волокон, которую миллионы лет создавала природа и которую мы не можем в точности воспроизвести искусственно. Повысить ее прочность можно двумя способами — увеличить плотность за счет прессования, либо заполнить пустоты жидкими модификаторами, например, синтетическими смолами с последующим отверждением. Так можно добиться прочности близкой к стали или текстолиту», — рассказал профессор Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова доктор технических наук Владимир Шамаев.
Исследователи из Воронежа усовершенствовали второй способ. Для получения прочных конструкций они используют сухую заготовку древесины. Образец пропитывается фенолформальдегидной смолой так чтобы заполнить все пустоты в древесине. При последующем обжиге древесная составляющая выгорает. Далее пустоты заполняют жидким веществом, например, титановым сплавом, жидким стеклопластиком или наноматериалами в гелеобразном состоянии. После отверждения, образец обрабатывают сильными щелочами с последующим центрифугированием. В результате получается ажурная конструкция, соответствующая своим строением дереву. Такой материал будет иметь предел прочности при сжатии вдоль волокон, близкий к прочности титанового сплава, но масса его будет в четыре раза меньше.
Всего за два дня работы конференции было сделано около 50 пленарных, устных и стендовых сообщений. Все материалы доступны на официальном сайте конференции. Наиболее интересные доклады будут опубликованы в специальном выпуске журнала «Сибирский лесной журнал».  |
