Красноярские ученые разработали метод комплексной переработки древесины березы с получением ценных химических веществ: ксилозы, левулиновой кислоты и энтеросорбентов. Это позволяет полностью использовать основные компоненты древесной биомассы и снижает себестоимость полученной продукции. Полученные вещества могут быть использованы в органическом синтезе, медицине и промышленности. Результаты работы опубликованы в журнале Biomass Conversion and Biorefinery.

Древесина – это возобновляемый ресурс, применяющийся не только в строительстве, но и в химической промышленности. Основным направлением химической переработки древесины является получение целлюлозы. Однако древесина содержит и другие ценные химические компоненты, которые остаются в качестве отходов после традиционных методов извлечения целлюлозного компонента.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ впервые создали метод экстракционно-каталитической переработки опилок березы в ценные химические вещества. В результате исследователи получили ксилозу, левулиновую кислоту и энтеросорбенты. При этом полученные энтеросорбенты превосходят по своей сорбционной способности коммерческие аналоги. Их можно применять в медицине, ветеринарии и других областях.

Для начала исследователи при помощи экстракции этанолом получили целлюлозный продукт и этаноллигнин. Далее их превращали в левулиновую кислоту и ксилан, последний перерабатывали в ксилозу. Извлеченный этаноллигнин превращали в энтеросорбенты. Объединение всех процессов в единый технологический цикл позволило утилизировать все основные компоненты древесной биомассы и снизить себестоимость целевых продуктов.

Ученые проверили способность полученных энтеросорбентов поглощать такие маркерные вещества, как краситель метиленовый синий, который относится к классу низкомолекулярных токсикантов, и желатин. Сорбционная способность у полученных энтеросорбентов была выше, чем у коммерческих в полтора-два раза. Исследователи отмечают, что это связано с содержанием в новых энтеросорбентах большого количества кислородных функциональных групп, способных эффективно связывать различные молекулы.

«Хотя отдельные способы переработки древесины березы с получением ксилана, ксилозы, левулиновой кислоты и органосольвентного лигнина хорошо известны, мы впервые попробовали интегрировать их в единый технологический цикл. Это обеспечило комплексную биопереработку древесины и снижение себестоимость целевой продукции. Извлечённые продукты сопоставимы с аналогичными, полученными при менее экономичных способах раздельной обработки древесины березы, и могут найти применение в органическом синтезе, медицине, ветеринарии и других областях. К тому же наш метод позволяет получать ксилан фармацевтической чистоты с высоким выходом при невысокой температуре с использованием доступных и дешевых и нетоксичных реагентов», — рассказал доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией химии природного органического сырья Института химии и химической технологии СО РАН Борис Кузнецов.