Исследовательская группа под руководством профессора кафедры химических технологий ЮРГПУ (НПИ) Нины Смирновой занимается созданием технологий эффективной переработки возобновляемого растительного сырья в ценные химические вещества и продукты. Развитие этого направления исследований позволяет решить не только текущие экологические, но и будущие энергетические и сырьевые проблемы, обусловленные истощением ископаемых ресурсов.
«Существующие технологии переработки растительного сырья зачастую не являются рациональными и сопровождаются образованием многотоннажных отходов, представляющих собой серьезную экологическую проблему,— рассказала руководитель проекта Нина Смирнова.— Так, только зерновых в 2019 году в России было произведено более 120 млн тонн, а значит, столько же отходов, которые сегодня практически не используются. А есть еще подсолнечник, сахарная свекла, фрукты и т. д. Повсеместно возникающие стихийные свалки таких отходов создают высокий уровень негативного воздействия на окружающую среду в результате загрязнения почв и грунтовых вод патогенной микрофлорой, удобрениями и тяжелыми металлами».
Современные исследования в области переработки биомассы показали, что одним из наиболее перспективных путей химической переработки растительного сырья является его преобразование в так называемые молекулы — «платформы», на основе которых могут быть синтезированы ценные химические вещества для лекарственных препаратов, компонентов моторных топлив, а также пластиков, которые в настоящее время синтезируются из нефти.
Научным коллективом проекта была разработана и изготовлена автоматизированная лабораторная технологическая линия синтеза биополимеров, на основе которых был создан целый спектр инновационных продуктов. «Начиная этот проект, мы планировали создать биополимер, способный заменить полиэтилентерефталат при производстве бутылок и другой упаковочной тары. Полимер мы создали, а затем обнаружили, что его свойства не позволяют использовать его именно для литья бутылок. Однако проект получился настолько многоплановый, что в результате было создано множество разнообразных материалов с удивительными свойствами, например, один из полученных нами сополимеров обладает великолепными оптическими характеристиками и может быть использован для производства просветляющей оптики»,— добавила исследователь.
Учеными также созданы клей, способность сцепления которого выше, чем у многих известных аналогов, и водопоглощающие материалы, которые еще и обладают противомикробным и противовирусным действием. А из отходов своего производства ученые научились делать активные угли для современных систем накопления электрической энергии, композиты и многие другие полезные вещи. Все они являются улучшенной версией материалов, производимых из нефти.
Несмотря на то что полимеры, полученные из биомассы, не приносят в атмосферу избыточное количество углекислого газа, существует опасность механического загрязнения почвы и Мирового океана отходами на их основе. Для решения экологических проблем утилизации полимеров в рамках проекта учеными были созданы биоразлагаемые пластики, способные к быстрой деградации под действием солнечного света. В итоге получилась двойная польза для экологии — востребованная продукция из отходов, которая после использования не засоряет окружающую среду.
Кроме целого спектра разработанных инновационных продуктов командой проекта были созданы экологически безопасные технологии их получения.
«Но главное — мы поняли, как удивительно многообразна химия фурановых соединений, которые получаются из растительного сырья, и какие открываются перспективы по созданию прочных и легких композитов авиа- и автомобилестроения, материалов для энергетики, пластиков для нашего быта и т. д.,— говорит Нина Смирнова.— И все это можно делать, перерабатывая растительные отходы сельского хозяйства, а значит, решая все нарастающие экологические проблемы».
