Год издания: 2019
Ключевые слова: древесный лигнин, нативный, органосольвентный, структура, деполимеризация, окислительная среда, сверхкритические спирты, катализаторы, фенольные и ароматические углеводороды, органические и углеродные аэрогели
Аннотация: В последние годы возросла актуальность решения фундаментальной научной проблемы, связанной с разработкой новых подходов к получению ценных продуктов из возобновляемой лигноцеллюлозной биомассы, обеспечивающих ее комплексное использование за счет высокотехнологичной утилизации одного из основных компонентов биомассы – лигнина. Об этПоказать полностьюом, в частности свидетельствует огромное количество публикаций в научных журналах за период 2016–2018 гг. (более 13600 по данным Скопус), посвященных изучению и переработке лигнина.?Высокая актуальность исследований по глубокой переработке лигнина обусловлена следующими основными (но не единственными) факторами:?•?ростом мирового производства т.н. «целлюлозного» биоэтанола из непищевой лигноцеллюлозной биомассы с образованием отходов гидролизного лигнина;?•?развитием экологически безопасных технологий органосольвентной делигнификации лигноцеллюлозного сырья с образованием отходов органосольвентного лигнина;?•?экологически и экономически обусловленной необходимостью комплексной переработки всех основных компонентов биомассы – полисахаридов, лигнина, экстрактивных веществ.?Наиболее перспективные направления глубокой переработки лигнинов в ценные химические продукты связаны с использованием каталитических процессов. Удобными объектами для каталитической переработки являются органосольвентные лигнины, в которых отсутствует сера и другие примеси, отравляющие катализаторы. О постоянно возрастающей актуальности научных исследований по катализу процессов конверсии лигнина свидетельствует значительное количество публикаций в этой области за период 2016–2018 гг. (более 2500 по данным Скопус). Особый интерес представляют твердые катализаторы, обладающие рядом технологических преимуществ по сравнению с растворимыми катализаторами, например, минеральными кислотами, которые традиционно используют в процессах кислотной конверсии биомассы.?В развитие исследований, выполненных в рамках Проекта 2016, в данном проекте планируется применить процессы каталитической восстановительной и окислительной деполимеризации органосольвентных и нативных лигнинов в качестве ключевых для создания новых подходов к комплексной переработке (биорефайнери) древесины.?В Проекте 19 запланированы новые задачи по разработке эффективных процессов восстановительной деполимеризации лигнина в жидкие фенольные и ароматические углеводороды с участием бифункциональных катализаторов, по разработке нового процесса получения нанокристаллической целлюлозы каталитическим пероксидным фракционированием древесной биомассы в водно-органической среде, а также по созданию новых подходов к комплексной переработке (биорефайнери) лиственной (осина) и хвойной (лиственница) древесины с получением ассортимента ценных химических веществ и функциональных материалов при дальнейшей переработке первичных продуктов каталитического фракционирования древесной биомассы. ?Впервые будут выполнены исследования по разработке новых эффективных процессов каталитического гидрирования древесины с получением жидких фенольных и ароматических углеводородов в присутствии бифункциональных катализаторов, новых «зеленых» способов синтеза биологически активных полимеров, органических и углеродных аэрогелей, нанопористых углеродных материалов на основе сульфатированных и органосольвентных лигнинов и нанокристаллической целлюлозы. Ожидаемые результаты исследования по своей новизне соответствуют мировому уровню и будут опубликованы в высокорейтинговых журналах. Высокая значимость и масштабность результатов по созданию новых подходов к комплексной переработке лигноцеллюлозной биомассы обусловлена резко возросшей за последние годы актуальностью создания новых технологий, обеспечивающих переработку не только полисахаридов, но и лигнина, а также наличием огромных ресурсов возобновляемой лигноцеллюлозной биомассы в виде древесных и сельскохозяйственных отходов.?Высокая вероятность достижимости поставленных задач и возможностей получения запланированных результатов обусловлена следующими факторами:?•?наличием у коллектива исполнителей большого опыта работ по тематике проекта и имеющихся существенных заделов в области получения ценных продуктов из лигнина и лигноцеллюлозной биомассы;?•?успешным решением ранее поставленных задач по тематике исследований в рамках Проекта 16 (публикация за 2016–2018 гг. 19 статей, включая 14 статей, индексируемых в WoS или Scopus (из них 3 статьи 1 квартиля) и издание 1 монографии;?•?наличием современной экспериментальной базы, большого набора физико-химических методов исследования и отработанных методик химического анализа.