на главную

к заголовкам разделов

Разработка новейших биотехнологий получения ДВП мокрым способом

»Хб ЧШЬЮЩ

В.А. Кондращенко, доктор техн. наук,- ведущий научный сотрудник Института биохимии им. А.Н. Баха РАН.

Б.К. Иванов - заведующий НИЛ БХТДП

По традиционной технологии древесные пластики – древесноволокнистые и древесностружечные, получают на синтетических связующих. При их производстве и эксплуатации выделяются загрязняющие вещества - продукты пиролиза синтетических смол – остаточное количество фенола, формальдегида, аммиака и других веществ. Некоторые из них относятся к канцерогенным веществам. Отслужившие свой срок синтетические пластики плохо разлагаются в естественных условиях и образуют при этом целый набор опасных ксенобиотиков.

Все это значительно ограничивает применение древесных плит и пластиков, особенно в жилых зданиях, в которых поверхность стен, приходящаяся на 1 кв. м площади пола, достигает 3,6 кв. м. Однако высокие технологические и эксплуатационные свойства плит и пластиков делают необходимым поиск разумной альтернативы синтетическим смолам. Такими связующими могут быть природные полимеры древесины.

При прессовании под давлением от 40 до 100 МПа плотность массы измельченной древесины без синтетических связующих достигает 1100 кг на куб.м и выше. Процесс уплотнения сопровождается выделением тепла с разогревом уплотняемой массы. Для предотвращения разрушения изделий при сбросе давления прессования образующейся парогазовой смесью необходимо, чтобы исходная пресс-композиция имела влажность не более 18—20 %. По такой технологии получают экологически чистые мелкоштучные изделия без синтетических связующих, в частности, топливные брикеты. В тоже время высокое давление прессования, низкие эксплуатационные свойства и малые размеры изделий ограничивают сферу применения такой технологии.

Дальнейшее развитие технологии получения древесных плит и пластиков без синтетических связующих пошло по пути изготовления прессованного материала на основе предварительной активации природных полимеров древесины.

В 1932 году К. Жакте был получен древесный пластик из измельченной древесины в герметичных формах под давлением 10 МПа и при температуре нагрева 300 °С. Вероятно, первостепенная роль давления и температуры при получении такого материала нашли отражение в его названии – пьезотермопластик. При его изготовлении под влиянием длительного воздействия высокой температуры и давления в герметически закрытом пространстве первоначально происходит глубокое разложение легкогидролизуемой составляющей клеточной стенки и части природных полимеров древесины до мономеров с последующей их полимеризацией.

Другой вид материала на основе природных полимеров древесины представлен лигноуглеводными пластиками. В его названии отражена преимущественная роль в получении древесного пластика лигноуглеводного комплекса древесины. В отличие от пьезотермопластиков для изготовления лигноуглеводных пластиков древесину подвергают не глубокому разложению, а только частичной трансформации при температуре от 50 до 170 °С, давлении прессования от 2,5 до 5 МПа и влажности пресс-массы от 15 до 20 %. При этом происходит частичный гидролиз полисахаридов, преимущественно гемицеллюлоз, и некоторое расщепление лигноуглеводной составляющей древесины.

Однако присущие технологии получения пьезотермопластиков и лигноуглеводных древесных пластиков недостатки – применение высоких значений давления и температуры, использование герметичных форм, необходимость охлаждения греющих плит пресса в каждом цикле прессования и некоторые другие – не позволили уйти дальше организации опытных производств ДСП.

В тоже время в природе существует альтернативный способ получения древесного пластика без синтетических связующих. Лигнинразрушающие грибы, например, Phellinus ignarius, Inonotus hispius и другие, образуют вокруг развивающейся грибницы ксилострому – черные отложения заполимеризованных фенольных соединений, отделяющих пораженную древесину от здоровой. Прочность таких биотрансформированных слоев значительно выше прочности окружающей древесины и они остаются нетронутыми после деструкции остальной древесины.

Приведенный пример организации грибом среды обитания «облагораживанием» древесины в области его «жизненных интересов» может быть реализован на практике для получения древесных пластиков без синтетических связующих методами биотехнологии.

При изготовлении древесных пластиков по биотехнологии основные операции традиционной технологии, за исключением участка подготовки пресс-массы, сохраняются. Это обеспечивает преемственность технологий и сравнительно безболезненную замену химических агентов на биотехнологические. Под последними здесь подразумеваются два основных типа агентов: живые самовоспроизводящие формы (грибы) и ферменты, способные модифицировать основные биополимеры древесины в желаемом направлении. По такой технологии, в отличие от пьезотермопластика и лигноуглеводного древесного пластика, получают биопластик.

То, что биотрансформированная в естественных условиях древесина является подходящим сырьем для получения пластиков установлено экспериментально: замена здоровой древесины на частично разложившуюся приводит к более чем двукратному росту прочности, снижению водопоглощения и разбухания в воде. Однако увеличение степени разложения древесины выше некоторого предела вызывает уже снижение эксплуатационных показателей.

Для создания промышленной технологии изготовления плит без синтетических связующих необходимо знание оптимальных размеров древесных частиц, степени биодеструкции древесины, режимов обработки древесного субстрата и других технологических параметров, которые устанавливаются экспериментально на полупромышленной установке ЗАО «ВНИИДРЕВ». Результаты экспериментальных работ оформляются в виде электронной базы данных для последующей передачи на предприятия. База данных по своим функциональным возможностям является электронной реляционной базой данных с возможностью ретроспективного поиска данных по заданным условиям. В ней реализованы следующие возможности:

Также было разработано «Руководство для пользователя БЭД».
Разрабатывается техническая и нормативная документация на плиты и технологию их получения с использованием биосвязующих.

Работы выполняются при поддержке комплексным проектом по гос. контракту 02.467.11.3004.


Обращаться по адресу....| Вернуться в начало статьи..