Пустая гроздь масличной пальмы — ценное сырье для биоэтанола и биопластиков

 Плиты из соломы, «пробки» для нефтяных скважин из рисовой шелухи, пакеты для продуктов из биопластика, биоэтанол и биогаз из гроздьев масличных пальм — чего только не придумывают ученые, занимающиеся «зеленой химией»! «Я все время ищу интересные промышленные и сельскохозяйственные отходы. То, что на первый взгляд мусор, с точки зрения химика — ценное сырье для получения различных полезных продуктов», — признался мне Анатолий Политов, доцент НГУ, старший научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН. И рассказал о передовых направлениях «зеленой химии»

— Анатолий Александрович, с чего все началось? Кажется, человечество лишь относительно недавно задумалось о биовозобновляемых материалах, об утилизации, казалось бы, совершенно бесполезного мусора…
— Я помню, как в 1992 году в Академгородке начался бум по поводу устойчивого развития. В 1992 году в Рио-де-Жанейро состоялась конференция под эгидой ООН, в которой приняли участие 179 глав государств. На этой конференции принял участие и председатель Сибирского отделения В. А. Коптюг, который много и горячо выступал за принципиальное, концептуальное изменение в науке, направленное на развитие технологий, способствующих устойчивому развитию человеческой цивилизации. Тогда еще не все понимали, что это такое и как это сделать. Было решено, что необходимо принять принципиально новую концепцию развития человечества в 21 веке. Почему?
Первыми забили тревогу биологи, заметив, что вследствие загрязнения окружающей среды начинает меняться биоразнообразие Земли — некоторые виды растений и животных исчезают. И исчезновение даже мелкой мушки или какого-то рачка имеет значение, потому что они так или иначе встроены в пищевую цепочку человека. Потом были озоновые дыры, был фреон, прогнозы о глобальном потеплении… И всем стало понятно, что ситуация меняется, поскольку человек все больше вмешивается в окружающую среду. Концепция устойчивого развития предполагает борьбу с отходами, переход на альтернативную энергетику и совершенно другие требования к химии — ее технологии должны быть менее энергоемкими, с меньшим выделением СО2, а ее конечный продукт — дружественным по отношению к окружающей среде. Все это привело к появлению «зеленой химии», развитию механохимических, твердофазных технологий.

Биодеградабельная, или «зеленая» панель полученная из соломы и шелухи злаков

— Ну вот что полезного можно сделать, например, из рисовой шелухи?
— Рисовая шелуха — для кого-то мусор, а для кого-то — биогенный аморфный кремнезем, из которого на 99 % состоит обычный речной песок, и целлюлоза — биополимер, составляющий основу обычной бумаги. Так сказать, «два в одном». Сколько можно из рисовой шелухи вещей всяких делать — вы себе даже представить не можете! Например, материалы для увеличения нефтеотдачи. Если взять торф, рисовую шелуху, опилки, песок, то все это можно по химическим твердофазным технологиям превратить в тампонирующий материал. Он используется для водоизоляции скважин, перенаправлению водяных потоков, для ремонтных работ, для увеличения нефтеотдачи брошенных скважин. Будучи текучей суспензией, тампонирующий материал закачивается в скважину, и дальше в нефтеносные горизонты, в которых со временем образуются прочные затычки-тампоны, и вода начинает «работать» как надо. Это технология простая и совершенно безвредная для природы.

— Но, кажется, в России гораздо больше соломы, нежели рисовой шелухи. Что удалось изобрести из соломы?
— Плиты. Причем они без синтетического связующего, без фенолформальдегидной смолы. Такие плиты пахнут здоровьем и русской баней. Эти плиты получают при больших температурах и давлении, причем нам удалось снизить и температуру, и давление. Сегодня идет речь о создании завода в КНР — там все быстро. У нас 3 — 4 года требуется, причем нужно всем все долго объяснять, всем скучно — какая-то солома-шелуха. А в Китае нам за полгода сделали опытный участок. И мы пришли к выводу: если дают деньги за рубежом — надо использовать их, чтобы уже потом вернуть готовую технологию в Россию. В Китае сегодня очень большой интерес к новым технологиям. Там лучше понимают, что из соломы можно делать не только подстилки для скота, но и биоэтанол, биогаз метан, биопластики. Плиты из соломы — это мебельный и отделочный материал, причем он не хрупкий, по механическим свойствам не уступает деревоплитам. И только подумайте, какой у нас ресурс…

— Из каких еще растений можно сделать новый продукт?
— Из гроздьев масличной пальмы — это отходы производства пальмового масла. Ежегодно в Малайзии скапливается 35 млн тонн отходов масличной пальмы: пустых гроздьев, листьев, стволов. И еще 25 млн тонн в Индонезии, всего — 50 млн тонн на регион. Что собой представляют гроздья? Это волокна, в которых до 75 % целлюлозы — прекрасное сырье, ежегодно возобновляемый ресурс. Можно из него делать биоэтанол — топливо второго поколения, можно получать биогаз метан. Сегодня в Дании 18 % энергетических потребностей покрывается за счет метана, полученного из отходов сельского хозяйства. В Бразилии биоэтанол используют как
15 %-ную добавку к моторному топливу. У нас они пока не идут никак, но это новые технологии, новые знания. В перспективе — это новая добавка к топливу для стран Юго-Восточной Азии, у них есть для этого сырье. И не только. Сейчас химиками биоэтанол рассматривается как альтернативное сырье для производства полимеров, например этилена.
Из тех же гроздьев масличной пальмы можно создавать кормовую базу для животных. В тропиках очень большая проблема с кормом: там трава растет плохо. Выращивают, конечно, рис, но людям самим его не хватает. И кормовая база для животных очень слабая, с дефицитом по углеводам и белку. Гроздья состоят, в основном, из целлюлозы, и животное их может усвоить только на 5 — 10 %. А мы научились делать такие кормовые добавки, которые усваиваются до 30 % — это целлюлоза плюс белок из листьев, этакий «фаст-фуд для животных».

— Анатолий Александрович, мне не совсем понятно, как можно твердое тело сделать жидким. Как можно превратить биоцеллюлозу в добавку к топливу?
— Чтобы это понять, ученым надо было во многих вещах разобраться, понять, что такое механо-ферментативный процесс. Мы научились очень мелко измельчать вещество, в 2 — 3 раза мельче, чем это было возможно, причем при тех же самых затратах энергии. Это была научная проблема, и мы ее решили. Другая задача — как извлечь из клетки биологически активное вещество (БАВ). Оно находится в клетке, как в скорлупе грецкого ореха. Попробуйте расколоть орех машиной — она рушит все подряд. А мы научились из растений делать порошок для извлечения БАВ на водных средах, дешево. В основе этого лежит принцип твердофазных механохимических технологий.

— Можно ли назвать это нанотехнологиями?
— Нет, это гринтэк, «зеленые технологии». Я понимаю, почему вы задали этот вопрос. У нас нанотехнологии начали насаждать как картошку при Екатерине, президент с экрана убеждал использовать нанотехнологии (!) — большего анекдота трудно себе представить. Нанотехнологии — это эпизод. Была у нас уже компания «теплых» сверхпроводников, фуллеренов, нанотрубок — практического применения им мало или, скажем так, пока мало. Но очень много было пиара. В развитых странах это понимают. Там финансирование на «зеленую химию», на биотехнологии на порядки больше, чем на нанотехнологии. Я летом был в Канаде, и там люди очень озабочены созданием и применением биодеградабельных полимеров. Проблема та же — мусора много. И канадцы делают из него пластики, пакеты, которые мать-природа спокойно принимает в свои объятья безо всякого вреда для себя. По телевизору идет реклама: люди выходят из супермаркета с покупками в биодеградабельных пакетах. То есть люди гораздо более озабочены тем, что они будут есть завтра, какая вода будет завтра, чем они будут дышать, будут ли их дети нормально расти и нормально питаться. А уже во вторую очередь тем, какие у них будут машины, сотовые телефоны и компьютеры. Главная ценность жизни — это сколько вы проживете и какое будет качество вашей жизни.

— Когда из древесины делают целлюлозу, получается большое количество отходов — лигнина. Миллионы тонн лигнина хранятся на берегу Байкала, загрязняя своими стоками воду озера. Можно ли как-то перерабатывать его без ущерба для окружающей среды?
— Мы занимаемся этой проблемой. Дело в том, что лигнин, или точнее лигниновый шлам, остающийся после производства бумаги, содержит серу, и сжигать его нельзя — всю Сибирь накроет кислотными дождями. Но из него можно делать пластики, наполнение для дорожного покрытия, материалы для нефтеотдачи, материал для улучшения структуры почвы — что-то, что удерживало бы в ней удобрения. Первая задача, которую нужно решить, это научиться выделять или удалять серу из лигнинового шлама. Сейчас мы проводим лабораторные эксперименты и ожидаем положительный результат. Знаете, нам для исследования сегодня даже не столько финансирования — рук не хватает. Нет молодых ученых, которые могли бы хотя бы подхватить исследования. Люди не идут в высокие технологии, сами вузы готовят одних юристов, менеджеров. Как выйти из положения? Я, например, беру китайских аспирантов, которые делают интересующую их и нас работу, а мы ее потом у себя используем. Все честно: мы их учим, они на нас работают к обоюдной пользе.

— Но, кажется, есть и подвижки. Под Москвой, в городе Медынь, строится единственный опытный завод в России по производству биоэтанола из непищевого растительного сырья.
— Да, по нашей технологии. Но биоэтанол для России — не знаю, у нас нет хорошего ресурса для него. В Америке используют кукурузу, в Бразилии — сахарный тростник, биоэтанол хорошо пойдет в тропических странах. Им мы можем продавать свои технологии. А у нас сырье — солома-пшеница, но это проблемные технологии, их нужно дорабатывать. Поэтому я не могу сказать, что это будет очень рентабельно. Вообще, чистый биоэтанол никогда не будет рентабельным, нужно научиться делать сопутствующие продукты: дрожжевую массу на корм скоту, лигнин использовать для получения эпоксидных смол и пластиков, что-то еще. И поэтому нужно сразу говорить не о биоэтаноле, биогазе, а о переработке соломы на новые материалы. Тогда у этого дела есть будущее.
— Большое спасибо за интересный разговор!

Беседовала Ирина ФЕДОСЬКИНА,
«ЧЕСТНОЕ СЛОВО»