Удельный выход этилена из нее выше, чем из тростника.
В России ежегодно производится около 3,5 млн тонн этилена. Он является сырьем для изготовления ряда веществ и материалов — полиэтилена и пластмассы, резины и уксусной кислоты, антифриза и автомобильных покрышек. Коллектив сибирских ученых предложил получать этилен из шелухи овса, сообщает издание «Наука в Сибири».
— Значительная доля российского овса выращивается в Сибири, — рассказывает старший научный сотрудник Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН кандидат технических наук Елена Овчинникова. — В одном только Алтайском крае остается около 200 тыс. тонн шелухи, из которых можно было бы получить 14,5 тыс. тонн этилена. По всему Сибирскому федеральному округу ее хватит для производства 130 тыс. тонн C2H4, поэтому такая переработка здесь наиболее интересна.
Возобновляемые ресурсы для производства традиционных продуктов — перспективное направление, позволяющее создавать малотоннажные производства, не привязанные к источникам нефтехимического сырья. Технология уже применяется в промышленности: в этилен перерабатывается сахарный тростник. В теплых странах, где сахар — основное производство, технология показала свою эффективность. В Сибири перспективным сырьем может стать шелуха овса: удельный выход этилена из нее выше, чем из тростника. Использование шелухи овса для получения биоэтанола также связано с низкой стоимостью: затраты на возделывание этого злака полностью окупаются продукцией его переработки.
— Если опустить детали, технология выглядит просто: твердое нужно превратить в жидкое, а затем жидкое — в газ, — поясняет младший научный сотрудник Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (г. Бийск) кандидат технических наук Ольга Байбакова. — Изначально в ИПХЭТ получают биоэтанол — этиловый спирт — из целлюлозного сырья. Потом в Институте катализа этиловый спирт конвертируют в биоэтилен.
В разработке принимали участие заведующая лабораторией биоконверсии ИПХЭТ СО РАН кандидат химических наук Вера Будаева и старший научный сотрудник ИПХЭТ СО РАН кандидат технических наук Екатерина Скиба.
В ИК СО РАН ученые уже сравнили полученный биоэтилен с промышленным. Они синтезировали сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ): выяснилось, что по молекулярной массе и термофизическим характеристикам образцы оказались аналогичны полученным из промышленного C2H4. Правда, выход СВМПЭ из биоэтилена оказался ниже, чем из «нефтяного», однако его можно увеличить при дополнительной, более глубокой очистке от кислородсодержащих примесей в заводских условиях.
— Каталитическая технология получения «зеленого» этилена из этанола открывает возможность создания высокоэффективных производств C2H4 для специальных областей применения, — рассказывает руководитель группы комплексных технологических проектов ИК СО РАН кандидат технических наук Виктор Чумаченко. — Например, небольшие производства композитных материалов на базе многослойных углеродных нанотрубок в полимерных матрицах. В перспективе они могут найти применение в кабельной промышленности, в строительстве и ряде других областей.
Сырьем для биоэтилена могут также стать специально выращиваемые высокоцеллюлозные травы. Так, брендом Сибирского отделения РАН является мискантус сорта Сорановский, который выращивают сотрудники ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН. Коллекция растения была собрана сотрудниками Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.
Естественно, что ряд научных коллективов объединился с целью создания комплексной технологии получения C2H4 из мискантуса. Совместный проект «Фундаментальные основы получения этилена из мискантуса» четырёх институтов Сибирского отделения (ИЦиГ, ЦСБС, ИПХЭТ, ИК) под руководством академика Геннадия Викторовича Саковича выполняется в рамках «Междисциплинарных интеграционных исследований» Комплексной программы фундаментальных научных исследований СО РАН на 2018—2020 гг.
— Из мискантуса можно выработать больше биоэтилена, чем из шелухи, но проблема в том, что для его культивирования нужны дополнительные посевные площади, в отличие от овса, — заключает Елена Овчинникова. — По нашим оценкам, благодаря этой технологии реально получать 10—20 тысяч тонн этилена в год. Такие разработки могут быть интересны предприятиями, которым в силу расположения или специфики производства нужен собственный независимый источник биоэтилена. Так что в настоящее время получение ряда продуктов из возобновляемого непищевого сырья — это, прежде всего, вопрос перспективы развития технологий.
По материалам издания «Наука в Сибири»
Фотографии предоставлены ИПХЭТ СО РАН