Применить пожароопасные отходы, например, в медицине или в изготовлении косметики? Учёные СФУ и Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН нашли способ это сделать.
Один из отходов лесохимической промышленности — древесный компонент лигнин. Он пожароопасен и в большом количестве хранится у деревообрабатывающих предприятий. Учёные СФУ и Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН предложили технологию его глубокой переработки: она позволит использовать такие отходы, чтобы изготавливать очень востребованные продукты.
Химики придумали, как модифицировать лигнин, чтобы использовать его в органических светодиодах, носителях лекарств и солнцезащитных кремах. Ещё новая технология позволила получить красители, которые применимы, например, для окрашивания тканей и покрытий.
«Мы разработали методы последовательной модификации лигнина с помощью реакций азосочетания и сульфатирования. Считающиеся отходами и практически не перерабатывающиеся в настоящее время залежи этого природного материала можно превращать в ценные продукты — например, светочувствительные молекулы, которые могут меняться под действием света. Их можно использовать в хайтек-изделиях, как платформу для производства органических светодиодов, OLED-дисплеев и экранов телевизоров. Кроме того, эти молекулы могут стать носителями лекарств для их адресной доставки в очаги заболевания. Под действием света они будут высвобождать действующее вещество. А в солнцезащитных кремах наши полимеры улавливают вредный для кожи ультрафиолет, предотвращая солнечные ожоги», — рассказал соавтор исследования, младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Виктор Голубков.
Учёные рассказывают о противомикробной, противоопухолевой и антивирусной активности лигнина и его модификаций. Благодаря этим свойствам они могут стать основой противомикробных и антисептических препаратов. Молекулы получаемых из лигнина полимеров достаточно крупные, — они не будут попадать в кровь.
Ещё одной сферой применения новых полимеров, полученных из лигнина, может стать производство удобрений и гербицидов — тут полимерные гранулы сработают как вещества для пролонгированного действия удобрения и как протекторы, защищающие действующее вещество от ультрафиолета. Принцип действия немного похож на работу этих частиц в составе солнцезащитного крема.
«Сейчас мы исследуем свойства полученных полимеров и их возможное применение в нефтяной отрасли (для буровых растворов), в сельском хозяйстве и т. д. Очевидно, они могут пригодиться в составе эластомеров — различных резин, как компонент, повышающий износоустойчивость. Сейчас для этих целей используют техническую сажу, но производные лигнина в целом более экологичны и могут стать хорошей заменой», — подчеркнул руководитель исследования, доцент кафедры органической и аналитической химии СФУ, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Юрий Маляр.
Действительно, лигнин используется как компонент буровых растворов, применяющихся для нефтедобычи. Тут используется технический лигнин, который тоже можно модифицировать с помощью вышеназванных реакций. По мнению авторов технологии, это поможет очищать буровые растворы от ионов кальция и магния, которые изменяют свойства растворов, негативно влияют на их вязкость и усложняют технологические процессы.
Соавтор исследования, аспирант и преподаватель СФУ Валентина Боровкова, отмечает: у полученных соединений выраженная окраска — красная, оранжевая, жёлтая. Это открывает широкие перспективы использования «древесных» красителей в производстве тканей и различных окрашенных покрытий. Такие красители особо стойкие и глубоко проникают в материал.