Накопление коры и опилок на целлюлозно-бумажных предприятиях представляет собой экологическую проблему. При складировании в короотвалах и постепенном разложении эти отходы выделяют в атмосферу парниковые газы, загрязняют поверхностные и подземные воды. Их можно переработать в полезные продукты для предприятий и сельского хозяйства — сорбенты. Однако сегодня для этого требуется многоступенчатая обработка, что делает массовую утилизацию экономически невыгодной. Ученые Пермского Политеха предложили новый способ переработки коры с получением углеродного сорбента и впервые провели его испытания. Полученный в результате материал по сорбционным свойствам и пористой структуре сравним с популярными коммерческими аналогами.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология».
По оценкам исследователей, ежегодно в России лесозаготовительная и целлюлозно-бумажная промышленность образует более 30 млн м³ кородревесных отходов (коры и опилок). При складировании в короотвалах они разлагаются десятилетиями, выделяя парниковые газы (метан и CO₂), загрязняя почву, поверхностные и подземные воды токсичными соединениями.
Распространенным способом утилизации таких отходов на предприятиях является сжигание в специальных печах для получения энергии. Однако этот процесс требует предварительной сушки отходов и сопровождается выбросами продуктов сгорания в атмосферу.
Одним из наиболее перспективных способов утилизации коры является ее термохимическая переработка с получением углеродных сорбентов (активных углей). Это высокопористые материалы, используемые для очистки сточных вод.
Однако в промышленности сорбенты на древесной основе получают в несколько стадий. Сначала сырье подвергают пиролизу (нагрев без доступа воздуха) при температуре 500–600 °C, превращая его в уголь-сырец, не обладающий пористой структурой. Далее его «активируют» водяным паром при 800–900 °C, создавая множество пор, которые позволяют материалу извлекать органические вещества из сточных вод.
Кроме того, кора по своим физико-химическим свойствам и химическому составу значительно отличается от ствольной древесины. Сегодня ее использование для получения активных углей еще недостаточно изучено и является актуальной научно-технической задачей.
Ученые Пермского Политеха разработали новый способ переработки коры в углеродные сорбенты.
Предложенный учеными способ заключается в предварительной обработке измельченной коры растворами фосфорной кислоты с последующим пиролизом смеси при температуре 400 °C. Такой подход позволяет получить качественный продукт всего за одну стадию, что делает его наиболее эффективным для утилизации данного типа отходов.
— Результаты исследования показали, что по своим основным характеристикам и сорбционным свойствам полученные образцы углеродных сорбентов на основе коры березы и коры осины не уступают промышленному аналогу. В качестве эталона для сравнения был взят популярный коммерческий продукт — березовый активный уголь (БАУ). Также полученные новым методом образцы сорбента обладают развитой структурой микропор и мезопор, что позволяет им эффективно очищать воду от различных загрязняющих веществ, — объяснила Ирина Глушанкова, доктор технических наук, профессор кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ.
Особенностью продукта является высокое содержание фосфора и микроэлементов, наличие которых в составе сорбента позволяет использовать его не только для очистки, но и в качестве удобрения, повышающего плодородие почвы, например, для восстановления нарушенных земель.
Разработка ученых ПНИПУ предлагает практическое решение для утилизации короотвалов. Предложенный одностадийный метод может быть использован непосредственно на целлюлозно-бумажных предприятиях, которые из собственных отходов смогут создавать сорбенты и применять их для очистки воды и выбросов, а также в качестве удобрений.