Оригинальную технологию получения древесной целлюлозы, используемой в том числе для изготовления пороха, разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 12 июля сообщает пресс-служба вуза.

Древесная целлюлоза, вырабатываемая целлюлозно-бумажной промышленностью, используется в основном для производства бумаги и картона, но специальные ее виды — древесная растворимая целлюлоза, идет для дальнейшей химической переработки.

Ее эфиры широко применяются для получения большого набора продуктов, в том числе для производства вискозы и получения бездымного пороха путем нитрования. Для этих же целей в настоящее время используют дорогостоящую и дефицитную хлопковую целлюлозу, импортируя ее из-за рубежа.

В СССР существовало производство древесной растворимой целлюлозы, которое после распада Советского Союза в России прекратили, тогда как за рубежом, наоборот, расширили в связи с уходом с рынка такого мощного производителя.

В настоящее время возникла насущная необходимость возобновления производства целлюлозы для нитрования, которое обеспечит импортозамещение хлопка. Эту задачу взялись решить ученые ПНИПУ.

Результаты исследований разработанной ими технологии они представили в статье «Получение древесной целлюлозы для нитрования», опубликованной в журнале «Химия. Экология. Урбанистика», том 2 за 2024 год.

В представленной работе они осветили еще одно новое направление исследований кафедры технологии целлюлозно-бумажного производства (ТЦБП). Там впервые получили основу для создания пороха из отечественного промышленного древесного волокна с высоким содержанием лигнина, которое используется для производства бумаги. Способ, предложенный пермяками, сократит расход древесины и снизит себестоимость продукции.

Аспирант, ассистент кафедры технологии полимерных материалов и порохов ПНИПУ Илья Фонарев пояснил преимущества разработанного коллективом способа получения основы для пороха:

«Наша технология предлагает использование экологичных реагентов, не наносящих урон окружающей среде, то есть, экологичность; упрощение технологии — снижение числа ступеней обработки при получении беленой и облагороженной целлюлозы, что снижает расходы на их логистику, транспортировку, хранение и приготовление отбельных растворов. Кроме того, новый способ обладает высокой безопасностью, так как в процессе не участвуют аппараты, работающие под давлением».

В ПНИПУ используют определенную схему отбелки и облагораживания целлюлозы. На первом этапе сырье обрабатывают пероксидом водорода в кислой среде. Затем следует обработка щелочью, отбеливание хлоритом натрия. После чего идут горячее щелочное облагораживание, отбеливание гипохлоритом натрия и на заключительном этапе — обработка кислотой. Между ступенями отбелки целлюлозу промывают водой.

«Необычной и оригинальной в разработанном способе является стадия обработки целлюлозы пероксидом водорода в кислой среде, — уточнила доктор технических наук, профессор кафедры технологии полимерных материалов и порохов ПНИПУ Фирдавес Хакимова. — Процесс проводится с применением специфического катализатора (вещества, которое ускоряет все химические процессы). Кислая среда на этой ступени создается серной кислотой, которая выполняет две функции — регулирование кислотности и ускорение процессов, т. е. также является катализатором. Таким образом проявляется общий эффект от совместного воздействия серной кислоты и катализатора. Остальные ступени процесса — традиционные и привычные для специалистов по отбелке целлюлозы».

Целлюлоза для создания пороха, полученная по технологии специалистов ПНИПУ, полностью соответствует требованиям качества для этого продукта. Ее применение обеспечит двойное импортозамещение — по сырью, заменяющему дорогостоящий хлопок древесиной, и по технологии изготовления целлюлозы для пороха, которая сейчас является импортной.