Меню

Заведующий кафедрой технологии  целлюлозы и композиционных материалов ВШТЭ, доктор технических наук, профессор Эдуард Львович Аким – корифей науки, автор свыше 500 научных работ, 30 книг и 200 изобретений в области технологии целлюлозы и бумаги, экологических, экономических и социальных аспектов устойчивого развития российского лесного сектора, которые широко известны во всем мире. В интервью профессор рассказал о реализации программы биорефайнинга, новых технологиях, а также сотрудничестве с индустриальными партнерами.

Эдуард Львович, поделитесь, как продвинулось направление биорефайнинга за последнее время? Что еще необходимо сделать представителям отрасли, чтобы максимально эффективно вовлечь все компоненты древесины в оборот?

Наша кафедра технологии целлюлозы и композиционных материалов была одной из первых трёх кафедр в СССР, которые начали готовить специалистов по таре и упаковке. Почему целлюлоза и композиционные материалы? Потому что во всём мире сегодня, с одной стороны, свыше половины объёма производимой бумаги и картона используются для производства упаковки. С другой стороны, свыше половины мировой упаковки – это картонно-бумажная тара и упаковка.

Биорефайнинг - это комплексная глубокая переработка древесины с получением продуктов с высокой добавленной стоимостью. Термин биорефайнинг пришел в лесной сектор из нефтяной промышленности. Глубокая переработка нефти развивалась следующим образом: вначале это прямая перегонка, потом крекинг, термокрекинг, каталитический крекинг, а потом вся совокупность тех методов, которые может предложить современная химия. В 1995 году в целлюлозно-бумажной промышленности Соединенных Штатов Америки и Канады возник ряд проблем, для решения которых они разработали так называемую «Agenda 2020» – программу стратегических исследований на 25 лет. И там появляется впервые термин «биорефайнинг». В 2005 году подобную программу разрабатывает Европейский Союз. А в этом же году аналогичная программа появляется и в нашей стране. Ее разрабатывали Владимир Алексеевич Чуйко, Наталья Васильевна Лукина, сегодня она член-корреспондент Российской академии наук и возглавляет научный Совет по лесу, и я.

О биотопливе

Я работаю с продовольственной сельскохозяйственной организацией ФАО ООН* с 1996 года. С Европейской экономической комиссией мы начали заниматься проблемами биотоплива с 1998 года.

Что на сегодняшний день сделано? Что делается? И что нам предстоит сделать?

-Программу начали, как я сказал, в 2005 году. В 2010 году выходит Постановление Правительства РФ №218, которое предусматривает участие предприятий реального сектора экономики в финансировании наиболее важных направлений науки. Вместе с Группой «ИЛИМ» мы принимаем участие в первом туре конкурса по этому постановлению и побеждаем. Так, в 2010 году был запущен проект «Лиственница».

Уникальность сибирской и даурской лиственницы заключается в том, что она имеет высокую плотность (до 500 кг/м3) и содержит значительное количество гемицеллюлозы – арабиногалактана (до 30%). Это затрудняет технологический процесс и ограничивает введение лиственницы в варочный котел до 10-15% от общей смеси пород. Группа «Илим» занималась вопросом освоения лиственницы в промышленных целях на протяжении 25 лет. Совместный проект Группы «Илим» и нашего университета «Лиственница» позволил создать промышленную технологию получения качественной целлюлозы из сибирской лиственницы и ее смесей с другими породами. В ходе выполнения проекта впервые в мире было установлено, что арабиногалактан содержится в лиственнице не в чистом виде, а в виде его комплекса с водой.

* Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединённых Наций (ФАО) — организация ООН, основной задачей которой является борьба с голодом. ФАО выступает в качестве форума, где развитые и развивающиеся страны на равных обсуждают и согласовывают политические решения в сфере продовольственной безопасности.

Также комплекс «АГ-вода» (арабиногалактан-вода) является эвтектическим низкотемпературным пластификатором древесины. Он может быть удален из древесины в полимерной форме. Это дало возможность разработать новые технологии, которые стали настоящим прорывом в отрасли. Созданные в рамках нашего сотрудничества с Группой «Илим» способы получения целлюлозы не имеют мировых аналогов и защищены 19 патентами. Результаты проекта получили высокую оценку не только в России, но и в международных организациях.

Лиственница – единственный хвойник, который растет в условиях вечной мерзлоты. Мы разработали технологию, по которой, в первую очередь, из лиственницы убирают комплекс «АГ-вода» и используют его потом как один из компонентов биотоплива. И тогда уже всё остальное становится просто. В России научились варить лиственницу в любом соотношении с любыми другими породами. Должны были в 2014 году по этому проекту выпустить продукцию на миллиард рублей. В итоге выпустили на полтора, а за первые три года – на сумму свыше 60 миллиардов рублей. Девяносто процентов продукции пошло на экспорт.

Сегодня 2024 год, и я рассматриваю то, что происходит, как фантастическое окно возможностей для промышленности и науки.

Какие продукты биорефайнинга стали востребованы предприятиями отрасли и были внедрены на производственных площадках? Над какими разработками сейчас трудятся ученые в этом направлении?

– ВШТЭ СПбГУПТД совместно с Лесной технологической компанией, Высшей школой экономики, Федеральным исследовательским центром химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН разработали и внедрили новую технологию переработки опилок лиственницы и производства целлюлозных композитов для энергетических целей – древесных брикетов плотностью до 1300-1320 кг/м3. Брикеты обладают высокой плотностью и могут подвергаться процессам торрефикации и карбонизации с образованием высококалорийных гидрофобных продуктов: торрефицированных брикетов и карбонизированных брикетов. Специфика разработанной технологии и возникающие изменения в структуре полимеров позволяют использовать ее не только для переработки опилок, но и для утилизации пластиковых отходов и гидролизного лигнина со свалок. Древесные брикеты высокой плотности, торрефицированные и карбонизированные брикеты и пеллеты, фактически являются биотопливом третьего поколения. UpackUnion: Большую роль в развитии отечественной науки в части повышения научно-образовательного потенциала университетов и научных организаций играет государственная программа «Приоритет 2030». Какие достижения Вы можете отметить в этом направлении? -В рамках программы «Приоритет 2030» нами были созданы новые виды биоразлагаемой упаковки. Дело в том, что сама бумага биоразлагаема. Но в тот момент, когда на неё наносится полиолефиновое покрытие, которое защищает от влаги воздуха и воздействия дождя, материал за счёт синтетического полимера становится не биоразлагаемым. Наша команда ученых в рамках проекта «Лиственница» показала, что введение арабиногалактана в любые синтетические полимеры придаёт им биоразлагаемость. Кроме этого, в рамках программы «Приоритет 2030» реализуется проект «Развитие производства биоразлагаемой упаковки на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности». С одной стороны, это продолжение работ по биорефайнингу лиственницы и осины, а с другой – этап на пути к углеродной нейтральности российского ЛПК. Доцент нашей кафедры Александр Андреевич Пекарец запатентовал новый способ получения биотоплива сверхвысокой плотности – 1320 кг на кубометр, когда плотность кристаллической решетки целлюлозы 1500 кг на кубометр. В России работает пять установок по его технологии. И одна установка, спонсированная Евросоюзом, сделана и работает в Риге. Я считал и считаю, что надо не только заниматься воспроизводимыми источниками энергии, но и реально использовать их в нашем хозяйстве. Китайцы и индусы сделали фантастический скачок в ветряной и солнечной энергетике.

Расскажите о потенциальном развитии производства биоэнергии и биопродуктов из сельскохозяйственных материалов. Какие материалы обладают наибольшим потенциалом? Что уже внедряется на площадках отечественных предприятиях и может быть запущено в ближайшее время?

-Когда мы говорим о реализации любых разработок, мы должны рассматривать всю цепочку поставок. И это именно то, чем занимается наша кафедра. Мы занимаемся сегодня и проблемами роли лесов в жизни планеты Земля, роли лесов в жизни мегаполисов, роли лесов в жизни малых и средних городов и роли биотоплива в решении, например, проблемы утилизации (или переработки) ТКО (твердых коммунальных отходов). С «мусорной» проблемой очень интересно. Недавно я выступал онлайн в РГУ им. А.Н. Косыгина, и мой доклад был посвящён текстильным отходам и переходу к циркулярной биоэкономике.

В ЦБП сегодня по миру используется 60% вторичного волокна и 40% первичного. И если бумажное волокно проходит 7-8 циклов переработки, то в текстильной промышленности вторичное использование составляет менее 1%. В синтетических полимерах чуть-чуть больше – отсюда и пластиковое загрязнение планеты Земля. Сегодня мы начинаем заниматься тем, что из текстильных отходов извлекаем целлюлозный компонент. В мире производится ежегодно 450 млн тонн бумаги и картона, 60% – из вторичного волокна. Для сравнения: в мире производится 100-110 млн тонн текстильных волокон, 25 млн – это хлопковое волокно, 5 млн тонн – это вискозное волокно, 0,5-1 млн тонн – это так называемое морфолиноксидное волокно, 50 млн тонн – это полиэфирное волокно. Мы обрабатываем обрезки тканей и оттуда извлекаем прекраснейшие волокна. Новое – это хорошо забытое старое. То, что мы извлекаем, мы будем использовать на материалы XXI века, на нано-целлюлозу во всех ее многообразиях, нано-кристаллическую целлюлозу, нано-фибриллярную и так далее. Это то, чем мы занимаемся сегодня и будем заниматься дальше.

Как происходит взаимодействие между представителями науки и производства? Как сделать этот процесс более эффективным?

-Мы говорим с производственниками на одном языке и предлагаем всегда всем интересные, взаимовыгодные решения. Специфика нашего института – мы работаем с существующей отраслью.

Целлюлозно-бумажная промышленность – это одна из немногих отраслей, которая по сравнению с 90-м годом не упала в несколько раз, или не исчезла в принципе, а сохранилась по объему.

В ЦБП наша страна всегда давала миру пионерские решения. Во всём мире целлюлозу отбеливают кислородом, а кислородная отбелка была разработана в Санкт-Петербурге профессором Виктором Михайловичем Никитиным и его аспирантом Гарри Львовичем Акимом. Сегодня 95% целлюлозы в мире отбеливается кислородом, и везде признаётся, что впервые это было сделано в России. Первое в мире целлюлозно-картонное производство в 1990 году было запущено на Селенгинском комбинате. Группа учёных и производственников получила за это премию Правительства Российской Федерации.

Миссия подготовки отраслевых кадров

Если говорить о нашей миссии как университета, прежде всего, это отыскивать среди наших студентов «жемчужины» и выращивать их для отрасли.

По мнению профессора МГТУ им. Баумана Натальи Пинягиной: «Для лучшего понимания темы  необходимо сделать акцент на сущности понятия "биорейфайнинг" - это комплексная глубокая переработка древесины с получением продуктов с высокой добавленной стоимостью. Аким Эдуард Львович является одним из самых известных учёных с мировым именем в лесном комплексе, научные исследования которого во многом посвящены проблемам развития  производства продукции из растительных полимеров, совершенствованию технологий и разработке инновационных продуктов из них. Биорейфайнинг - один из основных направлений по увеличению производства целлюлозно-бумажной продукции с высокой добавленной стоимостью за счёт увеличения стадий её переделов, включая полную переработку отходов для выпуска потребительских товаров. В частности, в рамках программы «Приоритет 2030» под руководством Акима Э.Л.  были созданы новые виды биоразлагаемой упаковки. Команда ученых  показала, что введение арабиногалактана в любые синтетические полимеры придаёт им биоразлагаемость. Кроме этого, в рамках программы «Приоритет 2030» реализуется проект «Развитие производства биоразлагаемой упаковки на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности», что является  этапом на пути к углеродной нейтральности российского ЛПК. Учёный отметил, что в ЦБП сегодня по миру используется 60% вторичного волокна и 40% первичного и сегодня его команда  начинает заниматься тем, что из текстильных отходов извлекает целлюлозный компонент, который будет использоваться  "на материалы XXI века, на нано-целлюлозу во всех ее многообразиях, нано-кристаллическую целлюлозу, нано-фибриллярную и так далее».

Фото - upackunion.ru