В Красноярске обсудили современные проблемы древесиноведения

В Красноярске прошёл VI Международный симпозиум имени Бориса Наумовича Уголева, посвящённый 50-летию регионального координационного совета по современным проблемам древесиноведения. Местом встречи учёных стал «Красноярский научный центр СО РАН». Специалисты из России, Германии, Франции, Италии, Венгрии, Турции и других стран поделились результатами биологических и технических исследований строения и свойств древесины и древесной коры.

По словам специалистов, Россия занимает первое место по площади, занятой лесом, и второе — по запасам древесины. Поэтому первостепенная задача — скоординировать данные научных исследований о возможностях применения древесины в генной инженерии, мембранных, квантовых и нанотехнологиях, фотонике.

Что делать с отходами?

Представители отрасли и науки обсудили широкий круг вопросов, связанных со строением и свойствами, переработкой, вторичным использованием и сертификацией древесины и изделий из неё. Одна из самых острых экологических проблем — отходы на производствах.

Например, стоки воды, включающие скопления коры и остатки древесины, содержат высокие концентрации фенолов. Такие «завалы» представляют опасность потому, что могут самовозгораться. Но в то же время, кора хвойных пород по своему химическому составу — уникальное сырьё для получения различных по назначению продуктов.

Учёные Института леса им. В.Н. Сукачёва ФИЦ КНЦ СО РАН использовали кору для создания сорбентов по очистке сточных вод от тяжёлых металлов, красителей и нефтепродуктов. Оказалось, что 1 грамм такого сорбента способен извлекать до 42 милиграмм загрязняющего вещества. Для этого достаточно модифицировать кору методом фенолформальдегидной поликонденсации в присутствии катализатора.

Кроме того, сорбент обладает плавучестью и может собирать разлитые нефтепродукты с поверхности воды. Выяснилось, что самые эффективные поглотители нефтепродуктов получаются из коры сосны и лиственницы.

Удивительные свойства коры

Ещё одна находка научных специалистов — модифицированную кору, насыщенную питательными микро- и макроэлементами можно использовать в качестве добавки в почву при выращивании растений. Такая добавка делает почву более плодородной, снижает её кислотность и стимулирует рост высаженных культур. Причём применять субстрат можно как в широких масштабах, так и в домашних условиях: для теплиц или отсыпки декоративных растений в садах, скверах.

«Использование коры в качестве сырья для получения новых продуктов будет способствовать решению проблемы загрязнения окружающей среды отходами деревообработки, импортозамещению востребованных продуктов, а также организации производства продуктов на экспорт. Стратегия социально-экономического развития Красноярского края до 2020 года предусматривает увеличение доходности с 1 м³ заготавливаемого леса с 65$ до 300$. Для достижения этих целей кора из вторсырья должна превратиться в экономически выгодный ресурс, а её полное использование обеспечит поступление денежных средств в регион», — отметила научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН, кандидат химических наук Анжелика Семенович.

Прочнее титана

Одно из неожиданных направлений исследований, о которых говорили на симпозиуме, стала возможность упрочнения древесины. Прочность этого природного материала ниже, чем, скажем, у керамики, углестеклопластика или легированной стали. В это сложно поверить, но после модификации дерево может стать прочнее этих соединений.

«Древесина имеет ажурную конструкцию из клеток и волокон, которую миллионы лет создавала природа и которую мы не можем в точности воспроизвести искусственно. Повысить её прочность можно двумя способами — увеличить плотность за счёт прессования, либо заполнить пустоты жидкими модификаторами, например, синтетическими смолами с последующим отверждением. Так можно добиться прочности, близкой к стали или текстолиту», — рассказал профессор Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, доктор технических наук Владимир Шамаев.

Исследователи из Воронежа усовершенствовали второй способ. Чтобы получить прочную конструкцию, они используют сухую заготовку древесины, которую пропитывают формальдегидной смолой так, чтобы заполнить все пустоты. Затем образец подвергают обжигу древесная составляющая выгорает, а оставшиеся пустоты заполняют жидким веществом.

Это может быть титановый сплав, жидкий стеклопластик или наноматериал в гелеобразном состоянии. Когда вещество затвердеет, специалисты обрабатывают его сильными щелочами и подвергают ещё одной стадии — центрифугированию. Такой сложный процесс позволяет получить ажурную конструкцию, своим строением соответствующая ткани дерева. По словам учёных, этот материал имеет предел прочности, близкий к показателям титанового сплава, масса которого в четыре раза больше.

Это лишь часть большой программы, которая развернулась на конференции. Всего же за два дня учёные мужи представили более 50 пленарных, устных и стендовых сообщений.