Энергетический кризис конца второго тысячелетия, отразивший истощение мировых запасов нефти и природного газа, убедительно показал, что химическая промышленность нуждается в пополнении сырьевой базы. Одним из потенциальных источников ежегодно возобновляемого органического сырья являются гидролизные лигнины растительного происхождения.
На большинстве гидролизных и биохимических заводов Украины лигнин вывозится в отвалы и загрязняет большие территории. Количество таких отходов составляет более 2 млн.т., считая на сырую массу. Согласно имеющимся в литературе данным использование гидролизного лигнина в качестве химического сырья не превышает 5 % [1] .
Ряд гидролизных заводов сжигают лигнины в топках котельных, что нельзя признать рациональным с точки зрения потенциальной ценности этого сырья. И все же в настоящее время этот путь утилизации лигнина следует использовать на предприятиях Украины, поскольку он снижает расходы на вывоз лигнина в отвалы, а главное - позволяет значительно экономить мазут и уголь на гидролизных производствах.
Наиболее перспективный способ утилизации гидролизных лигнинов является пиролиз. Пирогенетическая переработка способна обеспечить наиболее полное безотходное использование гидролизного лигнина с получением углеродсодержащих материалов - ценных твердых, жидких и газообразных продуктов.
Уголь, получаемый при термической деструкции лигнина, по своим физико-химическим свойствам близок к древесному углю. В зависимости от условий проведения пиролиза лигниновый уголь содержит 70-90% углерода, 3-30% летучих веществ, его теплотворная способность достигает 7000 ккал/кг [2]. Поэтому лигниновый уголь может применяться как бытовое топливо, для производства различных сорбентов и в качестве восстановителя.
Исследования, проведенные нами на образцах гидролизного лигнина однолетнего сырья и водорослей, показали, что порошкообразные препараты активных углей могут быть использованы в качестве осветляющих сорбентов в медицинской и пищевой промышленности [3]. Ионообменные материалы с заданными свойствами повышенной прочности и стойкости к агрессивным средам апробированы при доочистке промышленных стоков.
Наиболее крупнотоннажным потребителем лигниновых углей является цветная и черная металлургия, которые используют его в качестве восстановителя вместо древесного угля, графита и др. Дефицит восстановителей в металлургии составляет в настоящее время не менее 1млн.т. в год [1].
Пирогенетическая переработка гидролизного лигнина предполагает получение лигниновой смолы, выход которой составляет 10-30%, и содержит до 50% фенолов. Кроме того в состав смолы входят нейтральные (водорастворимые) и редуцирующие вещества углеводного происхождения. Наиболее эффективным использованием смолы лигнина безусловно является выделение из нее индивидуальных компонентов, а именно органических полупродуктов. Однако такой проект требует значительных финансовых ресурсов. Суммарно фенолы могут быть использованы для производства пластмасс, антиокислителей, коптильных препаратов, консервантов. Следует отметить, что лигниновая смола уже сегодня используется в качестве фенол-содержащего сырья, в частности для замены фенола при получении синтетических смол [4].
Как показали проведенные исследования [5], лигниновая смола эффективно используется в качестве растворителя-пластификатора при гидрогенизации лигнина и других углеродсодержащих материалов.
Газовая фракция пирогенетической переработки гидролизных лигнинов представляет неконденсирующиеся газы, выход которых при различных режимах пиролиза колеблется от 17 до 35 %. В составе газов обнаружено до 30% оксида углерода, метановых и других углеводородов.
Изложенный материал позволяет сделать следующие выводы:
1. Пиролиз гидролизного лигнина - один из наиболее перспективных способов его промышленной утилизации. Перспективность этого метода определяется потребностью в специфических продуктах пиролиза лигнина - твердых углеродсодержащих материалах (активные угли, карбонизаторы и восстановители), а также смольных и газообразных веществ, что обеспечивает практически полное использование этого много тоннажного отхода гидролизных производств с комплексным решением экономической и экологической сторон проблемы.
2. Для обоснованного заключения о преимуществах и первоочередности практической реализации конкретных разработок по пиролизу гидролизного лигнина, подошедших к стадии опытно-промышленной проверки, необходимо централизованное проведение их сравнительной технико–экономической оценки.
Литература
1. Осипова Л.В. Использование продуктов растительного происхождения в качестве сырья для получения органических продуктов и полимерных материалов.- Хим.промышленность за рубежом,-1989, №8. с.48-60.
2. Семенов М.В., Василькович Л.А. Использование лигнина в качестве топлива.- Гидролизная и лесохимическая промышленность,-1980, №2, с.15-17.
3. Довгань И.В. Экологические аспекты безотходного использования морских водорослей.- Сборник научных статей "Утилизация отходов, организация и контроль полигонов".- Одесса, 1999, с.III-116.
4. Довгань И.В., Медведева Е.И. Водорослево-полимерные композиционные материалы и их применение в строительстве, - Материалы XIII Международного симпозиума. -Гомель, 1991 г.-с.14-18.
5. Довгань И.В., Леонович А.О. Термохимические исследования препаратов лигнина.- Химия древесины, 1992,№4, с.91-96.
Автор: И.Довгань, Одесская АСиА
