ЦЕЛЛЮЛОЗА

Целлюлоза – природный полимерный материал – является одним из важнейших полуфабрикатов, применяемых в бумажной, текстильной и химической промышленности.

Основным растительным сырьем для производства целлюлозы является древесина хвойных и лиственных пород. За последние 20–30 лет в мировой практике стало широко распространено получение сырья из  однолетних растений и быстрорастущих деревьев.

Наиболее перспективным видом сырья, за счет высоких бумагообразующих свойств и достаточно быстрого роста, являются быстрорастущие деревья Павловнии (Paulownia).

В европейских странах, а также в странах ближнего зарубежья, активно разрабатываются и совершенствуются технологии получения целлюлозы из древесины Павловнии.

 целлюлоза

Основная проблема, порождаемая целлюлозно–бумажной промышленностью – это загрязнение сточных вод. Деревья Павловнии (Paulownia), высаженные в районе производства,  используют в экологических целях и рассматривают как фиторемедиатор. Иными словами, растения способны собирать из почвы и воды промышленные загрязнители, пропускать их через свою сосудистую систему, задерживать их в себе, что помогает очищать и восстанавливать окружающую среду.

В Швеции, быстрорастущее дерево Павловния, используют для очистки сточных вод и переработки жидкостей со свалки. Отходы разливают вокруг деревьев, которые, в свою очередь, расщепляют и утилизируют их, а потом древесину используют в качестве сырья для целлюлозно–бумажной промышленности или производства биотоплива.

Более подробная информация на странице:

восстановление земель

Исследования химических и биометрических свойств дерева Павловнии (Paulownia)

 Ссылка на статью: European Journal of Wood and Wood Products – Европейский журнал древесины и изделий из древесины.

Общие свойства древесины Павловнии (Paulownia):

Павловния Paulownia

Химические свойства Павловнии (Paulownia):

Содержание холоцеллюлозы (80,1%), целлюлозы (51%), лигнина (23,5%), экстракта (11,8%).

 холоцеллюлоза целлюлоза лигнин

Морфологические свойства древесины Павловнии (Paulownia):

Длина волокна (+996 IМ), ширина волокна (30,55 IМ), ширина просвета (25,30 IМ), толщина клеточной стенки (5,25 IМ).

производства целлюлозы

Механические свойства древесины Павловнии (Paulownia):

Механические свойства древесины

На основании полученных исследовательских данных, содержание целлюлозы и лигнина были определены как 51% и 23,5%, соответственно. Эти значения сравнимы со значениями типичных лиственных пород.

Анализ химических свойств показал, что  волокна Павловнии (Paulownia) обладают рядом свойств, которые отвечают требованиям хорошего сырья для изготовления бумаги, так как относительно легко перерабатывается (разрушаются древесные волокна) во время варки целлюлозы, придавая большие прочностные свойства бумаге.

Древесина Павловнии (Paulownia) имеет очень хорошие биометрические коэффициенты, что является важным преимуществом в бумажной промышленности.

В целом, результаты, основанные на химических и морфологических анализах,  показали, что волокна Павловнии (Paulownia) являются подходящим волокнистым сырьем для производства бумаги.

Павловния Paulownia

Исследования культуры Павловния (Paulownia), проведенные компанией Nanning Lv Tong Forestry Technology Limited Company, были оценены в соответствии с системой анализа изображений (Leica DMLS) по стандартам испытания материалов (ASTM).

Ссылка на исследовательскую статью: «Anatomical Features, Fiber Morphological, Physical and Mechanical Properties of Three Years Old Paulownia: Green Paulownia» – «Анатомические и морфологические особенности волокна, физические и механические свойства трехлетнего растения Paulownia».

Результаты исследования показали: среднее значение длины волокон составило 0,905 мм, средняя ширина волокна 34,59 мкм, толщина люмена 26,80 мкм, толщина стенок ячеек 3,89 мкм. Размеры волокон Павловнии (Paulownia) находятся в нормальном диапазоне для лиственных пород.

Были сделаны выводы, что быстрорастущее дерево Павловния (Paulownia) имеет высокий потенциал в качестве волокнистого и лигноцеллюлозного материала.

Для определения пригодности волокнистого материала для целлюлозно–бумажного производства, обычно используется  коэффициент соотношения Runkel. Если древесный материал имеет соотношение Runkel больше 1, то его слой будет жестким, менее гибким и иметь плохую способность склеивания.

Волокна с низким коэффициентом (<1) производят хорошее качество целлюлозы и бумаги. Материалы, имеющие значение Runkel менее 1, наиболее пригодны для изготовления бумаги, поскольку они легко разрушаются и обеспечивают большую площадь поверхности для склеивания.

В исследованиях сообщается, что значение расчетного коэффициента Runkel для древесины Павловния (Paulownia) составляет – 0.35, что меньше 1 и, соответственно, подходит для изготовления бумаги

Коэффициент гибкости волокон Павловнии (Paulownia) составляет 75,96%. Согласно этой классификации, коэффициент гибкости волокон Павловнии (Paulownia) был включен в группу эластичных волокон.

Поперечное сечение Павловнии (Paulownia) под микроскопическим увеличением:

Павловния Paulownia

Рис 1. (a и b) – простая перфорация, (с) – при сжатии волокна, зимний сезон и (d) – множественные емкости, F: белки, P: паренхимы, R: лучи и V: сосуд.

Павловния Paulownia

Рис 2. (a) – Сосуды мацерации образца и (б) – раздел Радиальная, F: Волокна и R: Лучи

Выводы:

Размеры волокна Павловнии (Paulownia) находятся в нормальном диапазоне для твердых пород. Морфология волокон и индексы клетчатки древесины Павловнии (Paulownia) является достаточно хорошим для производства бумаги.

3–х  летнее дерево Павловния (Paulownia)  с окружностью ствола 30 см и высотой 12 м вполне заменяют 7 – 11–летнюю коммерческую сосну.

Ссылки на другие исследования свойств быстрорастущего дерева Павловния (Paulownia) для производства бумаги:

Universidade de Aveiro Departamento de Qu?mica –Университет Авейру. Португалия.

http://ria.ua.pt/bitstream/10773/3117/1/2010000172.pdf

Limerick Pulp and Paper Centre, UNB,Fredericton,Canada. DuzceUniversity, ForestryFaculty,Turkey.

http://www.academicjournals.org/article/article1379931310_Ates%20et%20al.pdf

Department of Wood and Paper Science and Technology, Chaloos Branch, IslamicAzadUniversity,Chaloos,Iran

http://www.cellulosechemtechnol.ro/pdf/CCT9-10(2013)/p.735-743.pdf

Павловния Paulownia

Согласно статистике, опубликованной Продовольственной и Сельскохозяйственной организацией ООН (ФАО), плантационная  посадка деревьев для обеспечения древесным сырьем мировой лесной промышленности, стала крупным бизнесом, развивающимся быстрыми темпами.

Стремительный рост количества лесных плантаций в мире, объясняется увеличением спроса международной торговли на изделия из древесины, пиломатериалы, бумагу и, одновременно, с истощением и сокращением лесных массивов.

В последние годы мировыми учеными  ведутся интенсивные исследования быстрорастущих пород деревьев для обеспечения первичным древесным сырьем  лесной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности.

Огромное внимание сейчас сосредоточено на быстрорастущей культуре Павловния (Paulownia), благодаря ее уникальным характеристикам, которые могут быть использованы во многих отраслях экономики.

Преимущества быстрорастущего дерева Павловния (Paulownia) для производства бумаги:

  • Древесина Павловнии – быстро возобновляемое сырье, что дает возможность получения материалов за более короткий срок и по более низкой цене.
  • Дерево Павловния (Paulownia) неприхотливо и растет на малоплодородных почвах, не занимая необходимую для других сельскохозяйственных культур плодородную почву. Способно осваиваться на песчаных почвах.
  • Ствол можно срубить в любое время года, независимо от сезона.
  • Дерево Павловния (Paulownia) самостоятельно регенерирует от корня. При целевой высадке для получения древесного сырья возможно минимум 7–8 циклов прорастания без необходимости повторной высадки.

Более подробная информация о Павловнии (Paulownia):

древесина

растения

Перейти на страницы:

деревья