Удобрительный лигнин

Сибирский энергетик: 08 августа 2014 Экономика Технологии
Автор: Георгий БОРИСОВ

Оставшийся от гидролизных заводов лигнин, доставляющий немало хлопот пожарным, и другие отходы лесопереработки можно с относительно небольшими затратами переработать в удобрения. Эту технологию, в основе которой лежит всем известный принцип компостирования, разработали иркутские учёные. Сейчас её опробуют на участке полигона ТБО, где складируются опилки, результаты масштабного эксперимента будут известны осенью. Но те испытания, что уже проводились, доказывают: из отходов можно получить субстанцию, по своим свойствам близкую к биогумусу.


Один из плюсов технологии, разработанной учёными, – её простота

Автор фото: из архива Сергея Захарова

В Иркутской области, выбившейся в лидеры по объёмам лесозаготовок среди регионов России, ещё в советское время было накоплено немало отходов переработки древесины. Среди них – гидролизный лигнин, то есть полимер, из которого состоят стенки клеток растений. Его количество оценивают по-разному: где-то в Интернете можно найти скромные данные, согласно которым под Зимой, Тулуном и Усть-Кутом скопилось 2-3 млн тонн подобных отходов, но гораздо чаще упоминается цифра в 3 млн тонн, оставшихся после банкротства Зиминского гидролизного завода, ликвидированного в 2003 году, чуть меньше хранится на отвалах Тулунского гидролизного завода, остановленного в 2006 году. При этом не учитываются отходы, оставшиеся от Бирюсинского гидролизного завода. Кроме того, сюда не включены 6,2 млн тонн шлам-лигнина, накопленного за годы работы Байкальского целлюлозно-бумажного комбината, поскольку он слишком токсичен и содержит множество загрязняющих веществ вплоть до тяжёлых металлов, так что его крайне сложно переработать. Но и тот лигнин, что остался от гидролизных заводов, доставляет немало хлопот. В первую очередь это связано с его высокой горючестью. Достаточно привести пример Зимы, где на полигоне давно закрывшегося предприятия несколько лет действовал пожар, затушить который удалось с помощью золы из отвала Ново-Зиминской ТЭЦ ОАО «Иркутскэнерго».

Старый принцип, новая технология

Гидролизный лигнин, в то же время, представляет собой ценное сырьё для химической промышленности. Над тем, как его использовать с максимальной эффективностью и минимальными затратами, давно ломают головы учёные. Вариантов несколько, один из них – переработка лигнина в органическое или органоминеральное удобрение, поскольку его компоненты являются исходными веществами для образования гумуса. Традиционная технология, известная любому дачнику или садоводу, заключается в его компостировании в смеси с птичьим помётом или навозом. В числе её неоспоримых достоинств – простота и дешевизна, однако есть один недостаток: подобный способ не позволяет перерабатывать большие объёмы лигнина, которые хранятся на полигонах закрывшихся гидролизных заводов.

«Альтернативой может послужить компостирование лигнина с минеральными добавками при активном участии специально составленной микробной ассоциации, участвующей в биотрансформации и гумификации исходного субстрата», – констатировали сотрудницы Иркутского института химии (ИрИХ) имени А.Е. Фаворского СО РАН Ирина Волчатова и Алевтина Медведева из лабораторий природных синтонов и лигандов и химии карбофункциональных соединений, выступая ещё в 2002 году на второй всероссийской конференции «Химия и технология растительных веществ». Иркутские учёные как раз и предложили новый способ переработки древесных отходов, заключающийся в том, что в компостируемую массу добавляют специальную микробную закваску из шести культур (грибов, дрожжеподобных грибов и актиномицета, то есть микроорганизма, объединяющего в себе свойства грибов и бактерий), которая позволяет существенно ускорить процесс.

Весомый вклад в разработку внесла сотрудница лаборатории прикладной химии ИрИХ СО РАН Людмила Беловежец, работающая по совместительству в Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН. Именно СИФИБР совместно с Национальным исследовательским Иркутским государственным техническим университетом создал инновационную компанию «Бионика», которая занимается доработкой и распространением новой технологии переработки лигнина и других отходов лесопереработки. «В России всего семь таких предприятий, созданных с участием вуза и академического института», – подчёркивает начальник управления научной деятельности ИрГТУ и генеральный директор ООО «Бионика» Сергей Захаров. Учреждено оно было весной 2013 года и буквально через несколько месяцев вошло в число победителей программы «СТАРТ», которую реализует Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и которая предусматривает финансирование небольших инновационных компаний. Разработка «Бионики» при этом была признана одним из десяти лучших биотехнологических проектов по всей России.

Доказано на практике

Для ускорения процесса используют распространённые реактивы вроде гашёной извести, азофоски и диамофоски

Сама технология, впрочем, была создана ещё до регистрации совместного предприятия. «Людмила Александровна Беловежец и её коллеги работали, скажем так, с теплолюбивыми штаммами бактерий и сначала проводили подобные эксперименты в тёплых регионах вроде Краснодарского края, – рассказывает Захаров. – И если там процесс может идти долго, то в Сибири тёплое время года ограничено летними месяцами, за которые микроорганизмы должны успеть сделать свою работу, так что нужен несколько иной состав закваски». В неё по-прежнему входят грибы, дрожжеподобные грибы и актиномецеты (конкретные культуры учёные не называют, небезосновательно опасаясь возможного копирования своей технологии), чей состав несколько различается в зависимости от того, что требуется переработать – лигнин или, скажем, опилки. Но для ускорения процесса используют распространённые реактивы вроде гашёной извести, азофоски и диамофоски, относящихся к разряду удобрений.

Получившуюся смесь наносят на слой опилок или лигнина толщиной в несколько десятков сантиметров, заливают водой. Затем всё размешивается с помощью тяжёлой техники, и процесс повторяют. Получается своеобразный «пирог», состоящий из отходов деревопереработки с прослойками из компостирующего состава. Именно по такой технологии было решено переработать 40 тонн опилок на Иркутском городском полигоне твёрдых бытовых отходов, где «Бионике» выделили площадку для «натурных испытаний» своей разработки. Результаты будут известны через три месяца. Впрочем, технологию уже апробировали в небольших масштабах, и получившаяся в результате её применения субстанция по внешнему виду ничем не отличается от обычной земли. А по химическому составу и свойствам, как показали исследования, сопоставима с биогумусом, содержащим питательные для растений вещества.

В доказательство эффективности получившегося удобрения Захаров демонстрирует снимки комнатного растения, после его применения разросшегося в несколько раз больше своего собрата, и посевов кукурузы, вымахавших примерно в полтора раза выше обычного. Сотрудники СИФИБР СО РАН в начале «нулевых» также испытывали компост, полученный в лабораторных условиях, на опытной деляне учебно-производственного участка Иркутской государственной сельскохозяйственной академии. Опробовали его на пшенице и ячмене. Оказалось, что после внесения удобрения у них уменьшился срок созревания, а урожайность и масса зёрен, напротив, увеличились. Исследование самого удобрения показало, что общее число микроорганизмов в нём находится на том же уровне, что и в богатых почвах.

Преимущество в цене

Тем временем в «Бионике» намерены использовать получившийся в результате переработки опилок продукт на полях ООО «АгроБайкал», арендующего земли под Иркутском в районе сёл Мамоны и Максимовщина. После этого можно будет говорить о полномасштабном производстве удобрения, продавать которое планируют по ценам примерно на треть ниже рыночной стоимости биогумуса. «Коммерциализация нашей разработки удобна, само государство предусмотрело некоторые мероприятия, которые могут нам помочь, – замечает Захаров. – К примеру, есть субсидия для компаний агропромышленного комплекса на компенсацию расходов на приобретение удобрений, так что, надеюсь, схожим образом компенсируют покупку нашего продукта. Единственный вопрос, который мы пока не можем решить, это логистика: иркутские сельхозтоваропроизводители находятся далеко от тех мест, где складирован лигнин, а перевозка увеличивает стоимость продукта, который мы не хотим продавать дорого».

Тем не менее, перспективы по применению нового вида удобрений открываются довольно широкие. С одной стороны, в Восточной Сибири ежегодно вырубается около 16 млн кубометров древесины, значительная часть которой идёт в переработку, к тому же есть значительные объёмы лигнина, накопленные на полигонах гидролизных заводов. С другой – в одной только Иркутской области насчитывается 190 сельскохозяйственных предприятий, 3,3 тысячи крестьянско-фермерских и 176 тыс. личных подсобных хозяйств, так что рынок сбыта для продукта, производство которого намерены развернуть учёные, огромен.

- See more at: http://www.vsp.ru/economic/2014/08/08/545514#sthash.DaGISZ5O.dpuf