Устойчивое развитие имеет решающее значение для сохранения жизни на нашей планете. Чтобы его добиться, необходимы реальные шаги в таких направлениях, как сокращение количества отходов и сохранение экосистем. Инновационные технологии призваны сыграть в этом процессе ключевую роль. Отрасли ищут новые способы использования энергии, поддержания биоразнообразия, сокращения загрязнения, а также сохранения природных ресурсов.
Тысячи деревьев вырубаются ежегодно для удовлетворения потребностей белорусов в бумажном сырье. Во многих городах есть пункты по приему макулатуры, тем не менее ее доля в производстве бумаги невелика. Поэтому сегодня мы поговорим о необычном, но потенциально перспективном подходе к переработке — превращении опавших листьев в целлюлозу — один из важнейших полуфабрикатов, применяемых в бумажной, текстильной и химической промышленности. Об этом процессе и о его экологических преимуществах нам рассказала участник Республиканского конкурса работ исследовательского характера учащихся по астрономии, биологии, информатике, математике, физике, химии Елизавета КОРОЛЁВА.
— Какие факторы способствовали началу вашего исследования альтернативных способов получения целлюлозы?
— Меня с самого юного возраста интересовала природа: растения, животные, окружающий мир в целом. Мне всегда было жаль бездомных животных, хотелось их накормить, приютить, как-то помочь. Но мой интерес распространялся не только на милых и пушистых животных, меня волновали даже дождевые черви, на которых в дождливую погоду наступали люди. Мне было больно смотреть, когда дети даже в шутку во время игры ломали ветки деревьев. И я могу сказать, что мой интерес к природе нисколько не утих, а, наоборот, увеличился, и сейчас мне небезразличны более глобальные проблемы окружающей среды, в частности уничтожение лесов для выработки бумаги. Я считаю, что каждый человек должен стремиться беречь нашу планету, потому что это наш общий дом. И делать это нужно не только ради себя, а в первую очередь ради будущих поколений, которым придется жить в том, что мы им оставим.
Елизавета КОРОЛЁВА
— Какие основные проблемы могут быть связаны с дефицитом древесных ресурсов?
— Проблема заключается в том, как именно человек относится к древесным ресурсам и что он делает для их сохранения. В связи с тем, что ежегодное потребление деревьев в мире только растет, возникает достаточно много проблем: исчезновение естественной среды обитания живых существ, снижение биологического разнообразия, эрозия почв и частые засухи. По официальным данным, более 40 процентов всей территории Беларуси покрыто лесами. Однако не стоит забывать, что ряд факторов — антропогенная деятельность, неблагоприятные климатические явления, пожары, нашествия вредителей — может приводить к деградации лесов. К примеру, прошлым летом у нас была достаточно сильная эпидемия соснового жука-короеда — повреждено несколько тысяч гектаров леса. Большой ущерб белорусским лесам также нанесли ураганы.
— Можете ли вы подробнее рассказать о процессе добычи целлюлозы из опавших листьев?
— Расскажу о том, как лично я получала целлюлозу из опавших листьев. Предварительно собрала сырье и измельчила его. Это делается для того, чтобы уменьшить время, которое придется затратить на получение полуфабриката (целлюлозного раствора или массы). Целлюлозу из опавших листьев я получала путем щелочной варки: варила листья с 20-процентным раствором гидроксида натрия в течение 2,5 часа при температуре кипения воды. Важно помнить, что при увеличении концентрации раствора может начаться гидролиз целлюлозы. По окончании варки полученную массу промыла, чтобы отделить от полуфабриката отработанный варочный раствор, просеяла, чтобы отделить непровариваемое сырье, и отжала. В результате получилась волокнистая масса светло-коричневого цвета. Стоит также упомянуть этап размола волокнистого полуфабриката, потому что именно от него зависят дальнейшие свойства бумаги, ее внешний вид. При помощи размола материалу можно придать определенную степень гидратации, сделать волокна более гибкими, увеличить их поверхность и обеспечить лучшую связь волокон в бумажном листе. Я использовала 2-процентный раствор перекиси водорода из-за ее чистоты и нетоксичности. В конце всего процесса для получения полноценного листа бумаги выложила массу на сетку с натянутой рамкой и высушила.
— Какие экспериментальные методы вы использовали для сравнения целлюлозы, полученной из древесины и из опавших листьев?
— Для этого я провела инфракрасную спектроскопию в Институте биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси. Спектроскопия представляет собой методы количественного и качественного анализа, основанные на взаимодействии света с материей. С помощью нее мне удалось изучить спектры поглощения целлюлозы, полученной из древесины, и аналога, полученного из опавших листьев. Измерения показали, что аналог мало отличается от целлюлозы, произведенной стандартным способом, поэтому аналог можно тоже использовать в производстве.
— Какие экологические преимущества представляет ваш метод перед традиционными способами производства бумаги?
— Сложно сказать, перейдет ли когда-нибудь человечество полностью на такой вид альтернативного производства бумаги. Однако, я уверена, даже если бумага, произведенная подобным образом, будет составлять всего 5 % от общего количества, это позволит сохранить определенное количество древесных ресурсов и лесов, благодаря чему снизится давление на природу.
— Какие практические применения крафт-бумаги, изготовленной из опавших листьев, вы видите в будущем?
— Это, пожалуй, самый интересный вопрос. В первую очередь я предлагаю идею с использованием такого вида бумаги в ресторанном бизнесе. Из нее можно изготовить достаточно обширный список вещей: одно- или многостраничные меню, экологически чистую одноразовую посуду, подложки, листовки, вкладыши, визитки, календари, стилизованные конверты или простые коробки. Также крафт-бумага послужит отличным материалом для изготовления декоративной упаковки и креативных элементов интерьера, которыми можно либо украсить собственный дом, либо использовать в качестве подарка. Эти идеи я уже предлагала на всех конкурсах, в которых участвовала, но пока, к сожалению, в разработку они не взяты. Если бы какое-нибудь производство в нашей стране этим заинтересовалось, то я была бы очень рада, потому что, по сути, опавшие листья — это растительное сырье, которое вместо того чтобы сгнить, может принести пользу.
— Какие вы видите перспективы для внедрения вашего метода на промышленном уровне в Беларуси?
— Стоит сначала объяснить, какая листва подходит для производства, а какая — нет. К примеру, листья, которые в конце осени лежат на обочине дорог, в тех же городских парках, не подходят. На это есть несколько причин, но основной является то, что в них могут содержаться различные яды, химикаты, токсичные вещества, тяжелые металлы, из-за которых получение бумаги неприемлемо для производства и опасно для человека. Поэтому в своей научной работе я предлагаю устраивать сбор листьев в таких экологически чистых местах, как заповедники, национальные парки, заказники. Затем собранную листву необходимо будет отвозить на специальные склады — там они не должны храниться слишком долго, иначе сгниют.
Это что касается технических моментов. Как это будет реализовано на практике, неизвестно, поскольку в Беларуси предприятий по получению целлюлозы из опавших листьев пока нет. Насколько я знаю, Добрушская фабрика по производству картона предпринимала попытку производства целлюлозы из соломы, но такая бумага, к сожалению, получилась довольно хрупкой и некачественной, поэтому проект свернули. В какую сумму обойдется реализация проекта по производству крафт-бумаги из опавших листьев, сказать сложно, так как это зависит от многих факторов. Однако мне кажется, что это достаточно перспективное направление.
Дэвид БАЛАЕВ, выпускник школы
Фото автора и freepik.com
