Ежегодно в России лесозаготовительная и целлюлозно-бумажная промышленность образует более 30 млн м³ кородревесных отходов, которые десятилетиями разлагаются в короотвалах, выделяя метан и CO₂, а также токсичные соединения, загрязняющие почву и воду.
Ученые Пермского Политеха предложили принципиально новое решение: они разработали и впервые испытали одностадийный метод переработки коры в углеродный сорбент, который по своим характеристикам не уступает популярному коммерческому аналогу — березовому активному углю (БАУ). Теперь вместо многоступенчатой и затратной технологии промышленность получает возможность утилизировать отходы с пользой и минимальными энергозатратами.
Традиционная схема получения активных углей требует двух высокотемпературных этапов: сначала пиролиз сырья при 500–600 °C для получения угля-сырца, а затем его активацию водяным паром при 800–900 °C. Такой подход экономически невыгоден для массовой переработки такого сложного материала, как кора, которая по своему составу значительно отличается от ствольной древесины.
Пермские ученые решили эту проблему, применив предварительную обработку измельченной коры раствором фосфорной кислоты с последующим пиролизом всего при 400 °C. Это позволило объединить процессы карбонизации и активации в одну стадию, кардинально снизив температуру и энергопотребление.
Результаты испытаний подтвердили эффективность разработки. Как отмечает Ирина Глушанкова, доктор технических наук, профессор кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, полученные образцы сорбентов на основе коры березы и осины обладают развитой структурой микропор и мезопор, что обеспечивает высокую эффективность очистки воды от различных загрязняющих веществ. По ключевым сорбционным характеристикам материал не уступает промышленному эталону, что открывает широкие перспективы для его применения в системах водоочистки на промышленных предприятиях.
Особую ценность разработке придает синергетический эффект. Благодаря использованию фосфорной кислоты в процессе активации, готовый сорбент содержит в своем составе фосфор и микроэлементы. Это позволяет использовать отработанный материал не просто как отход после очистки, а как удобрение, повышающее плодородие почвы, что особенно актуально для задач рекультивации нарушенных земель. Таким образом, технология реализует принцип безотходного производства: от утилизации короотвалов к очистке сточных вод и восстановлению почвенного слоя.
Разработка ученых Пермского Политеха ориентирована на практическое внедрение и может быть интегрирована непосредственно на целлюлозно-бумажных комбинатах. Предприятия получают возможность самостоятельно перерабатывать собственные отходы в высокомаржинальные продукты — сорбенты для очистки воды и выбросов, а также почвоулучшители, что позволяет одновременно решить проблему накопления короотвалов, снизить экологическую нагрузку и повысить экономическую эффективность производства.
Фото: Larisa Stefanuyk, Istockphoto.com
