Из целлюлозы производят массу продукции: бумагу, картон, целлофан, одноразовую посуду, вискозу, углеродное волокно. Получают её обычно из древесины, камыша, тростника. В последние годы сырьё закупали за рубежом, но сейчас это стало проблематичным из-за санкций. Однако сотрудники Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН нашли замену. Это мискантус, который произрастает в том числе и на российских территориях.
Быстро и экологично
Слово «мискантус» пока мало кому известно, но вскоре ситуация может измениться. Это многолетнее травянистое растение высотой до двух метров, которое можно встретить в Азии, Африке и Австралии. На территории России вид, который называется мискантус китайский (Miscanthus sinensis), растёт на юге Приморья. В 2012 году ученые ИЦиГ вывели культурный сорт под названием «Сорановский». До недавних пор мискантус использовали лишь как элемент ландшафтного дизайна.
Плюсы мискантуса как потенциального источника полезного растительного сырья в том, что растение вполне адаптировано к российскому климату, а также ежегодно способно давать богатый урожай ценных для промышленности веществ. Так, с одного гектара, засеянного мискантусом, можно в результате получить от четырех до восьми тонн целлюлозы, изделия из которой отличаются высокой прочностью и прекрасно впитывают воду.
Вискозные волокна, производимые на основе целлюлозы, используются для создания одежды и других текстильных изделий. Целлюлоза входит в состав пороха, лакокрасочных материалов, кино- и фотоплёнки, стиральных порошков.
Производить целлюлозу из мискантуса гораздо проще и дешевле, чем из той же древесины. Ведь деревья надо сначала вырастить, затем спилить, организовать перевозку срубленных стволов на заводы, где будет запущен довольно сложный цикл переработки. На такие операции требуется масса финансовых, человеческих и машинных ресурсов. Понятно, что сбор и переработку травы наладить куда легче. Тем более одна плантация мискантуса способна плодоносить от 20 до 25 лет.
Кроме того, эксперты утверждают, что мискантус является довольно-таки экологичным: он выделяет в атмосферу существенно больше кислорода, чем те же деревья, а при использовании в качестве топлива не оставляет углеродного следа.
– До недавних пор мы получали целлюлозу в основном из хлопка и бамбука, которые закупали в Бразилии, – рассказал «Газете о России» замдиректора ИЦиГ СО РАН по инновационной деятельности Пётр Куценогий. – Но из-за санкций со стороны недружественных стран мы оказались отрезаны от этих источников. И сейчас находимся в поисках альтернатив.
– В нашем мискантусе содержится около 48 % целлюлозы, – комментирует коллега Куценогого, старший научный сотрудник ИЦиГ Светлана Капустянчик. – Хотя её содержание меньше, чем в хлопчатнике, последний слишком чувствителен к окружающей среде. Что же касается деревьев, то они растут очень долго – вырубать их разрешается только один раз в 60-70 лет. С мискантусом подобные проблемы отсутствуют.
Начнём с упаковки
Первый опытный завод по производству целлюлозы из мискантуса при поддержке министерства сельского хозяйства и продовольствия Московской области появился в 2020 году в подмосковной Шатуре на базе НПО «Биотехкомпозит». Здесь же сейчас располагается экспериментальная плантация для получения целлюлозы.
На сегодня площадь посадок растения составляет 270 гектаров. Как сообщил заместитель председателя правительства Московской области Георгий Филимонов, планируется увеличить её до 500 гектаров.
Генеральный конструктор «Биотехкомпозита» Михаил Азанов поведал пресс-службе правительства Московской области, что его организация совместно с ИЦиГ СО РАН, Центральным научно-исследовательским институтом бумаги (ЦНИИБ) и Институтом нефтехимического синтеза РАН в настоящее время развивает новейшие промышленные биотехнологии выращивания и глубокой переработки мискантуса сорта «Сорановский» в промышленные изделия. Российским специалистам фактически впервые в мире удалось освоить полный промышленный цикл выработки углеродного волокна из целлюлозы недревесного происхождения и получить на это официальный патент.
Сейчас завод в Шатуре уже активно производит биоразлагаемую упаковку и одноразовую посуду на основе сырья из мискантуса. Но это только начало. В ближайшее время будет освоено производство других видов продукции, а аналогичные предприятия должны открыться в Новосибирской и Калининградской областях.
Фото: biotekhkompozit.ru
Сорняк или панацея?
Но, как говорится, в любой бочке мёда есть своя ложка дегтя. Существует вероятность, что из-за скорости распространения мискантус может вытеснять другие растения, в том числе и полезные. Кстати, в Азии мискантус считается сорняком, причём далеко не безопасным. Он способен не только вытеснять другие растительные культуры, но и заражать их рядом болезней.
Поскольку в России мискантус на сегодняшний день занимает довольно ограниченные территории, сложно судить, насколько он агрессивен и опасен для соседних растений. Пока эксперты сходятся на том, что перед засеиванием плантаций мискантусом необходимо тщательно изучить его свойства с точки зрения безопасности для окружающей среды.
Вспомним пресловутый борщевик Сосновского, который начали культивировать в СССР в 50-е годы прошлого века, намереваясь использовать богатое витаминами и протеинами растение для кормления скота. Это было намного дешевле, чем кормить скотину, скажем, кукурузой, а после войны страна вынуждена была жить в режиме жесткой экономии.
Но надежды не оправдались: мало того, что борщевик быстро дичал и уничтожал соседние экосистемы, так ещё и молоко коров, которых им кормили, оказалось горьким на вкус. Сок же растения, как выяснилось, был ядовит и вызывал у людей ожоги, которые не проходили месяцами.
В общем, от перспективы сэкономить на кормах постепенно пришлось отказаться. А борщевик остался. Да, есть любители варить из него борщ (недаром же он так называется!), но сорвать его, не нанеся вреда здоровью – тот ещё квест. Хотя и по сей день власти пытаются истреблять опасный сорняк, разросшийся уже по всей стране, вплоть до Северного Ледовитого океана, растение никак не хочет сдавать свои позиции. А размножение борщевика идёт с огромной скоростью.
Правда, в отличие от него, мискантус не размножается с помощью семян, поэтому риск неконтролируемого распространения всё-таки ниже. Но если даже удастся свести все предположительные риски на нет, то сможет ли мискантус и в самом деле заменить привычные источники целлюлозы?
Так, по словам директора Ботанического сада института ДВО РАН, доктора биологических наук Павла Крестова, по продуктивности мискантус всё-таки уступает древесине. Например, в приморской тайге существуют быстрорастущие породы деревьев, такие как пихта или тополь, и если увеличить количество лесных плантаций, то можно производить из этих видов деревьев достаточное количество целлюлозы.
Пётр Куценогий из ИЦиГ, в свою очередь, полагает, что пока сложно сказать, когда мы сможем совсем отказаться от импортной целлюлозы. Здесь играет роль слишком большое количество факторов. Но если поставить перед собой задачу полного импортозамещения в данной сфере, то, возможно, вопрос удастся решить за несколько лет. И мискантус в этом как раз поможет.
Ирина Шлионская
ГОР