Комплексная переработка возобновляемого органического сырья, включая древесные отходы, с получением химических веществ, биотоплив и функциональных материалов, востребованных для космических приложений, а также в медицине, пищевой и химической промышленности, сельском хозяйстве, энергетике и охране окружающей среды (заключительный)

Объектом исследования является древесина и кора березы, продукты, полученные при их комплексной химической переработке. Цель работы – разработка оптимизированных процессов фракционирования основных компонентов биомассы березы с получением востребованных химических продуктов – ксилана, ксилозы, левулиновой кислоты, производных бетулина, энтеросорбентов. Изучение закономерностей и установление состава и строения продуктов, образующихся при термокаталитической деполимеризации биомассы березы в среде сверхкритических флюидов и в восстановительной среде. В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: Установлены оптимальные условия осуществления основных стадий процессов щелочной экстракции древесины березы с получением ксилана и лигноцеллюлозного продукта, гидролиза ксилана до ксилозы на твердом кислотном катализаторе, экстракции лигноцеллюлозного продукта этанолом с получением этаноллигнина и целлюлозы, кислотно-каталитической конверсии целлюлозы в левулиновую кислоту, водно-щелочной обработки этаноллигнина с получением энтеросорбентов. Разработаны новые экологически безопасные методы получения производных бетулина и энтеросорбентов из коры березы. Впервые путем сплавления выделенного из бересты бетулина с коричной, янтарной и п-бромбензойной кислотами при температурах 220-250 °С получены с выходом 80-90 % сложные эфиры бетулина: 3,28-дициннамат бетулина, 3,28-дисукцинат бетулина и 28-п-бромбензоат бетулина. Путем нанесения биологически активного бетулина на пористую подложку из луба коры березы получены эффективные энтеросорбенты для лечения и профилактики желудочно-кишечных инфекций. Установлено влияние предгидролиза древесины березы, осуществляемого с целью удаления гемицеллюлоз, на выход и состав продуктов ее гидрирования и терморастворения в среде сверхкритического этанола в присутствии бифункционального катализатора Ru/C. Показано, что удаление гемицеллюлоз из древесины позволяет получить в последующем процессе каталитического гидрирования твердый продукт с высоким содержанием целлюлозы (до 95 мас.%) и алкилзамещенные метоксифенолы. В процессе гидрирования этаноллигнина березы в среде сверхкритического этанола при 300°С наиболее высокий выход жидких продуктов (до 76,7 мас.%), обогащенных метоксифенолами достигается в присутствии бифункционального катализатора Pt/ZrO2. В результате проведенных исследований разработаны новые процессы экстракционно-каталитического фракционирования биомассы березы на химические продукты, востребованные в химической и пищевой промышленности, медицине ветеринарии.