Фундаментальные основы создания интегрированной технологии переработки легковозобновляемого непищевого растительного сырья в востребованные экономикой РФ продукты

Создание интегрированной технологии переработки растительного сырья является актуальным мировым трендом. Научная тема соответствует четырем приоритетным направлениям Стратегии научно-технологического развития РФ (а, б, г, ж). Обоснование межотраслевого подхода обусловлено многоуровневым решением задач по разработке фундаментальных основ создания интегрированной технологии переработки легковозобновляемого непищевого растительного сырья в востребованные экономикой РФ продукты, включающей растительное и минеральное сырье, химические, физические и биотехнологические процессы, продукты с высокой добавленной стоимостью: целлюлоза, глюкоза, биоэтанол, молочная кислота, бактериальная целлюлоза, простые и сложные эфиры целлюлозы, композиты с компонентом целлюлозного волокна. Целью проекта являются разработка фундаментальных основ создания интегрированной технологии переработки легковозобновляемого непищевого растительного сырья в востребованные экономикой РФ продукты (включая продукты химической и биотехнологической трансформации, а также новые волокнистые полимерные композиционные материалы из минеральных, химических и растительных волокон и их смесей). Интеграция различных видов сырья (растительного и минерального) и различных процессов (химических, физических, биотехнологических) представляет собой новый подход в создании востребованных экономикой продуктов, который позволит получить прорывной результат на мировом уровне. Предполагаемые результаты в соответствии с поставленными задачами: Будут разработаны способы биотрансформации гидролизатов из предобработанного легковозобновляемого непищевого растительного сырья в этанол и молочную кислоту; будет изучено карбоксиметилирование целлюлозы из шелухи овса в сравнении с традиционными источниками; будут изучены методы и технологические приемы получения полимерных композиционных материалов из растительного и минерального сырья; будут исследованы способы выделения и свойства растительных волокон, полимерных матриц и межфазного взаимодействия волокон различной природы с матрицами. Будут выявлены виды легковозобновляемого непищевого растительного сырья, высокоэффективные для получения продуктов химической и биотехнологической трансформации и композитных материалов. Будут проведены аналитические и экспериментальные исследования способов, методов и технологий получения из растительного сырья прекурсоров химических волокон, модифицирование натуральных растительных волокон и лигноцеллюлозной матрицы, получение целлюлозы из различного растительного сырья, пригодной к регенерированию. Будут созданы основы интегрированной технологии переработки приоритетного сырья в востребованные экономикой продукты (целлюлозу, бумагу, глюкозу, биоэтанол, молочную кислоту, бактериальную целлюлозу) с научным и экспериментальным обоснованием получения ряда полупродуктов для химической и биотехнологической трансформации, с проведением биотехнологического получения биоэтанола, молочной кислоты, бактериальной целлюлозы с одновременным выбором преимущественного продукта для данного вида сырья. Будут созданы гибридные полимерные композиционные материалы на основе волокон различной природы (минеральных, химических, растительных) и исследованы их физико-механические и эксплуатационные свойства. В проекте участвуют 25 человек, занимающих 14,7 бюджетных ставок. Доля исследователей в возрасте до 39 лет в численности основных исполнителей темы составляет 48 %. Взяты высокие обязательства по публикации статей в журналах первой квартили, защите диссертаций. Научная новизна проекта заключается в установлении закономерностей совмещенных химических, физических и биотехнологических процессов (предобработки, гидролиза, синтеза, биокатализа, волокнообразования), в сущности концепции их интегрированного применения для переработки легковозобновляемого непищевого растительного сырья, а также в совокупности авторских решений, позволяющих преодолеть известные препятствия для реализации крупномасштабных конкурентных перерабатывающих заводов (низкие выходы, сложность процессов многостадийного синтеза, трудности в очистке полупродуктов, высокие затраты, дезактивация биокатализаторов). Потенциал практического применения интегрированной технологии переработки легковозобновляемого непищевого растительного сырья заключается в возможности реального производства продуктов химической трансформации растительного сырья (целлюлоза, её простые и сложные эфиры, бумага), продуктов биоконверсии (глюкоза, биоспирты, органические кислоты, инновационные продукты, такие как бактериальная наноцеллюлоза), а также гибридных полимерных композиционных материалов. Интеграция различных видов сырья (растительного и минерального) и различных процессов (химических, физических, биотехнологических) представляет собой новый подход в создании востребованных экономикой продуктов, который позволит получить прорывной результат на мировом уровне.