Фундаментальные подходы к переработке технической культуры мискантус в ценные материалы и биопродукты для снижения углеродного следа

В соответствии с актуальными тенденциями мировой науки данный Проект направлен на решение глобальной проблемы выбросов парниковых газов путем использования вместо невозобновляемых нефти и газа возобновляемого источника – мискантуса гигантского в качестве сырья для получения ряда продуктов. Мискантус гигантский – многолетняя энергетическая (быстрорастущая) техническая культура с высоким приростом биомассы, произрастающая на непродуктивных землях и эффективно связывающая углерод в почве при выращивании. Цель работы состоит в научном обосновании подходов, направленных на снижение углеродного следа; задачей работы является фундаментальное исследование подходов к переработке технической культуры мискантус в ценные материалы и биопродукты. Предлагается комплексно исследовать конверсию мискантуса в широкий спектр материалов (целлюлоза и бумага, нанокристаллическая целлюлоза, продукты функционализации целлюлозы) и биопродуктов (этанол – молекула-платформа водородной энергетики, бактериальная целлюлоза – суперконденсатор, молочная кислота – молекула-платформа основного биопластика) путем интегрированного применения новых химических и методов и подходов. Данные направления являются чрезвычайно востребованными и имеют огромное ресурсосберегающее и экологическое значение, а их развитие может стать стратегически важным не только для России, но и для большей части мирового сообщества. Сложность решения проблемы заключается в отсутствии российских аналогов подобных широкомасштабных исследований. Есть предварительные положительные результаты инициативных исследований, запатентованы некоторые технические решения, но к систематическому изучению сформулированной проблемы в стране не приступали в связи с новизной для РФ вызова необходимости сокращения углеродного следа. Ситуация усугубилась в связи с тем, что во всем мире имеет место истощение природных ресурсов, парадигма изменения российской экономики была принята очень резко, в связи с этим крупные переработчики нефти и газа оказались не готовы к изменившимся рыночным условиям, и необходимость научно обоснованного, прорывного решения данной проблемы звучит очень остро и требует больших финансовых вливаний. Несмотря на очевидное требование вмешательства в проблему «сверху», особенностью данного Проекта является движение, произошедшее за последние два года «снизу». Частный бизнес ассоциативно создал ряд углеродных ферм мискантуса гигантского российской селекции, расположенных от Калининграда до Уссурийска, ИПХЭТ СО РАН является единственным научным куратором технологической трансформации мискантуса в ценные материалы и биопродукты. На безвозмездной основе образцы полученных в 2020-2021 гг. урожаев мискантуса уже поступают в Бийск с просьбой оценки возможности переработки в конкретные продукты. Сложность выполнения работы заключается в невозможности переноса традиционных технологий получения целлюлозы из древесины или хлопка вследствие особенностей природы волокна и лигнина мискантуса. Фундаментальные аспекты работы заключаются в установлении новых закономерностей и зависимостей при проведении ряда экспериментов по комплексной переработке неисследованного ранее сырья – мискантуса гигантского российского селекции. В результате выполнения проекта впервые будет разработана интегрированная технология, совмещающая химические и биотехнологические подходы превращения мискантуса гигантского в ценные материалы и биопродукты в полном современной концепции зелёной химии и эффективности производства. Планируемые исследования характеризуются высоким уровнем междисциплинарности на базовой основе химии и химической технологии с интеграцией развития биотехнологических направлений, предполагающих использование биокатализа. Задача Проекта полностью отвечает современным вызовам науки и промышленности РФ и Указу Президента РФ от 7 мая 2018 г. № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» в сфере экологии. Научная значимость и высокая решения обозначенной проблемы подтверждается соответствием направления данного Проекта положениям закона «Об ограничении выбросов парниковых газов» от 02.07.2021, подписанным В.В. Путиным, и Стратегии социально- экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года (Распоряжение Правительства РФ от 29 октября 2021 г. № 3052-р). Большая вероятность получения предполагаемых результатов обеспечивается высоким профессиональным уровнем исполнителей Проекта в области химической и биотехнологической переработки целлюлозосодержащего сырья, имеющих многолетний опыт совместных исследований, в том числе в рамках предыдущего проекта РНФ № 17-19- 01054, при выполнении которого опубликовано 8 статей Q1.