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

В настоящее время общепризнано, что целлюлозосодержащее сырьё является базовым для развития биоэкономики как неотъемлемой части зелёной экономики. Актуальность исследований фундаментальных подходов к переработке технической культуры мискантус в ценные материалы и биопродукты для снижения углеродного следа обусловлена включенностью России в глобальную зеленую повестку мировой экономики. В мискантусе содержится 50-55 % целлюлозы, что делает его устойчивым альтернативным сырьём по замене древесины. Как было показано исполнителями Проекта 2022, это перспективное сырьё для целлюлозно-бумажной промышленности, технической химии и промышленной биотехнологии. Мискантус – это новый для России сырьевой источник, но за 2022-2024 гг. к исполнителям Проекта поступили многочисленные обращения со стороны аграриев, выращивающих мискантус, представителей реального сектора экономики, включая крупные нефтеперерабатывающие компании; представителей ведущих университетов и научных организаций, выражающих заинтересованность в отечественных технологиях переработки мискантуса. В настоящее время в России посажено около 800 га мискантуса, в том числе 372 га мискантуса гигантского, и созданы условия для размножения ризом и увеличения плантаций в следующем сельскохозяйственном году. Таким образом, можно утверждать, что в России формируется новый технический сырьевой источник целлюлозы, закладывающий основу для новой промышленности. Задачи, поставленные при выполнении Проекта 2022 были решены в полном объёме, но, учитывая новизну и масштабность тематики проекта, наибольшую значимость в настоящее время имеют две новые задачи, решение которых позволит комплексно обосновать фундаментальные подходы к переработке мискантуса в ценные химические материалы и биопродукты. Первая задача состоит в разработке способа получения высокорастворимых нитратов целлюлозы из мискантуса гигантского, предназначенных для использования в качестве продуктов биомедицинского назначения. Высокорастворимые в органических растворителях нитраты целлюлозы кроме традиционного применения используются в биомедицинских областях благодаря свойству иммобилизации белков на своей поверхности, это прежде всего биотесты, и в последние годы описано применение нитратов целлюлозы в стоматологии и косметологии. Сейчас в РФ острый дефицит нитратов целлюлозы, поэтому использование альтернативного сырья для биомедицинских целей – это оптимальное решение. Получение высокорастворимых нитратов возможно только при использовании химически чистых целлюлоз, в рамках Проекта 2025 они будут впервые получены из стебля мискантуса по авторским методикам, разработанным в Проекте 2022 для биомассы мискантуса. Вторая задача заключается в обеспечении комплексности исследований. Внедрение технологий переработки мискантуса возможно только при наличии зрелых технологий. Известно, что переработка лигноцеллюлозного сырья коммерчески целесообразна только при выпуске товарной продукции из всех компонентов сырья. Как показали наши исследования в рамках Проекта 2022 около 50 % компонентов от массы сырья переходит в отработанные растворы азотной кислоты. Поэтому важной задачей является исследование возможностей применения этих растворов в экономике страны. Новизна проекта обусловлена не только новым сырьём, но и новыми, комплексными технологическими подходами, направленными на создание малоотходных химико-биотехнологических технологий переработки мискантуса гигантского в ценные химические материалы и биопродукты для снижения углеродного следа. Проект соответствует Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (утверждена Указом Президента Российской Федерации от 28 февраля 2024 г. № 145). Научные знания и компетенции, а также созданный научный задел коллектива обеспечат успешное решение поставленных задач проекта.