Разработка основ комплексного использования лигноцеллюлозной биомассы в качестве источника продуктов с высокой добавленной стоимостью и наноструктурированных углеродных материалов

Лигноцеллюлозная биомасса - широко доступный, возобновляемый, биоразлагаемый и биосовместимый ресурс, который при правильном подходе может снизить зависимость современного общества от ископаемых ресурсов. Это потенциальное сырье для производства тепла, электроэнергии, топлива, химикатов и других биопродуктов. На сегодняшний день образуется большое количество лигноцеллюлозных отходов, которые практически не используются. Современные тенденции требуют вовлечения всех возможных ресурсов в производственный цикл. Поэтому глубокая переработка лигноцеллюлозной биомассы является актуальным направлением исследований. Научная проблема, на решение которой направлен предлагаемый проект, заключается в разработке эффективных технологий глубокой переработки лигноцеллюлозной биомассы (а именно отходов деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства) с получением высокомаржинальных продуктов и углеродных материалов, используемых в катализе. В проекте, выполненном в 2022-2025 годах, исследования были сосредоточены на восстановительной конверсии лигноцеллюлозной биомассы с получением продуктов гидродеполимеризации: гликолей, сахарных спиртов, фенольных и ароматических соединений. Однако большой интерес вызывает также окислительная конверсия биомассы с целью производства альдегидов и кислот, востребованных в фармацевтической, пищевой и косметической промышленности. Несмотря на довольно большое количество исследований по этой тематике, изучение процессов окислительной деполимеризации целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина в зависимости от типа сырья (а, соответственно, их строения и соотношения), а также от типа катализаторов, остается актуальной задачей. Кроме того, в настоящем проекте предлагается в качестве носителей катализаторов использовать биоугли, полученные при каскадной переработке биомассы. Таким образом в настоящей заявке сохраняется актуальность исследований в рамках Проекта 2022 года. Научная новизна проекта обусловлена двумя аспектами: 1) Будут впервые проведены исследования формирования каталитически активной фазы в процессе получения биоугля . 2) Будет впервые получен массив данных по окислительной конверсии биомассы с использованием катализаторов на основе биоугля. Поставленные в Проекте 2025 года задачи позволят внести существенный вклад в развитие катализа и процессов переработки биомассы. В процессе выполнения проекта будет доработан научно-технологический задел каскадной переработки биомассы отходов с получением ценных для химической промышленности продуктов, а также пористых углеродных материалов. Ожидаемые при выполнении проекта результаты соответствуют передовым разработкам в области глубокой переработки биомассы и комплексного использования возобновляемых ресурсов, в том числе отходов. Использование биомассы отходов решает одну из важнейших на сегодняшний день задач - снижение экологической нагрузки за счет ликвидации свалок и мест захоронения органических отходов, а разработка технологий, ориентированных на использование полного потенциала биомассы, вносит вклад развитие экономики замкнутого цикла. Для реализации проекта подобраны высококвалифицированные молодые специалисты, которые обладают большим опытом руководства и выполнения научно-исследовательских проектов, финансируемых различными фондами. Научный коллектив имеет большой опыт в исследовании процессов переработки биомассы и получения биотоплив, опыт работы в области биокаталитической, сверхкритической, субкритической и термической переработки биомассы, а также имеет доступ ко всему необходимому оборудованию.