The study of cellulose obtained from the secondary raw materials of bast crops as a potential source for various industries
Authors: Миневич И.Э. , Ущаповский И.В. 
Published: November 2023

Использование отходов первичной переработки лубяных культур – соломы, костры, лузги, очесов льна и конопли в продукцию с высокой добавочной стоимостью может служить основой для повышения эффективности этой отрасли отечественного АПК. Перспективным направлением является получение целлюлозных продуктов различного назначения. При урожайности льна и конопли на уровне 1,0–1,5 т/га волокна потенциал производства целлюлозы из этих культур в стране составляет 40–50 тыс. тонн, что свидетельствует о целесообразности разработки этого направления переработки вторичного сырья лубяных культур. Цель работы состояла в исследовании целлюлозы из вторичного сырья лубяных культур методом ИК-спектроскопии для оценки эффективности его глубокой переработки. В работе использовали промышленные образцы целлюлозы из волокнистого льняного и конопляного сырья, а также целлюлозные продукты, полученные при обработке конопляной лузги в лабораторных условиях. Методом ИК-спектроскопии было установлено наличие в целлюлозе из льняного и конопляного сырья функциональных групп, соответствующих нативной целлюлозе, в том числе аналогичные и хлопковой целлюлозе. Сравнительный анализ относительных интенсивностей отдельных полос в ИК-спектрах позволил выявить близость структуры льняной и конопляной целлюлозы из волокнистого сырья и более высокую аморфность целлюлозных продуктов из конопляной лузги. Показатели целлюлозы (содержание целевого вещества – кристаллической фракции), количество остаточного лигнина и степень полимеризации варьировали в зависимости от способа обработки сырья. Органосольвентная обработка в большей степени влияла на деполимеризацию целлюлозы: целевой продукт имел степень полимеризации (СП) 170, в отличие от показателей после азотнокислого гидролиза – СП 290. Полученные результаты в совокупности с литературными данными служат обоснованием целесообразности производства целлюлозных продуктов из вторичного сырья лубяных культур.

The use of wastes of primary processing of bast crops – straw, fire, husks, flax and hemp tows in products with high added value can serve as a basis for increasing the efficiency of this sector of the domestic agro-industrial complex. The production of cellulosic products for various purposes is a promising direction. The potential of pulp production from oil crops in the country is 40 – 50 thousand tons at the yield of flax and hemp at the level of 1.0 – 1.5 t/ha of fiber, which indicates the expediency of development of this direction of processing of secondary raw materials of bast crops. The aim of the work was to study cellulose produced from secondary raw materials of bast crops with IR spectroscopy method to evaluate the efficiency of its deep processing. Industrial samples of cellulose from fibrous flax and hemp raw materials, as well as cellulose products obtained by processing hemp husk in laboratory conditions were used in this work. The presence of functional groups in cellulose from flax and hemp raw materials corresponding to native cellulose, also similar to cotton cellulose, was determined by IR spectroscopy. A comparative analysis of the relative intensities of the separate bands in the IR spectrum revealed the proximity of the structure of flax and hemp cellulose from fibrous raw materials and the higher amorphous nature of cellulose products from hemp husk. Cellulose parameters (content of target substance, crystalline fraction, amount of remaining lignin and degree of polymerization) varied depending on the method of raw material processing. Organosolv treatment had a more significant effect on cellulose depolymerization: the target product had a degree of polymerization (SP) of 170 compared to the values after nitric acid hydrolysis – SP 290. The results obtained in conjunction with the literature data give a justification for the expediency of production of cellulosic products from secondary raw materials of bast crops.