COMPARATIVE STUDY of the MORPHOLOGY AND GEOMETRIC CHARACTERISTICS of NATURAL FIBERS OBTAINED by DECORTICATION of STUBBLE STRAW of WINTER RYE and TRITICALE
Authors: Чащилов Д.В. , Бычин Н.В. 
Published: October 2024

Использование отходов сельскохозяйственного производства является одним из перспективных направлений циркулярной экономики. В большом объёме продуцируемые пожнивные остатки озимых злаковых культур являются ценным лигноцеллюлозным сырьём. Перезимовавшая стерня представляет собой растительное сырьё, частично обработанное природными факторами – солнечным излучением, действием воды и ветра, жизнедеятельностью микроорганизмов. В данной работе изучается морфология и геометрические характеристики натуральных волокон, выделенных из листовой части стерни озимой ржи и озимого тритикале. Исследование проведено с целью оценки возможности использования таких натуральных волокон в качестве армирующего наполнителя для полимерных композиционных материалов. Выделение натуральных волокон выполнено путём механической декортикации. Исследование волокон проведено методами оптической микроскопии в отражённом свете и сканирующей электронной микроскопии. Получены образцы натуральных волокон длиной до 120 мм. Установлена высокоупорядоченная фибриллярная структура выделенных волокон. Ширина фибрилл озимой ржи составляет от 8 до 10 мкм, озимого тритикале – от 3 до 4 мкм. Выявлено, что используемый способ выделения натуральных волокон и сочетание факторов природного воздействия на перезимовавшую стерню приводят к значительным повреждениям на поверхности и в толще волокон озимого тритикале. Это приводит к значительному ослаблению выделенных волокон озимого тритикале. Показано, что волокна озимой ржи не имеют подобных повреждений и являются более устойчивыми к климатическому и механическому воздействиям. Полученные результаты исследования могут быть использованы для скрининга как источников растительного сырья, так и способов выделения натуральных волокон из такого растительного сырья.

The use of agricultural waste is one of the most promising areas of the circular economy. A large amount of crop residues produced from winter cereals are valuable ligno-cellulose raw materials. Overwintered stubble is a plant raw material that is partially processed by natural factors – solar radiation, water and wind, and the vital activity of microorganisms. In this paper, we study the morphology and geometric characteristics of natural fibers isolated from the leaf part of winter rye stubble and winter triticale. The study was conducted to assess the possibility of using such natural fibers as a reinforcing component for polymer composite materials. Selection of natural fibers is performed by mechanical decortication. The fibers were studied using optical microscopy in reflected light and scanning electron microscopy. Samples of natural fibers up to 120 mmlong were obtained. A highly ordered fibrillar structure of the selected fibers was established. The width of the fibrils of winter rye is from 8 to 10 microns, winter triticale - from 3 to 4 microns. It was found that the method used to isolate natural fibers and a combination of natural factors affecting overwintered stubble lead to significant damage on the surface and in the thickness of the fibers of winter triticale. This leads to a significant weakening of the isolated fibers of winter triticale. It is shown that winter rye fibers do not have such damages and are more resistant to climatic and mechanical influences. The results of the study can be used for screening both sources of plant raw materials and methods for isolating natural fibers from such plant raw materials.