SFU Logo
  • Мой СФУ
  • Расписание
  • Медиа
  • Новости
  • Спорт
  • Почта
  • Библиотека
  • Допобразование
  • Обращения граждан
  • Приоритет 2030
  • Институты и сайты
SFU Logo
SFU Logo
Сведения о вузе
SFU Logo
Сведения о вузе
ГлавнаяМедиаВсе новостиКрасноярские химики изучили, как меняется структура целлюлозы при переработке с твёрдыми кислотами

Красноярские химики изучили, как меняется структура целлюлозы при переработке с твёрдыми кислотами

30 июня 2025 г. | наука

Учёные Сибирского федерального университета и Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН (г. Красноярск) исследовали структурные изменения целлюлозы в ходе гидролиза на твёрдых кислотных катализаторах — окисленном углеродном материале Sib450 и коммерческом сульфированном полимере Amberlyst-15.

Результаты показали, что гидролиз целлюлозы в водной среде на катализаторах с сильными и слабыми кислотными центрами происходит по разным механизмам. Установлено, что важную роль играет способность твердых кислот формировать двойной электрический слой — область с высокой концентрацией ионов гидроксония у поверхности катализатора. Открытие позволяет лучше понять процессы превращения целлюлозы в ценные химические продукты и биотопливо, что может способствовать развитию эффективных и экологически безопасных технологий переработки биомассы.

Традиционные методы переработки растительной биомассы создают высокую нагрузку на окружающею среду. Известны карты-накопители шлам-лигнина Байкальского целлюлозно-бумажного комбината и отвалы лигнина Канского биотехнологического завода. Однако эти производства имеют стратегическое значение и производят незаменимые продуты. Гидролиз целлюлозы — важный этап для основного пути получения этанола в промышленности. Гидоролиз, т.е. превращение полимера целлюлозы в его мономер — глюкозу, проводят с помощью серной кислоты. Эта сильная минеральная кислота в виде раствора выступает в качестве катализатора, затем её нейтрализуют и направляют в сточные воды завода.

Чтобы снизить экологическую нагрузку и улучшить экономические показатели гидролизной промышленности, учёные работают над созданием технологии нового поколения — гидролиза целлюлозы на твёрдых кислотных катализаторах. Такие катализаторы можно легко отделить от продуктов простой фильтрацией и использовать многократно. В отличие от серной кислоты, они не приводят к коррозии химических аппаратов.

«С 2008 года известно, что твёрдые кислоты имеют высокую эффективность в гидролизе целлюлозы, но было неочевидно, как могут взаимодействовать между собой твёрдые частицы целлюлозы и кислотного катализатора. Ранее мы провели теоретические исследования, в которых показали ведущую роль способности твёрдых кислот формировать у своей поверхности в воде двойной электрический слой. Это широко известное явление, которое является причиной изучаемых ещё в школе электрокинетических явлений, для каталитических процессов с использованием твёрдых кислот до нас учёные ещё не рассматривали», — рассказала руководитель исследования, заведующая кафедрой органической и аналитической химии СФУ, заведующая лабораторией Института химии и химической технологии СО РАН Оксана Таран.

Исследование гидролиза целлюлозы на катализаторах с разной кислотностью (окисленный углерод Sib450 и сульфокатионит Amberlyst-15) выявило принципиальные различия в механизмах реакции. Amberlyst-15, содержащий сильные сульфогруппы, активнее расщепляет даже кристаллическую часть целлюлозы. В отличие от него, слабокислотный Sib450 преимущественно гидролизует аморфные участки, повышая степень кристалличности. Исследования показали, что при близкой конверсии целлюлозы катализаторы оказывают противоположное влияние на структуру целлюлозы: Amberlyst-15 снижает кристалличность, тогда как Sib450 увеличивает её. Это объясняется разной способностью катализаторов формировать двойной электрический слой. Хотя сильные кислоты эффективнее, углеродные катализаторы дешевле, стабильнее и более селективны по отношению к глюкозе.

«Нам доступны современные методы исследования материалов, которые позволили детально и глубоко разобраться в изменениях, происходящих в целлюлозе при гидролизе с твёрдыми кислотами, и выяснить, как устроен каталитический процесс на молекулярном уровне», — поделился соавтор исследования, ассистент кафедры органической и аналитической химии СФУ, младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Виктор Голубков.

Статья

АбитуриентуШкольникуСтудентуАспирантуСотрудникуПартнёруПрессе
АбитуриентуШкольникуСтудентуАспирантуСотрудникуПартнёруПрессе
  • Общая информация
  • Структура
  • Все документы
  • Партнёры
  • Закупки
  • Карьера в СФУ
  • Позиции СФУ в рейтингах
  • СФУ в федеральных проектах
  • Символика
  • Кампус
  • Общественная приёмная
  • Политика конфиденциальности
  • Выпускники
  • Общая информация
  • Бакалавриат, специалитет
  • Магистратура
  • Аспирантура
  • Докторантура
  • Полезные материалы
  • Контакты
  • Иностранным абитуриентам
  • Общая информация
  • Расписание
  • Образовательные программы
  • Графики учебного процесса
  • Платное обучение
  • Электронное обучение СФУ
  • Возможности для студентов
  • Дополнительное образование
  • Документирование учебной деятельности
  • Общая информация
  • Сотруднику
  • Исследования
  • Трансфер технологий
  • Инфраструктура
  • Аспирантура
  • Докторантура
  • Научная аттестация
  • Научные журналы СФУ
  • Общая информация
  • Бронирование пространств
  • Студенческие организации и объединения
  • Мероприятия
  • Коворкинги
  • Спорт
  • Общая информация
  • Международное сотрудничество
  • Для выезда за рубеж
  • Для иностранных граждан
  • Документы
Сведения об образовательной организацииПротиводействие коррупцииБанковские реквизитыАрхив

© Сибирский федеральный университет, 2006-2025

Сделано