Что общего между производителями соды и строителями гравийных дорог? Новые направления использования древесины в Финляндии
Ниже описываются четыре совершенно разных направления производства , в которых древесина заменяет ископаемое сырье. Древесину можно использовать для строительства дорог, производства аккумуляторных батарей, медицинских перевязочных материалов и бытовых приборов.
1. Древесный композит можно использовать в небольшой кухонной технике.
Финская компания Mysoda сделала большой шаг к миру с нейтральным выбросом углерода, представив первый бытовой прибор с корпусом из древесного пластика. Производитель соды Mysoda Woody придает кухне мягкий запах дерева и ощущение древесины: древесные волокна едва заметны в корпусе прибора.
Устройство для производства соды, которое в октябре поступило в розничные магазины нескольких европейских стран, изготовлено из биокомпозита, который состоит из древесного волокна и бионафты, получаемой из таллового масла, побочного продукта производства целлюлозы.
Другие ингредиенты в материале также получены из побочных продуктов лесной промышленности, а это означает, что производство не требует увеличения заготовки древесины.
Свойства биокомпозита, из которого изготовлен корпус прибора, аналогичны свойствам пластика, сделанного на основе исковаемого сырья. Его можно обрабатывать с помощью тех же технологий и форм. Предварительным условием при проектировании было то, что материал должен подходить для литья под давлением.
Биокомпозит UPM Formi EcoAce, используемый в корпусе газогенератора, производится UPM Biocomposites. Директор Ральф Поницки особо отмечает долговечность и малый углеродный след материала, который, в зависимости от метода сравнения, на 50–70 процентов меньше, чем у ископаемого пластика.
Производство содовой — это только начало. Согласно Statista.com, веб-сайту, посвященному потребительским и рыночным данным, в 2025 году в Европе будет продано 715 миллионов небольших кухонных приборов.
Дэвид Соломон , генеральный директор Mysoda, говорит что в этом году будет продано 640 миллионов кухонных приборов, подавляющая часть которых произведена с использования пластмасс из ископаемого топлива. Он надеется, что другие производители бытовой техники последуют примеру Mysoda и скоро перейдут на биоразлагаемое сырье из восстанавливаемого ресурса, — древесины.
2. Древесина находит применение в аккумуляторных батареях.
Stora Enso добилась больших успехов в производстве материалов на основе древесины для аккумуляторных батарей. Компания строит пилотную установку на своем целлюлозном заводе Сунила на юге Финляндии, чтобы производить аккумуляторные материалы из сухого лигнина, производимого комбинатом.
Инвестиции в размере 10 миллионов евро начнутся в начале 2021 года. Пилотный завод нацелен на производство из древесины нетоксичной и, в конечном итоге, более эффективной альтернативы ископаемому графиту, используемому в аккумуляторных и других батареях.
Пилотный завод предлагает пользователям графита возможность испытать новый материал в своей продукции. Однако дальнейшие исследования этого материала преследуют еще более амбициозные цели: разработать аккумулятор, который можно было бы заряжать и перезаряжать быстрее и который был бы более мощным . Успех в этом будет означать, что для хранения того же количества электроэнергии потребуется меньше батарей.
Потенциал производства лигнина в лесной промышленности позволяет заменить большие объемы графита. Только лигнина с завода Сунила хватило бы на производство батарей, позволяющих обеспечить годичный пробег 200 000 электромобилей.
«Это был бы значительный объем. У аккумуляторных батарей есть и другие применения, — говорит Лаури Лехтонен , руководитель отдела инноваций (биоматериалы) Stora Enso.
Ожидается, что мировой рынок аккумуляторных батарей вырастет в десять раз за пять лет. Потенциальный рост спроса на материал находится на уникальном уровне за всю историю лесной промышленности.
За счет лигнина можно полностью удовлетворить растущий спрос: это вторая по распространенности макромолекула в природе, уступающая только целлюлозе. Она содержится во всех растениях и пока очень мало используется в промышленности. Поскольку лигнин производится из черного щелока, побочного продукта производства целлюлозы, он напрямую не увеличивает использование древесины.
Графит — это ископаемое сырье, добываемое в шахтах. Помимо аккумуляторных батарей, он используется в электродвигателях, в качестве смазки, в ядерных реакторах и карандашах. Графит в батареях на самом деле часто является синтетическим, но даже в этом случае он является побочным продуктом добычи ископаемой нефти, которой становится все меньше и которую относительно трудно добывать и перерабатывать.
3. Наноцеллюлоза на основе древесины, используемая для ухода за ранами.
UPM Biomedicals разработала раневую повязку на основе наноцеллюлозы под названием FibDex. Она производится из финской березы на производственном предприятии UPM в Лаппеенранте на юго-востоке Финляндии. Повязка поставляется на рынок фирмой Steripolar, финским оптовым продавцом медицинских принадлежностей.
Волокна в наноцеллюлозе меньше, чем в обычной целлюлозе, вплоть до толщины нескольких нанометров, что составляет примерно одну стотысячную толщины бумаги. Повязка из наноцеллюлозы совместима с клетками и тканями человека и не вызывает отторжения.
Повязка из березовой биомассы массы была разработана UPM Biomedicals вместе с исследователями фармацевтического факультета Хельсинкского университета и хирургами ожогового центра Центральной больницы Хельсинкского университета.
UPM Biomedicals запатентовала нанофибриллированную целлюлозу, используемую в продукте. Продукт получил одобрение CE Европейского Союза и находится в процессе регистрации Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США.
FibDex представляет собой гелеобразный пористый продукт. Повязку FibDex, наложенную на рану, менять не нужно, она отсоединяется после заживления раны. Это устраняет разрыв кожи, замедляет образование шрамов и уменьшает боль во время заживления.
FibDex — первый продукт UPM, одобренный для использования при уходе за пациентами. Ранее в ходе были получены гели, используемые для исследований в области фармацевтики и клеточной терапии.
4. Древесное волокно для мощения гравийных дорог.
В Финляндии проходят испытания нового метода обслуживания дорог, включающий стабилизацию слоя гравия с помощью вяжущего вещества, изготовленного на основе лигносульфоната. Лигносульфонат состоит из лигнина, вещества, соединяющего древесные волокна, и побочного продукта при производстве целлюлозы. На лигнин приходится около 20–30 процентов общего веса древесины, что позволяет оценить его объемы как сырья для производства..
«На дорожном покрытии лигносульфонат действует как связующий агент и заставляет щебень слипаться», — говорит менеджер участка Олли-Пекка Курки из YIT, строительной компании, тестирующей продукт. Он подчеркивает, что тестируется метод технического обслуживания. Новый материал не является альтернативой дорогам с асфальтовым покрытием.
Вяжущее средство на основе лигносульфонатов улучшает поверхность гравийных дорог и снижает их повреждение от замерзания. Дороги, обработанные данным продуктом, можно поддерживать в обычном состоянии, выровняв или добавив щебень.
После целлюлозы лигнин является самой распространенной макромолекулой в мире. Среди прочего, его можно использовать для производства ксилита и ванилина. Лигносульфонаты используются в качестве связующих веществ в клеях и смолах, а также в качестве пластификаторов для бетона.
Лигносульфонат продлевает срок службы дорожного покрытия на несколько лет. По сравнению с другими стабилизаторами выбросы углерода, вызванные лигносульфонатом, намного меньше, и он также действует как накопитель углерода, являясь связующим веществом древесных волокон.
Продукт апробирован на дорогах между муниципалитетами Хейнявеси и Юанкоски в восточной Финляндии.
