Получение и использование бактериальной целлюлозы в качестве композитного сырья

Сырьевая база для целлюлозно-бумажной промышленности имеет очень широкий спектр. Но, не смотря на это, основным сырьем по-прежнему остаются волокна растительного происхождения (древесина хвойных и лиственных пород, однолетние растения), что негативно влияет на экологию в целом. Из-за широкого диапазона применения продукции целлюлозно-бумажного производства, производители готовой продукции все чаще применяют композиции из волокон различного происхождения, производя замену от 1 до 90 % растительных волокон. Это позволяет сократить расход волокон растительного происхождения, что в свою очередь благоприятно влияет на экологическую обстановку. В настоящее время все больший интерес проявляется к волокнам, имеющим бактериальное происхождение, так называемая бактериальная целлюлоза (БЦ), которая в композиции с волокнами растительного происхождения, позволяет получить готовый продукт с различными характеристиками и различным назначением. В исследовании представлены результаты получения композиционного сырья из волокон хвойных пород древесины и БЦ для целлюлозно-бумажного производства; представлены результаты физико-механических испытаний готовой продукции. 

1. Состояние и перспективы совершенствования способов получения и использования бактериальной целлюлозы (обзор) / Е. А. Рогова, Ю. Д. Алашкевич, В. А. Кожухов, И. Р. Лапин, Е. Г. Киселев, // Химия растительного сырья. 2022. № 4. С. 27–46. DOI 10.14258/jcprm.20220411373.

2. Sukara E., Meliawati R. Potential Values of BacteriaL Cellulose for industrial applications // Jurnal Selulosa. 2014. Vol. 4. № 1. Pp. 7–16.

3. Okiyama A., Motoki M., Yamanaka S. Bacterial cellulose II. Processing of the gelatinous cellulose for food materials // Food Hydrocoll. 1992. № 6. Pp. 479–487.

4. Bacterial cellulose-MMTs nanoreinforced composite films: novel wound dressing material with antibacterial properties / M. Ul-Islam, T. Khan, W. A. Khattak, J. K. Park // Cellulose. 2013. № 20 Pp. 589–596.

5. Bacterial Cellulose Hydrogel Loaded with Lipid Nanoparticles for Localized Cancer Treatment / M. Cacicedo, G. A. Islan, I. Leon, V. A. a Alvarez // Colloids and surfaces B: Biointerfaces. 2018. Vol. 170. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2018.06.056.

6. Сорбенты на основе бактериальной целлюлозы для выделения Sr, U, Pu и Am из растворов / Н. А. Атыкян, В. В. Ревин, А. В. Сафонов, Я. Ю. Карасева, И. М. Прошин, В. В. Шутова // Радиохимия. 2021. Т. 63, № 5. С. 476–483.

7. Multifunctional Bio-Nanocomposite Coatings for Perishable Fruits / S. Jung, Y. Cui, M. Barnes, C. Satam, S. Zhang, R. A. Chowdhury, A. Adumbumkulath, O. Sahin, C. Miller, S. M. Sajadi, L. M. Sassi, Y. Ji, M. R. Bennett, M. Yu, J. Friguglietti, F. A. Merchant, R. Verduzco, S. Roy, R. Vajtai, J. C. Meredith, J. P. Youngblood, N. Koratkar, M. M. Rahman, P. M. Ajayan // Advanced Materials. 2020. № 32. Р. 1908291.

8. Sancheza F., Sobolevb K. Nanotechnology in concrete A review // Construction and Building Materials. 2010. № 24. Pp. 2060–2071.

9. Композиционная бумага из бактериальной наноцеллюлозы и хвойной целлюлозы / Ю. А. Гисматулина, В. В. Будаева, А. Е. Ситникова, Н. В. Бычин, Е. К. Гладышева, Н. А. Шавыркина, Г. Ф. Миронова, Ю. В. Севастьянова // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021. Т. 11, № 3. С. 460–471.

10. Смирнова Е. Г., Афанасьев М. В., Смирнова Е. Г. Применение материалов, полученных с помощью нанотехнологий, в производстве бумаги // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2009. № 188. С. 240–245.

11. Биореактор для получения бактериальной целлюлозы: пат. 2822177 Рос. Федерация. № 2023115782 / Рогова Е. А. ; заявл. 15.06.23 ; опубл. 02.07.24, Бюл. № 19. 3 с.

12. Размалывающая гарнитура дисковой мельницы : пат. 2314380 Российская Федерация. № 2006121708/12 / Ю. Д. Алашкевич, В. И. Ковалев, М. А. Карбышев [и др.]; заявл. 19.06.2006 ; опубл. 10.01.2008, Бюл. № 1. 9 с.

13. Получение бактериальной целлюлозы в аппарате роторного типа и ее применение в композиционных материалах / Е. А. Рогова, Ю. Д. Алашкевич, В. А. Кожухов, Е. Г. Киселев // BIOAsia Altai 2024 : материалы IV Международного биотехнологического форума, Барнаул, 23–28 сентября 2024 года. Барнаул : Алтайский государственный университет, 2024. С. 190–194.

14. ISO 5267-1:1999/Cor.1:2001. Cellulose. Determination of the ability to dehydrate. Part 1. ShopperRigler Method. 8 p.

15. ГОСТ ИСО 1924-1–96. Бумага и картон. Определение прочности при растяжении. Часть 1. Метод нагружения с постоянной скоростью. Взамен ГОСТ 13525.1–79. Введ. 01.01.2000. Минск : Изд-во стандартов, 2000. 10 с.

16. ГОСТ 13525.2–80. Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения прочности на излом при многократных перегибах. Взамен ГОСТ 13525.2–68. Введ. 1981–30–06. M. : Стандартинформ, 2007. 4 с.

17. ГОСТ 13525.8–86. Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения сопротивления продавливанию. Взамен ГОСТ 13525.8–78; ГОСТ 13648.7–78. Введ. 1988–01–01. M. : Стандартинформ, 2007. 6 с.

18. Технология целлюлозно-бумажного производства : справ. материалы. В 3 т. / Всерос. науч.-исслед. ин-т целлюлоз.-бумаж. пром-сти (ВНИИБ); [Редкол.: Осипов П.С. и др.)]. СПб. : [Изд-во С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. (СПб ЛТА)], 2003. 633 с. ISBN 5-7325- 0708-6.

19. Рогова Е. А., Кожухов В. А., Алашкевич Ю. Д. Изменение качественных показателей бумаги из вторичного волокна в композиции с бактериальной целлюлозой // Хвойные бореальной зоны. 2024. Т. 42, № 2. С. 95–99. DOI 10.53374/1993-0135-2024-2-95-99.