Статья: БИОПЕРЕРАБОТКА ЛИГНОСУЛЬФОНАТОВ (2025)

Рассмотрена динамика изменений внутренних напряжений в композиционных материалах в процессе плоского горячего прессования. Описаны ключевые факторы, влияющие на прочностные характеристики пресскомпозиции, в частности температура, влажность, давление парогазовой смеси и степень отверждения связующего. Приведен подробный анализ послойного формирования брикета, с учетом для каждого слоя упругого сопротивления, давления парогазовой смеси и степени отверждения связующего. Установлено, что предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти является функцией температуры, влагосодержания, плотности и степени отверждения связующего, а также зависит от координат слоя и времени. Охарактеризовано влияние давления прессования на процесс плоского горячего прессования, включая риски, связанные с превышением допустимого давления парогазовой смеси, что может привести к износу дистанционных прокладок и ухудшению условий выхода образовавшейся парогазовой смеси образующийся в процессе плоского горячего прессования. Выявлена зависимость на времени прессования в зависимости от исходной влажности брикета. Предложена математическая модель процессов, протекающих при горячем прессовании композиционных материалов, с конкретными краевыми условиями. Представлено понимание процессов тепло- и массопереноса в капиллярно-пористых материалах при плоском горячем прессовании и их влияния на механические и теплофизические свойства готового материала, что важно для улучшения качества изделий из него. Рекомендуется использование данной математической модели для получения материалов с заранее заданными свойствами при различных начальных и краевых условиях.

Приведено описание нового метода расчета электрических параметров систем электроснабжения, основу которого составляют универсальные формулы для определения собственных и взаимных сопротивлений. Эти формулы, полученные авторами в результате матричных преобразований системы узловых уравнений, дают возможность рассчитать искомые параметры электрических режимов точным методом в пределах нескольких циклов расчета. Повторение циклов продиктовано необходимостью учета нелинейности отдельных элементов систем электроснабжения (генераторов, нагрузок и др.). Предложенный метод снимает проблему сходимости итерационного процесса счета используемых ныне расчетных методов. Он дает быстрое и надежное получение решения задач расчета установившихся режимов систем электроснабжения и может быть использован в задачах исследования их переходных режимов. Это подтверждено практикой его применения в режимных расчетах систем электроснабжения лесного и агропромышленного комплекса, а также государственных энергосистем и систем электроснабжения оборонных объектов страны.

Описана возможность получения микрокристаллической целлюлозы из альтернативных дорогой деловой древесине источников сырья - однолетних растений. Проведены сульфатные варки образцов пшеничной соломы ( Triticum sp. ) и костры технической конопли сорта Сурская в лабораторном автоклаве с последующим размолом волокнистой суспензии в полупромышленной дисковой мельнице от 15…85 градусов Шоппер - Риглера (°ШР), химической обработкой образцов целлюлозы (условия гидролиза в зависимости от степени помола: температура t = 80…100 °С, концентрация соляной кислоты 54,75…91,25 г/л, время 60…120 мин). Получены количественные данные о бумагообразующих свойствах волокнистой массы - длине волокна, водоудерживающей способности, фракционном составе с различным содержанием лигнина и разной степенью помола. Выявлено, что количественные значения разрывной длины при степени помола 85 °ШР у образцов из пшеничной соломы в 1,3 раза больше, чем у образцов из костры технической конопли, сопротивление раздиранию в 1,2 раза, сопротивление продавливанию отличается незначительно, всего на 10 %. Проанализирован характер изменения степени полимеризации и насыпной плотности образцов конечного продукта после химической обработки. Определены наиболее эффективные условия ее проведения. Рассмотрена возможность регулирования качественных показателей микрокристаллической целлюлозы в зависимости от ее назначения. Установлено, что предварительный размол в водной среде, уменьшает «жесткость» процесса гидролиза и позволяет снизить степень полимеризации у образцов микрокристаллической целлюлозы из костры технической конопли на 78 %, пшеничной соломы - на 56 %. Результаты исследования могут служить основой для создания экономически выгодного технологического процесса при получении микрокристаллической целлюлозы.

Рассмотрена возможность использования продукта биотрансформации листового опада базидиальными грибами в качестве белковых кормовых добавок. Отмечается, что для биотрансформации углеводов растительных отходов используют различные микроорганизмы - бактерии, дрожжи, актиномицеты и грибы. Проанализированы методы биоконверсии целлюлозо-лигниновых материалов. Дана характеристика базидиальных грибов, использующихся для биотрансформации растительного сырья. Охарактеризованы отдельные представители дереворазрушающих грибов, их ферментативная система. Показана способность дереворазрушающих грибов питаться за счет прямого ферментативного расщепления лигноцеллюлозного комплекса древесины приводит к изменению компонентного состава продукта биотрасформации растительного сырья. Приведены данные о компонентном составе древесной зелени. Исследован компонентный состав субстрата после культивирования грибов Pleurotus ostreatus. Установлено содержание необходимых компонентов в листовом опаде для развития грибов Pleurotus ostreatus (вешенки обыкновенной). В процессе культивирования грибы утилизируют экстрактивные вещества и легкогидролизуемые полисахариды субстрата. После культивирования грибов Pleurotus ostreatus в субстрате уменьшается общее содержание экстрактивных веществ, Общее содержание полисахаридов в результате биотрансформации уменьшается на 20 %, а лигниновых веществ на 16 %. Содержание минеральных веществ практически не изменяется. Установлено присутствие золе субстратов железа, меди и кальций. Отмечено, что в процессе культивирования происходит их усвоение телом гриба Pleurotus ostreatus с последующим снижением их содержания в продукте биодеградации листового опада. Содержание свинца в продукте биодеструкции штаммом грибов Pleurotus ostreatus на листовом опаде березы не превышает допустимый уровень для продуктов и кормовых добавок. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования опавших листьев березы в качестве биотехнологического сырья.

Описана в простейшем варианте известная концепция прозрачной древесины и указаны публикации, посвященные этому вопросу. Проведена процедура осветления для шпона бука, дуба, клена и ясеня с использованием только пероксида водорода вместо традиционных химических реактивов, содержащих хлориты или сульфиты. Для всех исследованных образцов было установлено, что после осветления и сушки происходит уменьшение размера (усадка) в направлении, перпендикулярном направлению роста. Впервые с использованием ИК-спектроскопии обнаружено, что при таком осветлении из шпона удаляются компоненты со слабыми водородными связями. Используя декомпозицию фрагмента ИК-спектра в области 1800…1500 см-1, были выделены полосы поглощения валентных колебаний связей С=О и подтвержден эффект уменьшения в осветленной древесине концентрации компонентов, имеющих в своем составе карбонильные группы. Описаны также процедуры пропитки осветленного шпона эпоксидной смолой и определения лигнина Класона. Показано, что эффективность удаления лигнина существенным образом зависит от сорта древесины.

Проведено изучение эффективности одного из классов стимуляторов - сорбционно-стимулирующих препаратов, а также разработаны подходы к созданию эффективных препаратов-стимуляторов. Объектами исследования выступали семена сортов яровой и озимой пшениц, ярового ячменя и озимой ржи. Испытания проводили на дерново-подзолистой почве, изменяя ее аллелотоксичность за счет пробоподготовки. Фиксируемым показателем при оценке аллелотоксичности, а также эффективности действия препарата выступала суммарная длина проростков семян. Определение микробиологического состава почв проводилось при помощи прямой люминесцентной микроскопии и посева на питательные среды. В ходе экспериментов установлено, что повышение аллелотоксичности почвенных образцов приводило к заметному снижению эффектов стимуляции препаратом для семян яровой пшеницы. При добавлении в состав препарата сахарозы, способствующей развитию микроорганизмов, и увеличении дозы использования состава в 1,5 раза эффекты стимуляции продолжили убывать, достигая значений ингибирования для некоторых сортов. На яровом ячмене повышение дозы препарата, напротив, приводило к росту его эффективности. Однако увеличение значений агрофона до избыточного уровня, при котором развиваются грибы-фитопатогены, показало, что состав с сахарозой более не стимулирует, а угнетает прорастание семян и развитие проростков ячменя. На основе полученных данных сделан вывод о том, что аллелотоксины могут поступать в семена и развивающиеся растения не только из почв, но и из фитопатогенов, поэтому использование стимуляторов без ограничения развития фитопатогенов не позволяет решить проблему защиты семян от аллелотоксинов. Для этого предложено использовать препарат совместно с фунгицидами. Лабораторные эксперименты подтвердили правильность такого подхода - применение состава совместно с фунгицидами во всех случаях оказывает стимулирующее действие на изученных нами сортах и культурах зерновых.Проведено изучение эффективности одного из классов стимуляторов - сорбционно-стимулирующих препаратов, а также разработаны подходы к созданию эффективных препаратов-стимуляторов. Объектами исследования выступали семена сортов яровой и озимой пшениц, ярового ячменя и озимой ржи. Испытания проводили на дерново-подзолистой почве, изменяя ее аллелотоксичность за счет пробоподготовки. Фиксируемым показателем при оценке аллелотоксичности, а также эффективности действия препарата выступала суммарная длина проростков семян. Определение микробиологического состава почв проводилось при помощи прямой люминесцентной микроскопии и посева на питательные среды. В ходе экспериментов установлено, что повышение аллелотоксичности почвенных образцов приводило к заметному снижению эффектов стимуляции препаратом для семян яровой пшеницы. При добавлении в состав препарата сахарозы, способствующей развитию микроорганизмов, и увеличении дозы использования состава в 1,5 раза эффекты стимуляции продолжили убывать, достигая значений ингибирования для некоторых сортов. На яровом ячмене повышение дозы препарата, напротив, приводило к росту его эффективности. Однако увеличение значений агрофона до избыточного уровня, при котором развиваются грибы-фитопатогены, показало, что состав с сахарозой более не стимулирует, а угнетает прорастание семян и развитие проростков ячменя. На основе полученных данных сделан вывод о том, что аллелотоксины могут поступать в семена и развивающиеся растения не только из почв, но и из фитопатогенов, поэтому использование стимуляторов без ограничения развития фитопатогенов не позволяет решить проблему защиты семян от аллелотоксинов. Для этого предложено использовать препарат совместно с фунгицидами. Лабораторные эксперименты подтвердили правильность такого подхода - применение состава совместно с фунгицидами во всех случаях оказывает стимулирующее действие на изученных нами сортах и культурах зерновых.

Выполнено обследование всех категорий насаждений г. Набережные Челны. Исследован видовой состав и жизненные формы растений, проведен анализ видового состава энтомофауны фитофагов и фитопатогенных организмов, развивающихся на этих растениях. Основное внимание уделено организмам, которые могут привести к гибели или существенно ухудшить состояние и эстетическую ценность деревьев и кустарников. Выявлено 108 видов растений, относящиеся к 24 семействам, которые относительно равномерно распределены по районам города. Установлена специфичность видового состава и распространенности вредителей и патогенов. Доминирующие виды вредителей типичны для городских насаждений региона, однако некоторые широко распространенные автохтонные и инвазионные виды вредителей-филлофагов и патогенов отсутствуют или имеют очень низкую плотность популяций. В частности, не обнаружены мины, характерные для чешуекрылых сем. Gracillariidae, в том числе инвазионных вредителей - липовой моли-пестрянки Ph. issikii и охридского минера Cameraria ohridella, несмотря на то, что эти виды широко распространены в Республике Татарстан. Установлено, что наиболее распространенные заболевания - бактериальная водянка и корневая гниль, вызываемая опенком, характерны для региона в целом. В парках с доминированием сосны наибольшую опасность представляют сосновые лубоеды Tomicus piniperda и T. minor, корневая губка Heterobasidion annosum, опенок Flammulina velutipes и сосновая губка Porodaedalea pini. Наиболее сильно этими вредителями и патогенами повреждены насаждения парков «Прибрежный» и «Комсомольский», представляющие собой рефугиумы естественных сосновых лесов региона. Часто встречаются некрозно-раковые заболевания. В Парке Победы почти все ели поражены язвенным раком. В лиственных насаждениях повсеместно распространена бактериальная водянка.

Проведен молекулярно-генетический анализ двух популяций Quercus robur L из Волгоградской области методами ISSR- и SSR-анализа (первая популяция из дендрологических насаждений ФНЦ агроэкологии РАН, г. Волгоград, вторая популяция из Нижневолжской опытной станции по селекции древесных пород; г. Камышин). Установлена наибольшая эффективность 9 из 18 протестированных ISSR-праймеров для анализа полиморфизма внутри популяций и между ними. Число локусов в спектре составило от 4 до 10 в зависимости от праймера. Наибольшее число локусов в спектре ( n = 10) продуцировал праймер UBC835, наибольшая полиморфность (50…57 %) установлена с помощью праймеров UBC815, UBC834, UBC835, UBC836 и UBC840. Определены основные параметры генетического разнообразия популяций. Установлено, что все показатели были несколько выше у первой популяции ( na = 1,75 ± 0,44, ne = 1,44 ± 0,38, HE = 0,25 ± 0,19). В первой популяции полиморфизм был выше на 10 %, то есть вторая популяция содержит генетически более гомогенные деревья. В спектре на электрофореграмме, полученной с праймерами UBC811 и UBC834, выявлены уникальные фрагменты ДНК, характеризующие изменчивость внутри вида, которые могут быть использованы в дальнейшей селекционной работе. Показано, что для оценки полиморфизма данных популяций Quercus robur L использование SSR-праймеров менее эффективно в сравнении с ISSR-праймерами. Однако исследованные микросателлитные праймеры видоспецифичны, что позволяет использовать их, например, при генетической паспортизации вида.

Рассмотрены ключевые аспекты формирования быстрорастущих лесных насаждений, как эффективного и экономически выгодного метода для смягчения последствий изменения климата и декарбонизации территории Республики Башкортостан. Установлено, что деревья рода Populus являются одними из наиболее активно поглощающих диоксид углерода среди древесных пород. Приведены показатели роста и приживаемости черенков деревьев тополя пирамидального Populus Nigra Var. × Italica Du Roi. Представлена характеристика зависимости биометрических показателей укорененных черенков от соблюдения поливной нормы в горно-лесной лесорастительной зоне Республики Башкортостан. Подробно описан процесс подготовки и посадки черенков. Определены средние значения длины корней второго порядка и выявлена их вариабельность в течение вегетационного периода как при выполнении поливной нормы, так и без полива. Полученные результаты подтверждают высокие показатели роста укорененных черенков при соблюдении поливной нормы по сравнению с естественными условиями. Результаты исследования корневой системы тополя пирамидального Populus Nigra Var. × Italica Du Roi прибором Имаджер CI-600 без извлечения саженцев из почвы так же подтверждают формирование хорошо развитых корней в условиях эксперимента. Результаты исследований о влиянии соблюдения поливной нормы можно использовать при лесоразведении и управлении лесными ресурсами в регионе.

Проанализированы последствия проведения чересполосных постепенных рубок в спелых и перестойных производных березняках с использованием валочно-пакетирующей машины ЛП-19. Установлено, что оставленные на доращивание после первого приема двухприемной чересполосной постепенной рубки полосы березового древостоя шириной 10…15 м не повреждаются ветром, а за счет бокового освещения в них формируется второй ярус из подроста ели и пихты. Показано, что по причине высокой доли волоков и уничтожения в процессе первого приема чересполосной постепенной рубки хвойного подроста предварительной генерации на вырубленных полосах формируются лиственные молодняки. Рекомендуется при проведении чересполосной постепенной рубки отдавать предпочтение традиционным технологиям проведения лесосечных работ, а при использовании валочно-пакетирующей машины ЛП-19 рубки проводить в зимний период с целью минимизации негативного воздействия на почву и максимального сохранения хвойного подроста. Соблюдение указанных рекомендаций позволит переформировывать спелые и перестойные производные березовые насаждения в коренные хвойные, не прибегая к искусственному лесовосстановлению.

Представлены результаты изучения показателей водного режима однолетней хвои (содержание воды в хвое, уровень реального водного дефицита, скорость водоотдаачи изолированной хвои) у 27 происхождений ели сибирской (Picea obovata (Ledeb.), ели европейской ( P. abies (L.) Karst.) и их межвидовых гибридов в коллекции географических культур Архангельской области (62°54′ с. ш., 40°24′ в. д.). Выявлена невысокая изменчивость параметров водного обмена хвои у происхождений ели разных видов и исходных мест произрастания. В испытываемой коллекции климатипов ели в большей степени проявляются видовые различия, необусловленные местоположением исходных популяций. Сделан вывод о меньшей экологической пластичности вида ели сибирской по сравнению с елью европейской и интрогрессивными гибридами с ее участием. У менее экологически пластичного вида ели сибирской P. obovata (Ledeb.) выявлен несколько повышенный уровень реального водного дефицита и увеличение скорости водоотдачи хвои у происхождений на фоне выровненного уровня содержания воды в хвое. Интрогрессивная гибридизация ели сибирской и европейской привела к изменению позиций, связанных с водным режимом, у их гибридных форм, закрепленных наследственно. Показано, что адаптационная пластичность популяций ели, отличающихся географическим происхождением, и особенность водного режима ее хвои, могут быть связаны с эволюцией вида и историей послеледникового расселения на территории Восточно-Европейской равнины и произрастанием двух видов в зоне интрогрессивной гибридизации - P. abies (L.) Karst. и P. obovata (Ledeb.) и их гибридных форм.