Хлопчатник - ценный возобновляемый сырьевой ресурс

Анонс:

Эксперт рассказывает о способах полного использования биомассы хлопчатника.

Хлопчатник - ценный возобновляемый сырьевой ресурс

Агрокультура хлопка является самым трудоёмким производством. Так, например, чтобы из биомассы хлопчатника собрать всего один килограмм сырца, нужно извлечь его из 250–300 коробочек. В Туркменистане его сбор составляет около 1,5 миллиона тонн хлопка-сырца в год. Хлопковое волокно на 94–95 процентов состоит из целлюлозы, которая в соединениях с азотной кислотой даёт сложные эфиры. Изменяя количество реагента, воздействующего на неё, и условия протекания реакции, можно получать нитроцеллюлозу с различным содержанием азота.

Ценная прядильная культура

Хлопчатник – ценное медоносное растение. Из его волокна вырабатывают разнообразные ткани – ситец, батист, маркизет, трикотаж, а также используют для производства ниток, корда, целлулоида, фотоплёнки, ценных сортов бумаги. Из 100 кг семян можно получить до 19–20 литров растительного масла и до 42 кг жмыха, содержащего 35–40 процентов белка. Хлопковая шелуха, отделяемая от ядра, идёт на производство технического спирта, картона, пластмассы, лигнина. Измельчённые стебли, створки коробочек после обработки идут на корм скоту.

В семенах хлопчатника содержится 20–25 процентов масла, применяемого в пищевой, консервной и парфюмерной промышленности для приготовления маргарина, глицерина, олифы, машинных масел. При очистке масла получают лекарственные препараты, красители, жаростойкие лаки. Госсипол (природный полифенол) обладает противовирусными, противомикробными, антиоксидантными свойствами. Уникальные особенности строения и химические свойства молекул госсипола позволяют ему образовывать достаточно стабильные связи с различными белками, а также легко встраиваться в фосфолипидные цитоплазматические мембраны. За счёт таких взаимодействий полифенол блокирует активность ряда ферментов, участвующих в различных метаболических процессах в клетках растений, микроорганизмов, в клетках многих других видов живых существ.

Основа биомассы

Основа биомассы хлопчатника – органические соединения углерода, которые в процессе соединения с кислородом при сгорании или в результате естественного метаболизма выделяют тепло. Хорошо увязанное с природными экологическими циклами использование биомассы может не давать загрязнений и позволяет получать непрерывный выход энергии. Существенным недостатком использования биомассы является значительное содержание в ней влаги, что снижает полезный выход энергии. В энергетических целях могут быть использованы различные виды биомассы: древесные отходы лесозаготовительных и деревоперерабатывающих предприятий, отходы животноводства и растениеводства, а также твёрдые бытовые отходы.

Если система инвентаризации хлопковых ресурсов в значительной степени создавалась в интересах заготовки энергетического хлопчатника и даёт его основные энергетические характеристики – теплотворную способность, зольность и ряд других, то система учёта лесного фонда позволяет оценить лишь объёмные характеристики стволовой древесины растения. Оценки объёмов стволовой древесины хлопчатника и их прироста важны для планирования сельскохозяйственной деятельности. Однако этой информации недостаточно для планирования использования биомассы хлопчатника как для нужд промышленности, так и для энергетических целей.

При расширяющемся использовании биомассы в энергетических целях необходимо оценивать энергетические ресурсы не только в объёмных единицах, но и в энергетических. В связи с этим, а также учитывая многообразие технологий заготовки, переработки и производства новых видов топлива из древесной биомассы хлопчатника, целесообразна разработка нового алгоритма оценки энергетической ценности топлив из биомассы хлопкового биоценоза. Методика должна позволять дифференцированно, т.е. пофракционно определять объёмные и энергетические показатели биомассы хлопчатника с учётом имеющихся технологических возможностей её заготовки и использования.

Биотехнологии на службе человека

Фосфатиды (органические вещества, состоящие из жирных кислот и спиртов, содержащих фосфатную группу), входящие в состав масла хлопчатника, играют двоякую роль. С одной стороны, это физиологически активные вещества, с другой – наличие их в масле в больших количествах снижает его товарный вид и долгий срок хранения. Их биологическая ценность обусловлена функциями, которые они выполняют в организме человека и животных. Они не только регулируют энерго­снабжение клеток и их потребность в кислороде, но и способствуют передаче информации между ними. Отдельные группы проявляют избирательную активность и успешно используются в качестве активных компонентов препаратов, нормализующих функции печени, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой и иммунной систем. При сбалансированном питании человек должен ежесуточно потреблять 5 граммов фосфатидов.

Сегодня органические вещества стали неотъемлемым рецептурным компонентом продуктов на основе водно-жировых эмульсий, кондитерских изделий, быстрорастворимых напитков, смесей для детского питания, мороженого, сыров, мясных фаршей и т.д. Помимо этого, они создают реальную сырьевую базу для производства пищевых лецитинов и биологически активных добавок (БАД) на их основе. Так, например, широкое применение фосфатидов в хлебопечении обусловлено тем, что, адсорбируясь на частицах муки, фосфатиды, как эмульгаторы, способствуют её большей связи с водой, а также взаимодействуют с белком теста, повышают его эластичность. При этом увеличивается объём хлебобулочных изделий, улучшается их структура, форма и цвет.

Энергетический ресурс

Жизнедеятельность биоценозов (динамические, способные к саморегулированию системы, компоненты которых взаимосвязаны) на поверхности Земли приводит к образованию биомассы различного вида, обладающей энергией. Биомасса является древнейшим источником энергии, используемой человеком. Однако её использование в энергетических целях до недавнего времени сводилось к прямому сжиганию либо в открытых очагах, либо в печах и топках, но с весьма низким КПД. Наибольший интерес для нас представляют хлопковые биоценозы. Они способны накапливать образующуюся биомассу за длительные периоды времени, создавая такую концентрацию субстрата на поверхности Земли, при которой становится технически возможным и экономически выгодным использование её в качестве биотоплива.

В таких биоценозах концентрация органического биотоплива существенно меньше, чем в месторождениях ископаемого топлива. Вместе с тем они повсеместно распространены во многих районах Туркменистана. Ввиду этого биомасса может использоваться для покрытия распределённых энергетических нагрузок, которые также преобладают на большинстве территорий с малой плотностью населения и без крупных промышленных потребителей энергии. Другой особенностью биомассы хлопчатника является постоянно продолжающийся процесс её образования, что позволяет при соблюдении баланса образования и потребления биомассы организовать её неистощительное использование.

Экономические и экологические выгоды

Утилизация всей биомассы хлопчатника сулит большие технико-экономические и экологические выгоды для Туркменистана. Биотопливо – это топливо из биомассы биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей и семян хлопчатника. Экономический, экологический потенциал биомассы хлопчатника, пригодной для энергетического использования в Туркменистане, достаточно высок. Переход на современные технологии использования энергии биомассы хлопчатника позволит снизить экологический ущерб, повысить надёжность и социальную значимость систем топливо- и теплоснабжения прежде всего в отдалённых районах страны, а также импортировать готовую биомассу хлопчатника как топливо, композиционные строительные материалы в соседние страны – Афганистан, Пакистан и другие.

Одним из основных параметров, определяющих экономический потенциал биомассы хлопчатника и перспективы использования как возобновляемых источников энергии (ВИЭ), является стоимость производства энергии на основе ВИЭ. Таким образом, одним из направлений научных основ современной стратегии производства биомассы хлопчатника является изыскание новых энергоресурсов незаменимых компонентов промышленности, использование нетрадиционных видов сырья, создание новых прогрессивных инновационных технологий, ­позволяющих повысить экономическое и экологическое устойчивое развитие нашей Родины.

Ахмет ПЕНДЖИЕВ,

доцент Туркменского государственного архитектурно-строительного института

560
Нет комментариев. Ваш будет первым!