Лигнин что это для растений



Лигнин гидролизный

Лигнин гидролизный

Лигнин является сложным (сетчатым) ароматическим природным полимером, который входит в состав наземных растительных организмов, продуктом биосинтеза. Лигнин занимает втрое место после целлюлозы по распространенности среди полимеров на земле. Он играет очень важную роль в естественном круговороте углерода. Образование лигнина стало возможным вследствие эволюционного перехода растений от водного к наземному образу жизни для того, чтобы обеспечить жесткость и устойчивость стеблей и стволов (как хитин у членистоногих).

Происхождение лигнина

В составе растительной ткани преобладает целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин. Древесина хвойных пород содержит примерно 23-38 % лигнина, в то время как лиственные породы содержат от 14 до 25%, солома злаков включает примерно 12-20% от массы. Лигнин содержится в клеточных стенках, а также в пространстве между клетками. Таким образом, он скрепляет волокна целлюлозы.

Совместно с гемицеллюлозами он отвечает за показатель механической прочности ствола и стебля. Благодаря лигнину достигается герметичность клеточных стенок, а вследствие наличия красителей в лигнине древесина имеет свой характерный цвет.

Лигнин гидролизный

Различают:

  • протолигнин – лигнин, находящийся внутри растения в его естественной форме
  • технические формы лигнина, которые получаются при помощи физико-химического извлечения.

Примечательно, что лигнин не производят специально. Он, как и его химически модифицированные формы, представляет собой отходы биохимического производства. Во время физико-химических методов переработки растительных волокон молекулярная масса лигнина снижается в несколько раз, но растет его химическая активность.

Получение лигнина

В гидролизной промышленности получают порошковый так называемый лигнин гидролизный. В ходе производства целлюлозы получаются формы лигнина, растворимые в воде. Гидролизный лигнин образуется во время обработки лесоматериалов концентрированной соляной или серной кислотой. При этом температура поддерживается на уровне 180 — 185 °С, а давление около 1216 — 1418 кПа. Как и природный лигнин, гидролизный делят на соответствующие классы. К примеру, третий класс лигнина называют сельскохозяйственным, потому что в промышленности часто применяют отходы сельскохозяйственных растений.

Различают два главных метода варки целлюлозы. Наиболее популярная — сульфатная варка (щелочная). Меньшей популярностью пользуется сульфитная (кислотная) варка.

Лигнин, который получается в ходе сульфатного производства, называют сульфатным лигнином. Он в больших количествах степени утилизируется в энергетических установках целлюлозных предприятий.

В сульфитной промышленности получаются смеси сульфитных лигнинов (лигносульфонатов), определенный объем которых скапливается в лигнохранилищах, а остаток попадает со сточными водами завода в акватории рек и озер.

Физические свойства лигнина

Лигнин имеет уровень плотности в пределах 1,25-1,45 г/см3, при этом коэффициент преломления составляет 1,6. Гидролизный лигнин отличается теплотворной способностью, составляющей у абсолютно сухого лигнина 5500-6500 ккал/кг. Теплотворная способность лигнина с уровнем влажности 18-25% достигает 4400-4800 ккал/кг, а у лигнина с уровнем влажности 65% этот показатель составляет лишь 1500-1650 ккал/кг.

Структура частиц гидролизного лигнина – это не плотное тело, а развитая система микро- и макропор. Показатель его внутренней поверхности очень сильно зависит от уровня влажности, например, влажный материал имеет поверхность 760-790 м2/г, а сухой лишь 6 м2/г.

Источник

Использование лигнина

Лигнин – органическое полимерное соединение, содержащееся в клеточных оболочках растений. Вызывает их одревеснение. Содержание – в хвойных породах – до 50%, лиственных – (20-30 %). Лигнин считается нежелательным компонентом бумаги, поскольку он способствует её пожелтению. Чтобы избежать этого, требуются значительные усилия для его удаления из древесной массы.

Лигнин является одним из наиболее механически и химически стойких природных полимеров и обладает очень интересными свойствами.

Лигнин – второй по распространенности природный полимер на Земле, уступая только целлюлозе. Это органическое вещество, которое при встраивании в клеточную стенку растения вызывает одревеснение клетки. Содержание лигнина в хвойных деревьях выше, чем в лиственных. Благодаря лигнину древесина обладает с высокой прочностью на сжатие и растяжение.

Лигнин химически нестоек, легко окисляется, взаимодействует с хлором, растворяется при нагревании в щелочах, водных растворах сернистой кислоты и её кислых солей.

Состав золы лигнина: Al2O3 – 1%; SiO2 – 93,4%; P2O5 – 1,5 %; CaO – 1,5%; Na2O – 0,3%; K2O – 0,3%; MgO – 0,3%; TiO2 – 0,1%.

В промышленности главным образом образуются два вида лигнина: гидролизный (бессернистый лигнин) и сульфатный (сернистый лигнин).

Гидролизный лигнин

В огромных аппаратах, куда засыпаны опилки и щепки, идет процесс гидролиза. Древесина отдавая глюкозу, превращается в коричневый порошок – лигнин.

Гидролизный лигнин представляет собой твердый (пастообразный) остаток после обработки древесины или другого растительного сырья раствором серной кислоты. Содержит измененный (после химической реакции) лигнин растительной клетки, моносахара, минеральные и органические кислоты, зольные элементы (соотношение перечисленных компонентов зависит от применяемого сырья и колеблется в широких пределах).

Из него можно получить редкие и ценные химикаты. Из лигнина экономически выгодно получать в промышленном масштабе:

  • активные угли, как газовые, так и осветляющие;
  • нитролигнин для расжижения глинистых растворов в нефтяной промышленности взамен дорогостоящих препаратов;
  • хлорлигнин для осаждения редких металлов, находящихся в растворах;
  • синтетические смолы, где треть фенола заменяется гидролизным лигнином;
  • смолы для приготовления пульвенрбакелита из которого делают формы для коркового литья;
  • активированный лигнин как усилитель синтетических каучуков (лигнонаполенный каучук дешевле и в 8-10 раз прочнее, чем ненаполненный);
  • термоизоляционные лигноволокнистые плиты в качестве удобного и дешевого строительного материала и многое другое.

Лигнин имеет способность переходить в вязкопластичное состояние, богат азотом (0,5 кг свободного азота на тонну).

Норматив образования лигнина – 0,3-0,4 т/т продукции гидролизного производства.

Сульфатный лигнин

Сульфатный лигнин образуется при сульфатной варке древесины. Сульфатный лигнин в большой степени используется в качестве топлива в энергетических установках целлюлозных заводов.

Для производства коллактивитов сульфатный лигнин влажностью не выше 6 % обрабатывают в течение 10 мин 95 – 96 % – ной серной кислотой при температуре 200 С. Количество кислоты составляет 400 % массы сухого лигнина.

Направления использования

  • В качестве восстановителя в металлургии.
  • В производстве крупногранулированного угля, нитролигнина, сунила, игетана, коллактевита, фурфурола.
  • В качестве обесцвечивающего и очищающего вещества в химической, фармацевтической и пищевой промышленностях.
  • В качестве сорбента для технологий очистки по типу активных углей.
  • В сельском хозяйстве – в качестве органического удобрения в сочетании с известью и другими добавками.
  • Как топливо (в брикетах) – для бытовых и технических нужд.

По осветляющим свойствам коллактивит из лигнина равноценен активному углю, а по себестоимости значительно дешевле.

Гранулированный лигниновый уголь по своей реакционной способности ничуть не уступает древесному, а производство его более рентабельно благодаря сокращению потерь и уменьшению расходов на транспортировку. Ведь его можно производить вблизи потребителей.

Лигнин отличается способностью переходить в вязкопла-стическое состояние при давлении порядка 100 МПа. Это обстоятельство предопределило одно из перспективных направлений использования гидролизного лигнина в виде брикетированного энергетического биотоплива. Топливные лигнобрикеты представляют собой высококачественное, высококалорийное, до 5500 ккал/кг, малодымное биотопливо с низким содержанием золы (13%).

Проблемы использования лигнина

Научно-исследовательские работы в области промышленного использования лигнина проводились во многих научно-исследовательских организациях, однако координации этих исследований не было. В результате разрешение ряда важных вопросов не вышло за пределы лабораторных и в отдельных случаях экспериментальных полузаводских работ.

Перспективы использования лигнина

Существует много типов лигнина с разными свойствами, применением и ценностями. Например, исследователи рассматривают лигнин как материал, который может применяться в строительной и автомобильной промышленности.

Лигнин, содержащий одновременно ароматические и алифатические фрагменты, может служить сырьем для получения различных химикатов. Например, лигнин хвойных пород при окислении в щелочной среде образует ванилин, а из лиственного лигнина наряду с ванилином может быть получен сиреневый альдегид, органические кислоты.

В процессе пиролиза, терморастворения и гидрогенизации лигнина получается жидкое топливо.

Наиболее крупнотоннажным направлением использования гидролизного лигнина является получение различных сорбентов.

Источник

Оружие растений — лигнин

Комиссар Катар Я часто задаю себе вопрос: «Почему мы решили, что можем защищать природу, являясь её очень незначительной частью?» .Ведь если разобраться по сути дела, то можно прийти к выводу, что человечество пытается приостановить естественный процесс постоянного изменения природы, дабы оставить её пригодной для нашего обитания. И не мы природу, а она нас загоняет в рамки и законы эволюции, уничтожая развитые некогда цивилизации, которые выполнили свою функцию и должны исчезнуть.
Вот, что вы знаете о лигнине, господа? Боюсь, что ничего. А ведь именно он спасает деревья от ветра и слома. Поясню проще: это полимер нерегулярного строения, имеющий существенное различие с биополимером, типа белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот. Состоит он из огромного количества мономеров имеющих огромную разветвленную и очень прочную структуру, в основе которой сера, водород и кислород. Именно эти полимеры выделяют деревья, для образования коры. Это она не дает ломать ветру ветки и сам ствол. Самое интересное, что в каменноугольный период, появляются в огромном количестве растения, которые начинают синтез этого полимера в масштабах всей Земли. Масса коры ( а это практически чистый лингин) и сегодня составляет четвертую часть от всей массы дерева, а в те времена кора была в 8-20 раз толще самого дерева и именно она, а не дерево образовала угольные залежи.
Если читатель не понял меня, то я хочу ему сообщить, что лингин это не просто полимер, а тот самый пластик, который сейчас наводнил землю в виде никому не нужной упаковки. Просто пластик это одна из форм полимера нерегулярного строения. Хотите хохму? Вам ученые лгут, говоря, что на него нет управы.
Гусеница восковой моли в количестве 100 особей, за 12 часов полностью перерабатывает 92 млг полиэтилена, разбивая его на простые вещества, пригодные для усвоения. Кстати, сегодня в организме человека содержится много полимеров. Любая кожица яблока, сливы, груши или долька апельсина содержит лингин. А их страшно любят грибки – белая плесень. Единственные грибы, которые поедают кору деревьев, то есть питаются лингином. А, что если предположить, что белая плесень или кандиды живут в организме человека и питается лингином?
Давайте попробуем разобраться с артритом, поскольку ко мне приходит масса писем от читателей с просьбой пояснить его механизм и предложить вариант, как от него избавиться. Предлагаю вместе рассмотреть артрит в колене.
У человека заболел коленный сустав. Что такое сустав? Это просто два мосла, между которыми хрящи, а между хрящами расположена смазывающая жидкость. Болеть вроде бы нечему. Но вот что интересно – в костях, хрящах и жидкости есть лингин, в разной вариации этого полимера. Логично предположить, что там кто-то поселился – грибок, бактерия или еще, что-то паразитическое. Так, что же болит? Ответ может быть только один – распухший лимфоузел. Сзади за суставом, со стороны подколенной ямки, есть подколенные лимфоузлы. Грибок по ногам будет подниматься вверх, а лифоузлы его задержат, но с этого момента они перестанут пропускать воду наверх. Сустав опухнет и заболит.
То есть, лимфоузел это пограничная застава, где лейкоциты ведут борьбу с паразитами. А это вирусы, грибы, гельминты, простейшие, бактерии
Как ответит организм в этом случае? Он просто обязан поднять температуру, что бы повысилась микроциркуляция и в сустав поступили лейкоциты. Это естественная реакция организма и борьба его за выживание. Что сделает врач? Припишет аспирин и обезболивающее лекарство. Ну и как, помогает? Нет, не помогает.
Скажи, читатель: как ты думаешь, есть ли в природе растения, которые успешно борются с паразитами? Конечно, есть и их много. Но сейчас я скажу то растение, которое поможет практически всем больным артритом. Это сибирский кедр и кедровые вообще. Я конечно не доктор, но психолог достаточно серьезный. А посему сообщаю, что наша центральная нервная система настолько мощна, что может любой иммунитет послать в любое место, найти любую войну в организме и прекратить ее. И эта система, через мозг расположенный в желудке подсказывает, что именно ей требуется. Вас тянет на солененькое? Тогда вспомните, что соленая капуста не плесневеет и ваша тяга не обязательно говорит, что вы беременны. То есть садясь за стол, вы даже не понимаете, что утробный мозг, о котором я рассказывал в одной из работ, сам подсказывает вам то, что ему нужно или же наоборот вас обманывает, как в случае с онкологией.
Вот, что я вам скажу, господа хорошие. Есть в Сибири прекрасное лекарство – жевательная сера или просто смола лиственницы. На кедровых сваях вся Венеция стоит и не гниет. Продается она в аптеках, и нет лучшего средства для борьбы с паразитами. Жуйте ее с утра до ночи, но помните, что грибок, да и вообще паразитов победить, сразу не удастся. Нужно время, примерно от полугода до года. А первые результаты появятся гораздо раньше.
Однако, давайте вернемся к пластику. Растения, покрытые корой-лингином стали господствовать в тот период ещё и благодаря тому, что лигнин был несъедобен. Если другие растения свободно уничтожались всеми желающими, то теми, кто имел кору желающих питаться, практически не было. Их и сейчас-то не так много желающих – вон грибы, некоторые бактерии и гусеница восковой моли. Я честно говоря больше и не нашел никого.
Давайте представим древние времена, когда растут гигантские деревья. Логика подсказывает, что причина гигантского роста растений – стремление к солнцу. Но вот беда – большой вес и ломкость растений. Мало того, их поедают все кому не лень, начиная от гигантских динозавров (а они потому и гигантские, что нужно до растений достать) и заканчивая всякой мелочью. Планета массово засыпана трухой и растениям такое положение дел не нравится. И тут включается природа, которая предлагает деревьям кору-лингин. А она не усваивается в природе никем. Мало того, наличие большого количества лингина в организме, просто убивает всех этих травоядных гигантов. Растения защищаются, как могут. Им просто нужно выжить.
Теперь смотрим на наше время, когда человек бесконтрольно вырубает леса и уничтожает природу, производя из растений пластик. А он попадает в наш организм с продуктами питания. Мало того, мы вторгаемся в природу и создаем ген-модифицированные продукты – ГМО, фактически пластик. У вас не создается впечатление, что с нами растения поступают абсолютно так же, как и с динозаврами? Ведь мы сейчас для них самая большая угроза и опасность!
Раскиньте мозгами господа – растительный мир снова объявил войну миру животному и главное оружие этой войны лингин – пластиковая упаковка, произведенная из растений. Заметьте, вполне земного происхождения, синтезированный в земных условиях, растениями в целях своей защиты. И нет спасения от них, ни у Ротшильдов, ни у королевы Англии, ни у Президента США. Так или иначе, мы питаемся, дышим, пьем воду, в которой полно пластика. Возможно, богатый Ротшильд и протянет немного дольше, только в условиях массового мора, это не существенная заявка на будущее. Он станет последним динозавром нашей эпохи, которого уничтожит растительный мир, за то, что он выколачивал из него прибыль. И вы после этого еще считаете евреев умными людьми? Динозавры с малюсеньким мозгом, обслуживающим утробный мозг-фальсификатор в поисках, чего бы сожрать!
Вы-то хоть понимаете, что пластик это очередной лингин эволюции нашей планеты? И не нужно ждать прилета небесного тела. Этого как раз не будет. Хозяева этой планеты не люди, а растения. Они были первыми созданы Богом, а уж человек дело десятое в эволюции – дурень и павлин, распушивший перья, от осознания того, что он является царем природы. Походите по старым кладбищам, заросшим буйной растительностью и посмотрите на Чернобыль, утонувший в лесах и травах. Ну и кто кого победил?
По объему произведенного пластика мы вообще мизерны по сравнению с природой. Это ничто по сравнению с натуральным лигниновым загрязнением каменноугольного периода. Что глазами хлопаешь, читатель, впервые узнал, что уголь это лингин? Так знай, что он образовался из коры тех деревьев (растений), которые имели ее в 8-20 раз больше, чем объем самого ствола. Это потом, объем коры стал снидаться и достиг сегодняшнего показателя 1:4. Видно в природе наступило равновесие. С плесенью белой деревья еще так-сяк борются с помощью ресфвератрола, а вот с человеком никак. А значит, пора возвращаться к опыту динозавров, благо человеческая глупость и жадность не имеют границ. Природе просто снова понадобился пластик, много пластика. А под рукой есть на все готовый идиот, не желающий жить по законам природы. Никакие паразиты не могли бы совершить такой шаг в эволюции – все сделал своими собственными руками тот, кого и стыдно назвать гомо сапиенс. Надеюсь, вы понимаете теперь, почему так хорошо сохранились доисторические растения и остатки животных, пролежавшие много лет в земле?
Ты спросишь, а почему же человек выжил? Да потому, что кору не ел, листья не наворачивал, а только плоды и корнеплоды, где лингина крайне мало. Как раз столько, сколько нужно организму для поддержания эластичности сосудов и всяких пленок.
С увеличением доступности, увеличивается и потребление, переходя в бесконтрольное состояние. Вот это и произошло с человечеством.
Давайте в заключение работы, я поясню вам, что такое природа?
То, что вы о ней знаете сегодня, не что иное, как миф, проистекающий из учения неоязычников и философии нью-эйдж. Все это создали люди откровенно недалекие, совершенно не понимающие жизнь, Вселенную и живущие в выдуманном мире. Я много раз говорил, что никакого язычества на планете никогда не было.
Так вот, представление у этих господ следующее: Эдем это идеальное природное место и оно было сбалансировано до появления в нем человека. В действительности природа сбалансирована гораздо хуже, чем пресловутая рыночная экономика. Самая веская причина её устойчивости – немыслимое количество элементов, которые постоянно взаимодействуют друг с другом, образуя многочисленные связи, пищевые цепочки и вообще любые реакции. Даже незначительное воздействие, вроде вымирания одного вида, компенсируется за счёт тысяч других, готовых занять его место. Природа не единый организм и в ней нет понятия всеобщего блага или общей цели. Все живое живет только собственными интересами и мы, как представители животного мира такие же эгоисты, как и все живое, что нас окружает. То есть благосостояние человечества это всегда ущерб какому-то виду. Например, крыс мы травим, а мышей ловим. Но ведь и они форма жизни, не меньше нашего желающая благ природы. Любой вид стремится заполнить собой всё возможное пространство и употребить все возможные ресурсы. Природе чужда мысль о будущем, ей чуждо планирование. До появления на земле водорослей начавших производить кислород, была совсем иная форма жизни. Но как только он появился – погибло все, что не могло им дышать. Для природы меняться нормально и искать божественный замысел в том, что происходило, после ее создания Богом, нет никакого смысла. Нас потому и определили на землю, что бы мы в полной мере познали и Добро и Зло. Земля это место исправления душ-ангелов Людов и трудиться завещано нам Богом, ради познания мира. Однако, природа настолько изменилась, что мы уже не представляем, каким на самом деле был Эдем. Мы даже точно не знаем, как выглядел плод с дерева познания. Мы даже не знаем, живо ли это древо по сей день. Мы просто считаем, что в раю было очень хорошо. А вы уверены, что те, кто жили в раю, были полностью похожи на нас? Тогда ответьте, почему мы разного роста и цвета кожи, и у нас даже количество костей разнится?
Вот, что я вам скажу господа. Единственный вариант спасения природы это отойти и не мешать ей. Она сама разберется, кому выжить, а кому нет. Что касаемо вызова растений человечеству, то настало время хорошенько подумать и проявить себя гомо сапиенс. Иначе, от «властелина планеты» не останется и следа. Для наших душ еще найдутся сосуды, кроме человеческих тел.

Читайте также:  Покрытосеменные растения наименования растений

«Планета будет здесь ещё очень, очень, очень долго после того, как нас не станет, и она залечит себя, она очистит себя, потому что это то, что она всегда делает. Это cамоиcправляющаяся система. Воздух и вода восстановятся, Земля обновится. И если правда, что пластик не разлагается — не беда: планета включит его в новую парадигму «Земля плюс пластик». Земля не разделяет наших предубеждений против пластика. Плаcтик произошёл из Земли. Возможно, Земля считает пластик всего лишь ещё одним из своих потомков. Возможно, именно потому Земля и позволила нам появиться на ней: она захотела себе немного пластика. Не знала, как его изготовить. Нуждалась в нас. Может, в этом и состоит ответ на извечный философский вопрос «Для чего мы здесь?» — Пластик, говнюк!»

(Джордж Карлин, американский комик, актер, писатель)

Для меня очень актуальна тема артрита.
Предлагаемый в миниатюре рецепт будет достаточным для избавления от болезни или нужны ещё какие-либо действия?

Источник

Лигнин: что это такое, основные свойства и направления использования. Лигнин гидролизный

Лигнин (от латинского lignum – дерево) – сложный ароматический полимер природного происхождения. Вещество входит в состав растений и является продуктом биосинтеза. Является самым распространенным полимером на Земле, после целлюлозы, и играет важную роль в природном круговороте углерода. Считается, что лигнин возник в ходе эволюции, когда наземный образ жизни пришел на смену водному. Он подобно хитину у членистоногих, призван обеспечивать жесткость и устойчивость стеблей и стволов растений. Сегодня мы с вами подробнее узнаем, что это такое лигнин и как он используется в современной промышленности.

Краткая характеристика

Основными компонентами растительной ткани являются целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин. В древесине хвойных деревьев содержится до 38 % этого вещества, в лиственных породах дерева – до 25 %, а в соломе злаков – до 20 %. Лигнин располагается в стенках клеток и межклеточном пространстве, скрепляя целлюлозные волокна. Вместе с гемицеллюлозой он призван обеспечивать механическую прочность стволов дерева. Кроме того, природный полимер отвечает за герметичность клеточных стенок (для питательных веществ и воды) и определяет окраску одревесневевшей ткани. Лигнин химически и физически прочно инкорпорирован в структуру растительной ткани, поэтому выделение его оттуда промышленным путем представляет весьма непростую инженерную задачу.

Читайте также:  Однодольные это растения примеры двудольные это растения примеры

Классификация

Обычно различают протолигнин – полимер, содержащийся в естественной форме внутри растения, и его технические производные, которые получают путем извлечения из растительной ткани, с помощью различных физико-химических методов. Данное вещество не производят специально, его получают как отход биохимического производства. В ходе физико-химического воздействия на лигнин, его молекулярная масса уменьшается в разы, а реакционная активность увеличивается.

В гидролизной промышленности получают гидролизный лигнин, который еще называют порошковым.

При производстве целлюлозы образуются формы полимера, растворимые в воде. Варка целлюлозы производится в основном по двум технологиям: сульфатной (щелочной) и сульфитной (кислотной). Щелочной метод более распространен. Лигнин, полученный на сульфатном производстве, называется соответственно сульфатным и утилизируется главным образом в энергетических установках целлюлозных предприятий. Ну а полимер, полученный в сульфитном производстве, образуется в виде растворов лигносульфонатов, одна часть которых скапливается в специальных хранилищах, а другая – уходит в сточные воды.

В иностранной литературе можно встретить информацию о разделении лигнина на бессернистый и сернистый. Первый тип, по сути, представляет собой гидролизный полимер, а второй – полимер, полученный на целлюлозном производстве.

Предприятия, получающие лигнин как побочный продукт, как правило, занимаются его утилизацией. Тем не менее гидролизный и сульфатный лигнин, а также лигносульфонаты, можно встретить на рынке как отдельную товарную позицию. Наиболее распространенным товаром, в основе которого лежит данное вещество, являются топливные брикеты. Стандартов на технические лигнины нет, поэтому предприятия, покупающие их, выдвигают собственные параметры качества.

Формула и свойства

С химической точки зрения лигнин является условным и обобщенным понятием. Подобно тому, как не бывает одинаковых людей, не существует одинаковых полимеров. Принято полагать, что в состав лигнина входят атомы углерода, водорода и кислорода. Лигнины, полученные из разных растений, могут в значительной степени отличаться по химическому составу. Вещество имеет неопределенно большую молекулу и множество различных функциональных групп.

Читайте также:  Презентация лекарственные растения омской области

В основе всех видов лигнина лежит такая структурная единица, как фенилпропан (С9Н10). Различия между видами обусловлены содержанием разных функциональных групп. С точки зрения современной науки, ответ на вопрос о том, что это такое лигнин, выглядит примерно так: «Лигнин – это сложный трехмерный полимер, который имеет сетчатую структуру и ароматическую природу, получающийся вследствие поликонденсации ряда монолигнолов (коричных спиртов)».

В нормальных условиях, вещество плохо растворимо как в воде, так и в органических растворителях. В окружающей среде оно может участвовать в большом количестве различных превращений и реакций. Лигнин считается биологически активным. При повышенном давлении, он проявляет пластические свойства, особенно во влажном состоянии.

Утилизация в природе

Данный природный полимер практические не усваивается в процессе пищеварения у высших животных. В естественной среде за его переработку отвечают всяческие грибы, насекомые, бактерии и земляные черви. Главная роль в этом процессе досталась грибам-базидиомицетам. К таковым относятся виды, живущие на деревьях (живых или мертвых) и перерабатывающие опавшие листья. Среди них есть даже съедобные грибы: вешенка, опенок, шампиньон.

Лигнин деградирует под действием оксидоредуктаз – внеклеточных ферментов грибов. К ним относятся главным образом лининолитические пероксидазы (лигнин- и Mn-пероксидаза) а также внеклеточная оксидаза (лакказа). Кроме того, в лигнинолитический комплекс грибов входят вспомогательные ферменты, продуцирующие перекись водорода, и активные ферменты кислорода.

Главным продуктом разложения лигнина в природных условиях является гумус. Декомпозиция вещества в природе происходит в присутствии таких элементов растительной ткани, как целлюлоза и гемицеллюлоза.

Экономическое значение

Ежегодно, в мире получают порядка 70 млн тонн технического лигнина. Несмотря на то что его считают ценным химическим сырьем, сбыт вещества налажен очень слабо. Кроме того, из-за отсутствия выгодной технологии производства, использование данного полимера экономически не целесообразно. К примеру, разложение лигнина на менее сложные химические соединения (бензол, фенол и прочие), обходится дороже, чем синтез этих соединений из нефти и газа. Статистика International Lgnin Institute показывает, что в мире, на сельскохозяйственные, промышленные и прочие нужды идет лишь 2 % технических лигнинов. В основном они идут на производство пеллет из лигнина, удобрений и прочей малотоннажной продукции. Остальные 98 % или сжигаются на энергетических установках, или просто хоронятся в могильниках.

Трудность промышленной переработки лигнина связана со сложностью его природы, большой вариативностью структурных звеньев и их связей, а также нестойкостью полимера перед химическим и термическим воздействием. В отходах предприятий содержится не природный полимер, а лигниносодержащие вещества, или смеси веществ, которые имеют большую химическую и биологическую активность. Без примесей также не обходится.

Считается, что возле хранилищ лигнина не желательно жить. Вещество легко воспламеняется и хорошо горит, с выделением азотистых, сернистых и прочих неприятных соединений. Тушение хранилищ затрудняется их крупными габаритами и особенностями горения полимера. Некоторые исследования подтвердили мутагенную активность вещества. Таким образом, есть все основания утверждать, что технические лигнины в народнохозяйственном балансе представляют внушительную, постоянно растущую отрицательную величину.

Гидролизный лигнин

Этот вид полимера представляет собой порошкообразное аморфное вещество, плотность которого колеблется в пределах 1,25-1,45 г/см 3 , а окраска меняется от кремового до коричневого. Гидролизный лигнин обладает специфическим запахом. Его молекулярная масса может изменяться от 5 до 10 тысяч. В гидролизном лигнине содержится от 40 до 88 % собственно лигнина. Оставшаяся доля делиться на: трудногидролизуемые полисахариды (13-45 %); смолистые вещества, а также вещества лигногуминового комплекса (5-19 %); и зольные элементы (0,5-10 %).

Гидролизный лигнин нетоксичен. Он имеет хорошую сорбционную способность. В сухом виде представляет хорошо горючее, а в распыленном – взрывоопасное вещество. Воспламенение полимера происходит при температуре 195 °С, а самовоспламенение — 425 °С.

Область применения гидролизного лигнина довольно широка:

  1. Производство топливных брикетов.
  2. Производство топливного газа, в том числе в газопоршневых генераторах, с выработкой электроэнергии.
  3. Переработка лигнина в биотопливо.
  4. Производство восстановителей для металла и кремния, в виде брикетов.
  5. Сорбенты на основе лигнина, очищающие городские и промышленные стоки, нефтепродукты, тяжелее металлы и прочее.
  6. Производство углей, в том числе активированных.
  7. Сорбенты для медицины и ветеринарии («Полифепан» и прочие).
  8. Сырье для синтеза нитролигнина, который применяется для снижения вязкости глинистых растворов, используемых во время бурения скважин.
  9. Преобразователи в производстве кирпичей и прочих керамических изделий.
  10. Наполнитель для композитных материалов и пластмасс.
  11. Производство удобрений из лигнина (органических и органоминеральных), а также гербицидов при возделывании бобовых культур.
  12. Производство кислот (уксусная и щавелевая) и фенола.
  13. Добавка к асфальтобетонам.

Лигносульфонаты

Представляют собой сульфопроизводные лигнина, которые растворимы в воде и образуются во время сульфатной делигнификации древесины. Это натриевые соли лигносульфоновых кислот в смеси с примесями минеральных и редуцирующих веществ.

Промышленные лигносульфонаты получают при упаривании обессахаренного сульфитного щелока. Они выпускаются в виде твердых или жидких концентратов сульфитно-спиртовой барды, с молярной массой от 200 до 60 000. Вещества обладают высокой поверхностной активностью, поэтому их используют как ПАВ (поверхностно-активные вещества).

Основные области применения:

  1. Химическая промышленность. В виде стабилизаторов, диспергаторов и связующих веществ, в производстве брикетированных средств для защиты растений.
  2. Нефтедобывающая промышленность. Как реагент для регулировки параметров буровых растворов.
  3. Литейное производство. В качестве связующего компонента для формовочных смесей и добавки к краскам с противопригарными свойствами.
  4. Производство бетона и огнеупоров. Как пластификатор смеси.
  5. В строительстве. С целью придания материалам и грунтам лучших прочностных характеристик и в качестве эмульгатора для дорожных смесей.
  6. Сельское и лесное хозяйство. Для защиты почв от эрозии.
  7. Производство ванилина. В качестве сырья.

Сульфатный лигнин

Данный вид природного полимера представляет собой раствор солей натрия, который имеет высокую плотность и химическую стойкость. В сухом виде, порошкообразное вещество обладает коричневой окраской. Диаметр частиц может колебаться в довольно широком приделе – 10 мкм-5 мм. Порошок состоит из отдельных частиц шаровидной формы и их комплексов. Плотность сульфатного лигнина составляет 1300 кг/м 3 . Вещество растворяется в: водных растворах гидроксидов щелочных металлов, диоксине, водных растворах аммиака, этиленгликоле, фурфуроле, пиридине и диметилсульфоксиде. При термической обработке полимер разлагается с образованием летучих веществ. Вещество считается практически нетоксическим продуктом. Его применяют в виде увлажненной пасты.

Направления использования лигнина (сульфатного):

  1. Сырье в производстве пластиков и фенолоформальдегидных смол.
  2. Связующее. Лигнин в качестве клея используется в производстве картонов, а также бумажных, волокнистых и древесно-стружечных плит.
  3. Добавка-модификатор для каучука и латекса.
  4. Стабилизатор для химических пен.
  5. Пластификатор для бетона, а также огнеупорных и керамических изделий.
  6. Сырье в производстве осветляющих углей.

Перспективы

Узнав, что это такое лигнин, немного поговорим о перспективах его промышленного использования. Технология переработки и делигнификации целлюлозосодержащего сырья связана с крупными капиталовложениями и не совсем благоприятна с точки зрения экологии. Ученые всего мира уже давно трудятся над созданием высокоэффективных способов организации целлюлозного и биохимического производства, но их разработки пока еще не нашли широкого применения. Тем не менее множество наработок в области утилизации свежего и хранимого лигнина в разные годы были внедрены в промышленность. Особую актуальность эти вопросы получают в свете нарастающего интереса к борьбе с экологическими проблемами и использованию всего спектра растительного сырья. Таким образом, отрицать перспективу использования лигнина в промышленном и сельскохозяйственном секторе было бы неправильно.

Уровень производства и потребления целлюлозы и прочих продуктов биохимии, для крупных стран считается важнейшим показателем экономического развития. Конечно же, решающий вклад в ухудшение экологической ситуации вносят не биохимики. Тем не менее в местах, где работают такие предприятия, их роль в загрязнении окружающей среды может быть весьма существенной.

Заключение

Сегодня мы с вами ответили на вопрос: «Лигнин: что это такое?» В качестве резюме можно отметить, что лигнином называют ароматический полимер природного происхождения, который входит в состав растений и является продуктом биосинтеза. Формы вещества, получаемые в гидролизной и целлюлозной промышленности, нашли широкое применение. Тем не менее вопрос с полноценной переработкой технических лигнинов пока еще не решен.

Источник