Переработка древесных отходов для получения биопродуктов предполагает использование биотехнологий, принципиально отличающихся от применяемых ранее на предприятиях гидролизной промышленности высокозатратных кислотных энергоёмких методов со значительным отрицательным влиянием на окружающую среду.

Ферментативные методы переработки полисахаридсодержащего сырья, в том числе древесины, в настоящее время находят всё большее применение. Как в России, так и за рубежом широко проводятся исследования по применению ферментных технологий переработки древесины для производства, например, моторного топлива. Предполагается использование ферментных технологий переработки древесных отходов для получения моторного топлива корпорацией «Росбиотехнологии» на ряде предприятий бывшей гидролизной промышленности в Сибири.

В решении проблем повышения эффективности использования древесины и древес-
ных отходов принимает участие и Архангельский технический университет. На кафедре биотехнологии Архангельского технического университета проводятся исследования технологии ферментативного гидролиза древесины, которая позволяет, в сравнении с кислотными методами, повысить выход сахаров от древесины с 35-40% до 50%, снизить расход тепла на 1 тонну сахаров с 3-5 Гкал до 1 Гкал, что позволит обеспечить достаточно высокую рентабельность производства. Для ферментолиза предполагается использование малогабаритного оборудования, работающего под атмосферным давлением при температуре до 70-75⁰С, против 145-180⁰С по традиционной технологии. При этом — что является важным — потребность в теплоэнергии биопроизводства может быть полностью покрыта выработкой её за счёт газификации древесных остатков после ферментолиза сырья. В ряде случаев технологически возможно большую часть исходного древесного сырья использовать для выработки тепло-электроэнергии, что определяется предварительной технико-экономической оценкой. Получаемые среды для синтеза биопродуктов отличаются высокой концентрацией сахаров и доброкачественностью, что в свою очередь предопределяет достаточно эффективную их переработку с использованием преимущественно безотходных твердофазных методов синтеза продуктов.

Производство биопродукции на древесных ферментолизатах позволит не только полностью покрыть потребность региона для нужд промышленности, сельскохозяйственных предприятий и других направлений, но и стать поставщиком продуктов биосинтеза в другие регионы. На базе переработки древесных отходов возможна выработка биопрепаратов (аминокислот, ферментов, витаминов, других продуктов для нужд животноводства) до 10-15 тысяч условных тонн; спиртов, например этилового, более 100 млн. литров в год. При заготовке древесины в объёмах расчётной лесосеки выпуск товарной продукции может быть удвоен.

На базе новых технологий целесообразна реанимация Архангельского и Онежского гидролизных заводов с выпуском биоэтанола или бутанола
и другой биопродукции. Только эти два предприятия способны принять и переработать более 1 млн. пл. кбм древесных отходов. В местах, откуда поставка древесных отходов к крупным предприятиям нерентабельна, возможно создание малых биопроизводств с выпуском ряда биопродуктов с высокой потребительской характеристикой и теплоэлектроэнергии.

Весьма значительная роль биотехнологии в снижении затрат в лесопереработке на очистку сточных вод, твёрдых отходов и выбросов в атмосферу.

Перевод технологии очистки сточных вод на новые анаэробные биологические методы, преимущественно с дифференцированием и с выработкой теплоэнергии, также снизит затраты при переработке древесины и повысит эффективность её использования. Так, при анаэробной очистке загрязнений сточных вод вместо потребления энергии на каждую снятую тонну БПК можно вырабатывать до 1,2-1,5 МВт электроэнергии. По предварительной оценке, только три целлюлозно-бумажных комбината (Архангельский, Котласский и Соломбальский) потенциально, по количеству сбрасываемых на очистку загрязнений, могут выработать до 8-10 МВт/ч электроэнергии, сократив при этом на порядок затраты на очистку стоков. Кроме снижения затрат это даст незамедлительное улучшение состояния водного бассейна. Что касается активного ила, образующегося при очистке стоков, то его образование при анаэробной технологии очень незначительно (только вынос до 2-5%), и по сути решается проблема его утилизации, крайне отягощающая работу очистных сооружений по затратам на обезвоживание и захоронение осадка. В дальнейшем и это незначительное количество ила может быть использовано для получения ферментных или других биологических препаратов, в том числе и для использования на собственные нужды предприятий. Необходимо разобраться в водопотреблении и образовании промышленных стоков предприятий. Так, в частности в конденсатах выпарных станций ЦБК, которые сбрасываются на очистные сооружения, содержится довольно большое количество органических кислот. Их выделение и реализация как товарного продукта, либо использование в качестве питательной среды для биосинтеза биопрепаратов позволит уменьшить затраты не только на очистку стоков, но и на товарную целлюлозу, а следовательно, также повысить эффективность использования древесных ресурсов.

Учитывая, что Архангельская область располагает крупнейшими в Европе запасами древесины, с расчётной лесосекой до 23 млн. кбм и соответственно потенциально до 10 млн. кбм древесных отходов, необходимо расширение научно-исследовательских работ по применению биотехнологических методов в лесопромышленном комплексе для выпуска биопродукции, а также по использованию биотехнологий в лесоразведении, производстве целлюлозы и бумаги, решении экологических, энергетических и транспортных проблем. В решении этих проблем может сыграть значительную роль пока ещё достаточно мощный научный и инженерный потенциал области.

В последние годы всё острее стоит проблема транспор-
та заготавливаемой древесины, которая далее будет осложняться с необходимостью освоения отдалённых лесных массивов. В перспективе затраты на строительство дорог и их содержание могут сделать нерентабельным весь лесопромышленный комп-лекс. При этом строительство дорог станет по сути «закапыванием» денег. Целесообразна проработка и технико-экономическая оценка иных методов доставки древесины с мест заготовки. В частности, следует оценить возможность использования для этих целей малоэнергоёмкой воздухоплавательной техники. Технический уровень такого вида транспорта в настоящее время достаточно высок, и, как известно, существуют конструкции довольно высокой грузоподъёмности, значительно превышающие грузоподъёмность автомобильной техники. В перспективе это направление может найти применение и снять проблему освоения дальних лесных массивов.

Для решения масштабных и значимых затронутых проблем повышения эффективности лесо-
промышленного комплекса необходимо участие региональных властей, в частности в организации разработки комплексной программы развития биотехнологии в Архангельской области её реализации.

В. И. Каменный,
канд. техн. наук, профессор кафедры биотехнологии АГТУ.