ecostrat | Entries tagged with зеленая химия

В Финляндии в музее техники и технологии есть макет дегтярни который интересен тем, что позволяет увидеть, как именно наши предки производили себе нужные химикаты в то время, когда еще не была развита нефтехимия. ( Read more... )

Дерево - древнейший строительным материал и так уже то можно считать за правило, что более древнее, то и экологично. Наши предки тысячи лет дома строили из бревен и еще можно хоть сто тысяч лет из древесины строить, потому что она прирастает, если экономно ее заготавливать, возобновляемый ресурс. Это если под углом доступности ресурсов посмотреть.

Ученые подсчитали, что на изготовление, например, каркаса дома из клееной древесины потребляется на 60% меньше энергии, чем на изготовление того же из бетона.
( Read more... )

Изучая вопрос о применении дегтя для защиты древесины, решил обратиться к коллективному разуму, спросить у завсегдатаев форума по строительству Город Мастеров

деготь 3

Закономерно, что было много высказано отрицательных мнений, точнее почти все мнения были отрицательные. Так всегда бывает при обсуждении какой либо идеи в интернет форуме. Однако же обсуждение дало свои плоды и позволило получить ценнейшую информацию, которой смею поделиться.
( новая информация о применении и изготовлении дегтя, которую удалось раздобыть на форуме )

Когда-то лесохимия была развитой отраслью в СССР. Из возобновляемых ресурсов производилось много различной продукции. К сожалению, большинство этих предприятий не пережили 90-е, эпоху дешевой нефти и расцвета нефтехимии. Хорошо что учебники сохранились.
Оригинал взят у

suslovm в Технология лесохимических производств, издательство "Лесная промышленность" МОСКВА 1970 г. 32503_900

( Read more... )

Размышляя над информацией о том, что древнейшие образцы дегтя найдены при раскопках поселений в Италии и Германии, датированных 80 тысяч лет до нашей эры, задумался, а как ниадертальцы дошли до того, что научились производить деготь?

Вероятно, научившись добывать огонь и пользоваться им, они начали с огнем экспериментировать, заливать его водой, класть в него различные предметы, засыпать землей. Однажды они заметили, что если большой костер засыпать землей, но не полностью, а так, чтобы там под землей продолжалось горение и тление, то иногда из древесины образуется маслянистое запашистое вещество. Наверняка они были любознательные люди, и начали дальше экспериментировать с этим веществом, в том числе намазывая его на себя. Неожиданно оказалось, что это средство хорошо помогает от вшей и всяких кожных болезней. Это дало толчек дальнейшим экспериментам и они уже начали усовершеннствовать свои пиролизные установки. Вначале выкапывали яму, закладывали туда древесину, затем закрывали землей, но оставляли специальный канал для ограниченной подачи воздуха. У них был много времени, для того, чтобы усовершенствовать процесс. Одно племя научилось это делать на тысячу лет раньше, другое на тысячу лет позже, события развивались медленно и ничего в глобальном мире не менялось.

Совсем другая ситуация сейчас. Ресурсы заканчиваются и счет уже идет на десятки лет. Человечеству очень быстро нужно снова научиться использовать возобновляемые ресурсы вместо ископаемых. У нас, конечно, есть некоторое преимущество перед ниадертальцами в том, что мы немножно знаем про их технологии и опыт, а они про будущее ничего не знали и экспериментировали наугад.

Изучая методы переработки отходов, пришел к дегтю, продукту, который получится, если макулатуру или древесные отходы подвергнуть пиролизу, то есть нагреву до высоких температур без доступа кислорода. Деготь человечество использует не то, чтобы давно, а очень давно. Самые старые образцы, найденные в Италии и Германии, относятся к ниадертальскому периоду, 80 тысяч лет назад. По-видимому, тогда уже умели делать пиролиз древесины.
Еще каких нибудь сто лет назад деготь широко применялся для защиты нижних венцов срубов, как гербицид в сельском хозяйстве и как смазочный материал.
В прошлом веке расцвет нефтепереработки загнал деготь в разряд устаревшей экзотики. Осталась только пословица и сейчас большинство людей не представляет, что это вообще такое.

У дегтя сложный состав, там левоклюкосан и прочие матершинные слова.
Почему я считаю, что настало время вспомнить про деготь?
Логика рассуждений такая: ведь деготь был вытеснен из всех сфер применения в то время, когда нефть стоила в пять-десять раз меньше, чем сейчас. Тогда казалось, что господство нефтехимии - это навсегда и можно про старое забыть. Уже позже пришло понимание, что вообще-то неплохо было бы опираться на возобновляемые ресурсы, а не на ископаемые. Одновременно с этим, как следствие расцвета нефтехимии, пришло потребительство невиданных доселе размеров и человечество начало захлебываться в отходах. В качестве реакции на ситуацию возникла мысль, что неплохо было бы отходы перерабатывать, а еще чуть позже пришло понимание, что другого выхода вообще не существует.

Я думаю, пора уже с этим сегодняшним пониманием ситуации еще раз изучить возможность применения дегтя, а также водорастворимых продуктов пиролиза древесины. Изучить как возможность замены химикатов в традиционных применениях, при защите растений в эко-фермерстве и защите древесины в экологическом строительстве.
А также посмотреть, как можно использовать деготь в качестве сырья для синтеза тех веществ, которые сейчас производятся из нефти.
Первое на микроуровне, теоретически, может позволить чуть ли не каждому фермеру поставить у себя миниатюрную пиролизную установку, чтобы обеспечивать свои потребности.
Второе могло бы стать способом масштабной переработки бумаги и картона, которые сейчас у нас отправляются на свалки в количестве около четырех миллионов тонн в год.

Сегодня была интересная публичная лекция, на которую мне, хоть и с опозданием, но удалось добраться. Президент "Нашего всё" в области нефтехимии Дмитрий Конов рассказывал про то, как американцы научились добывать сланцевый газ и уже качают его столько, что это уже сопоставимо с добычей другого "Нашего всё", Газпрома. Дмитрий приводил много примеров того, как сланцевая революция влияет на геополитику и даже делал некоторые прогнозы.
Интересно было послушать, как большой человек видит такие важные дискуссионные темы.

Конечно, я не удержался и влез со своей биохимической манией, спросил про то, что он думает о возможности новой революции, связанной с сырьем растительного происхождения, упомянул Бразилию, сахарный тростник, а также опилки, из которых можно делать полиэтилен. Про макулатуру не стал спрашивать, потому как идея может быть совсем непонятна человеку, который, наверное, никогда о макулатуре не думал, кроме как в годы пионерского детства.

Сюрприза не случилось, он ответил то, что было ожидаемо. Использовать пищевые продукты, дескать, неправильно, а использовать опилки трудно и дело это не сегодняшнего дня и не завтрашнего, а послезавтрашнего.
Тут я бы с ним с удовольствием поспорил, потому как, несколькими минутами ранее, он в своей презентации рассказывал про былое скептическое отношение к сланцевому газу, который, тем не менее, за какое-то десятилетие стал уже влиять на геополитику и привел к тому, что в США цены на энергоносители снизились, конкурентоспособность американской экономики повысилась. Однако ж, формат мероприятия спорить не позволял, как бы не хотелось.

Позавчера в Крокус Экспо состоялось мероприятие, семинар, посвященный шведскому опыту обращения с отходами.

В числе прочих выступал Маркус Норстром из технического исследовательского института из города Готебург в Швеции. Короткое выступление состоялось уже в конце, когда народ подустал и, полагаю, большинство людей в аудитории вовсе не поняли, о чем он говорил. А говорил он, не больше, не меньше, об исследованиях по созданию новой экономики, в которой биохимические процессы будут заменять привычные нефтехимические производства.

Маркус пытался рассказать об исследованиях по конвертации различной шелухи, отходов лесопиления и бумагоделательных предприятий, всего, что содержит целлюлозу, в сахара. Удивительно, но в рамках десятиминутной презентации, он пытался также рассказать о том, почему это интересно и перспективно, привел список продуктов, начиная от молочной кислоты и заканчивая пластиками, которые можно получать из сахаров.

После презентации я подошел к нему, спросил, пробовали ли они перерабатывать макулатуру. Макулатуру они не использовали, но с целлюлозой работали. Понятное дело, в Швеции, где уровень обычной переработки макулатуры составляет 65%, а то, что не пошло на переработку, попадает в сжигание, вопрос о биохимической переработке именно макулатуры пока не стоит. Другое дело у нас, у нас четыре миллиона тонн бумажных отходов направляются на свалку каждый год, где при разложении вносят свой вклад в образование свалочного газа и фильтрата, то есть тех основных загрязнителей, которые собственно и делают свалки неэкологичным решением по утилизации.

Предвосхищая возможность того, что кто-то из химиков профессионалов, случайно забредши на мою страницу, будет возмущаться от присутствия ошибок в терминологии, сознаюсь: я не химик, во всяком случае, пока.

Я начал увлекаться химией тогда, когда понял, что ответы на большинство вопросов, над которыми мы бьемся, развивая рециклинг, лежат в области именно этой науки.

Поэтому мне пришлось купить все школьные учебники с 8 по 11 класс и прочитать их. Теперь я знаю химию на уровне абитуриента химического факультета.

Итак, почему именно химия? Я уже писал раньше, что традиционный способ переработки бумаги не позволяет подняться выше 65-70% в её сборе и переработке. Оставшееся количество приходится утилизировать путем сжигания или захоронения. Это в Европе, где дотируется каждый шаг по заготовке и переработке.

У нас сейчас 30% и дай Бог нам достигнуть 40-50%. Выше подняться почти невозможно, если переработкой макулатуры будут заниматься бумажные фабрики. Тому есть много причин и главная в ограничении по спросу. Из макулатуры во многих случаях сделать хорошую бумагу дороже, чем из первичного сырья. Специальная массоподготовка, удаление краски – дорогостоящие мероприятия. К тому же потребители не хотят быть сознательными и, если мы посмотрим на выкладку в магазинах, например, туалетной бумаги, то больше места занимает бумага, на которой написано «сделано из 100% целлюлозы». Вероятно, что и продажи ее больше, хотя точных данных у меня нет.

У химической переработки ограничений по спросу практически нет. Сколько бы бумаги не было переработано в продукты, замещающие нефть и газ, все равно это будет немного по сравнению с масштабами нефтехимии.

Ну, например, если все 4 миллиона тонн макулатуры, той, которая сейчас идет на свалки, собрать и переработать, это будет около миллиона тонн этанола, если весь этот этанол переработать в этилен и затем в полиэтилен, то получится полмиллиона тонн полиэтилена, то есть треть от количества, которое сейчас потребляется в России.

Логичен вопрос, а что делать с полиэтиленом?

Сейчас в стране потребляется около 1.7 миллиона тонн полиэтилена, из этого собирается и повторно перерабатывается всего процентов пять. Традиционным способом, когда из пластиковых изделий повторно делаются пластиковые изделия, можно достичь максимально двадцатипроцентного уровня переработки. Причины те же, что и для бумаги. При каждой переработке свойства полимера ухудшаются, появляется больше загрязнений, поэтому при производстве большинства изделий существуют жесткие ограничения на использование вторички.

Решение проблемы, опять же, может дать химическая переработка. Уже действуют заводы по переработке полиэтилена методом пиролиза, на некоторых даже из пластиков производят бензин и дизельное топливо, то есть всегда востребованные товарные нефтепродукты. Но об этом позже.

Новое направление в науке - развитие зеленой химии, то есть таких технологий, которые позволяют людям получать нужные им вещества в гармонии с окружающим миром, не загрязняя его.
Подробнее на сайте http://www.greenchemistry.ru/

Гидролиз макулатуры, при условии применения новых технологий, вполне соответствует этим принципам.
Под новыми технологиями здесь я имею ввиду гидролиз при помощи энзимов или при помощи сверхперегретой воды, а не старые кислотные технологии, которые были ужасны и фактически были антиподами Зеленой химии.
Итак разберем по пунктам 12 принципов:

ДВЕНАДЦАТЬ ПРИНЦИПОВ ЗЕЛЕНОЙ ХИМИИ:

1. Лучше предотвратить потери, чем перерабатывать и чистить остатки. - По сравнению с получением спирта из этилена, при котором идут куча параллельных реакций, с получением разных побочных продуктов, от которых потом приходится избавляться, гидролиз при помощи энзимов и последующее получение этанола практически не производят побочных продуктов, которые можно было бы рассматривать как остатки, требующие чистки.
2. Методы синтеза надо выбирать таким образом, чтобы все материалы, использованные в процессе, были максимально переведены в конечный продукт. - Целлюлоза, содержащаяся в макулатуре, максимально полно перерабатывается в растворимые сахара и далее в этанол.
3. Методы синтеза по возможности следует выбирать так, чтобы используемые и синтезируемые вещества были как можно менее вредными для человека и окружающей среды. - Используемые при гидролизе макулатуры вещества: макулатура, вода, энзимы неопасны для окружающей среды.
4. Создавая новые химические продукты, надо стараться сохранить эффективность работы, достигнутую ранее, при этом токсичность должна уменьшаться. - Продукт химической переработки макулатуры, этанол - нетоксичен.
5. Вспомогательные вещества при производстве, такие, как растворители или разделяющие агенты, лучше не использовать совсем, а если это невозможно, их использование должно быть безвредным. - При гидролизе в перегретой воде, кроме воды, другие агенты не используются. При гидролизе с применением энзимов, они, потеряв активность утилизируются вместе с остатками лигнина и негидрализованной целлюлозы. Энзимы не токсичны. Они сродни тем ферментам, которые у нас в жулудках расщепляют пищу.
6. Обязательно следует учитывать энергетические затраты и их влияние на окружающую среду и стоимость продукта. Синтез по возможности надо проводить при температуре, близкой к температуре окружающей среды, и при атмосферном давлении. - Если говорить о гидролизе в перегретой воде, то, поскольку процесс идет при повышенных температурах более 300 градусов и повышенном давлении, то казалось бы, это слабое место. Однако же, если эти энергетические затраты сравнить с затратами на крекинг бензина, и последующее выделение этилена из смеси газов, методом последовательного охлаждения - сжатия, то преимущество данного способа очевидно.
7. сходные и расходуемые материалы должны быть возобновляемыми во всех случаях, когда это технически и экономически выгодно.- Пожалуй, самое главное преимущества этанола из макулатуры. Макулатура вдвойне возобновляема. Во-первых, бумагу делают из древесины, сырья, которым, при грамотном использовании человечество сможет располагать и через тысячу лет и через десять тысяч лет. Во-вторых, макулатура постоянно доступна, чем больше ее будет собрано и переработано, тем меньше отправится на свалку.
8. Где возможно, надо избегать получения промежуточных продуктов (блокирующих групп, присоединение и снятие защиты и т. д.).- Процесс линейный, идет всего в три основных последовательных этапа. Гидролиз- ферментация - ректификация.
9. Всегда следует отдавать предпочтение каталитическим процессам (по возможности наиболее селективным).- Энзимы, по сути, несут свойства катализаторов. Они не участвуют в самой реакции гидролиза, они лишь являются ключиками для разделения целлюлозы на растворимые сахара. Энзимы очень избирательны.
10. Химический продукт должен быть таким, чтобы после его использования он не оставался в окружающей среде, а разлагался на безопасные продукты. - Этанол безопасен.
11. Нужно развивать аналитические методики, чтобы можно было следить в реальном времени за образованием опасных продуктов. - Опасных продуктов нет.
12. Вещества и формы веществ, используемые в химических процессах, нужно выбирать таким образом, чтобы риск химической опасности, включая утечки, взрыв и пожар, были минимальными. При выработке этанола из макулатуры нет огнеопасных и взрывоопасных процессов, тем более таких, как при крекинге нефтного сырья и синтезе этанола из этилена.