Лигнин – что это такое? Не каждый сможет ответить на этот вопрос, однако мы попытаемся разобраться. Лигнин – это вещество, которое входит в состав абсолютно всех растений на Земле. Кроме него еще следует отметить такие полезные компоненты, как целлюлоза и гемицеллюлоза.
Основное предназначение лигнина – это обеспечение герметичности стенок сосудов, по которым передвигается вода и растворенные в ней питательные вещества. Лигнин и целлюлоза, находясь вместе в клеточных стенках, увеличивают их прочность. Не все растения имеют одинаковое количество этого соединения. Больше всего его содержится в хвойных породах, примерно около 40%, а вот в лиственных – всего лишь 25%.
Свойства лигнина
Данное вещество представляет собой природный полимер темно-желтого цвета. Он практически не растворяется в воде и органических растворителях. Лигнин – что это такое с точки зрения строения? Однозначно ответить на этот вопрос не получится, поскольку, находясь в составе различных растений, данное вещество может существенно отличаться по своей структуре.
При разложении лигнина образуется богатый питательными веществами гумус, который играет важную роль в природе. Переработкой лигнина в природной среде занимается армия бактерий, грибов и некоторых насекомых.
Главное преимущество этого вещества в том, что нет необходимости его производить или добывать. Да это практически невозможно, лигнин настолько прочно связан с растительными клетками, что его искусственное отделение представляет собой сложный процесс.
Тот лигнин, производство которого осуществляется на сегодняшний день, не что иное, как обычные отходы при переработке целлюлозы. При этом большая масса его теряется, но возрастает химическая активность.
Способы выделения лигнина
Процесс извлечения данного вещества из древесины осуществляют с различными целями:
- исследование свойств вещества;
- определение количества лигнина в различных растениях.
Методы извлечения вещества подбирают в зависимости от цели его использования. Если дальнейшей задачей является изучение, то способы выделения должны как можно меньше повлиять на структуру и качества лигнина. Хотя практически не существует таких методов, которые бы гарантировали получение вещества в неизменном состоянии.
После выделения лигнин содержит несколько примесей:
- экстрактивные вещества при гидролизе дают нерастворимые соединения;
- продукты гумификации сахаров;
- смесь трудногидролизуемых полисахаридов.
Максимально подходящими условиями для выделения лигнина являются такие, при которых образуется наибольшее количество вещества. В этом случае лигнин получается практически без примесей, и наблюдаются его малые потери.
Наиболее распространенным считается сернокислотный способ, а вот солянокислотный используют гораздо реже из-за неудобства в работе с концентрированной кислотой.
Разновидности лигнина
Основным источником получения лигнина является промышленное производство целлюлозы. На разных предприятиях этого направления могут использоваться различные технологии производства, поэтому и лигнин, получаемый при этом, имеет неодинаковые качества и состав.
В процессе производства щелочей или сульфатов получается сульфатный лигнин, при выработке кислот – сульфитный.
Отличаются эти виды между собой не только составом, но и способом утилизации. Сульфатный лигнин подвергают сжиганию, а сульфитный отправляют на хранение в специальные хранилища.
На гидролизных предприятиях получают лигнин гидролизный.
Свойства гидролизного лигнина
Это порошкообразное вещество с плотностью до 1,45 г/см³. Его цвет меняется от светло-бежевого до различных оттенков коричневого. Содержание лигнина в таком веществе может колебаться от 40 до 80%.
Гидролизный лигнин обладает токсическими свойствами и высокой способностью к адсорбции, на этом основано его применение в медицине.
Если распылить вещество, которое в высушенном виде становится горючим, то может возникнуть опасность взрыва. Сухой лигнин при сгорании выделяет достаточно большое количество тепла. Температура его воспламенения составляет 195 градусов, а тление начинается уже при температуре 185°С.
Производство препаратов лигнина
Лигнин из древесины выделяют для того, чтобы получать затем его препараты для различных исследований. Рассмотрим стадии выделения лигнина:
- измельчение древесины до состояния опилок, а в некоторых случаях и муки;
- обработка спирто-толуольной смесью для избавления от экстрактивных веществ;
- использование кислотных катализаторов, которые предотвращают переход лигнина в растворимое состояние.
В процессе производства образуется некоторая часть растворимых соединений, которые осаждают, подвергают очистке и сушат, в результате чего образуется порошок.
Применение гидролизного лигнина
Несмотря на то что данное вещество достаточно трудно поддается переработке из-за своей сложной природы и нестойкости, можно перечислить различные отрасли, где используется лигнин. Применение вещества имеет следующие направления:
- производство топливных брикетов;
- в качестве котельного топлива;
- производство восстановителей для некоторых металлов и кремния;
- наполнитель при производстве пластмасс;
- производство топливного газа;
- изготовление удобрений;
- производство гербицидов;
- в качестве сырья для производства фенола, уксусной кислоты;
- производство активированного угля;
- в качестве сорбента для очистки городских и промышленных стоков;
- производство медицинских препаратов;
- производство кирпича и керамических изделий.
Причины повышения спроса на лигнин
Лигнин гидролизный является прекрасным топливом, которое при сгорании дает большое количество энергии. К тому же сырье для производства такого энергетического ресурса вполне доступное и возобновляемое.
Не только у нас в стране, но и по всему миру в настоящее время актуален вопрос производства альтернативных энергоносителей. Для этого имеется целый ряд причин, среди которых можно перечислить следующие:
- Природные носители энергии – уголь, нефть и газ требуют для своей добычи использования различных затратных способов. Это не может не повлиять на постоянно растущую их стоимость.
- Источники энергии, которые используются в настоящее время, относятся к исчерпаемым природным ресурсам, поэтому наступит такое время, когда их запасы практически израсходуются.
- Производство альтернативных энергетических источников стимулируется государством во многих странах.
Лигнин в качестве топлива
На сегодняшний день все чаще в качестве альтернативного топлива используется лигнин. Что это такое и как оно выглядит?
Вещество представляет собой опилки с влажностью до 70%, которые различаются по своему составу в зависимости от сырья. Их структура очень напоминает древесный уголь, который также имеет большое количество мельчайших пор. Свойства такого вещества позволяют подвергать его брикетированию и гранулированию. Если воздействовать высоким давлением на такой брикет, он превращается в вязкую пластичную массу.
Гранулы, сделанные из такого лигнина, имеют высокую теплоотдачу, но при этом не производят много дыма. Топливные брикеты и пеллеты являются качественным материалом, при горении которого выделяется много тепла, а копоти практически нет. Отсюда можно сделать вывод, что лигнин служит отличным сырьем для производства топлива в брикетах.
Использование лигнина в порошкообразном состоянии
Данное вещество в состоянии порошка находит свое применение в качестве добавки при производстве асфальтобетона. Использование гидролизного лигнина позволяет:
- повышать прочность, водостойкость и устойчивость к образованию трещин;
- экономить дорожно-строительные материалы;
- существенно улучшить экологическую обстановку в тех местах, где хранятся отходы;
- вернуть плодородие тем землям, которые используются под отвалы.
В дорожной отрасли достаточно выгодно использовать лигнин. Свойства его таковы, что он позволяет ощутимо повысить качество строительного материала. Кроме этого, лигнин дает возможность заменить дорогостоящие добавки.
Производные лигнина
Производными данного вещества являются лигносульфонаты, которые образуются при сульфитном способе переработки древесины. Лигносульфонаты обладают высокой активностью, что позволяет им находить свое применение в различных отраслях промышленности:
- нефтедобывающая промышленность (регулируют свойства буровых растворов);
- литейное производство (выступают в роли связующего материала в смесях);
- производство бетона;
- строительная отрасль (в качестве эмульгаторов в дорожных эмульсиях);
- сырье для получения ванилина;
- сельское хозяйство (обработка почвы для предотвращения эрозии).
Сульфатный лигнин имеет высокую плотность и химическую стойкость. В сухом состоянии – это порошок коричневого цвета, который растворяется в аммиаке, щелочах, этиленгликоле, диоксине.
Сульфатный лигнин не обладает токсичностью, не распыляется и не опасен с точки зрения пожароопасности. Его используют:
- в качестве пластификатора в производстве керамических изделий, бетонов;
- как сырье для производства пластиков и фенолформальдегидных смол;
- как связующее звено при изготовлении картона, древесных и бумажных плит;
- в качестве добавки при производстве каучука и латексов.
Теперь становится понятно, как широко используется лигнин. Что это такое, теперь ни у кого не вызывает вопросов, так как благодаря своим качествам данное вещество очень востребовано в современном мире.
Лекарства на основе лигнина
Как мы уже выяснили, применение гидролизного лигнина возможно и в медицинской сфере. Можно перечислить следующие препараты на его основе:
- "Лигносорб" назначается при заболеваниях ЖКТ, пищевых отравлениях;
- "Полифан" имеет такие же рекомендации по применению;
- "Полифепан" приносит облегчение при диарее и дисбактериозе;
- "Фильтрум-СТИ";
- "Энтегнин".
Применение "Полифепана"
Другое название у этого препарата – лигнин гидролизный. Выпускается он в виде гранул, суспензий, порошков и таблеток. Препарат растительного происхождения, в его основе лежит лигнин. Инструкция по применению гласит, что такое лекарство способно хорошо связывать микроорганизмы, а также продукты их жизнедеятельности.
Кроме этого, под действием препарата обезвреживаются токсические вещества различной природы: тяжелые металлы, радиоактивные изотопы, аммиак. Лигнин гидролизный осуществляет дезинтоксикацию организма, а также оказывает антиоксидантное и гиполипидемическое действие.
Вот какой обширный список заслуг имеет лигнин! Инструкция также говорит о том, что принимая этот препарат, можно компенсировать недостаток пищевых волокон в кишечнике, которые принимают активное участие в процессе пищеварения, нормализуют микрофлору и повышают иммунитет.
Показаниями для приема "Полифепана" являются:
- хронические или острые заболевания ЖКТ;
- пищевые отравления;
- диарея;
- вирусный гепатит;
- холера;
- дисбактериоз кишечника;
- сальмонеллез;
- колиты;
- аллергические проявления;
- нарушения обмена жиров в организме;
- восстановительный период после химиотерапии или облучения;
- гинекологические проблемы: кандидоз, вагиноз.
Достаточно обширный список показаний имеет такой препарат, как лигнин. Инструкция также отмечает некоторые противопоказания:
- повышенная чувствительность к препарату;
- хронические запоры;
- гастрит;
- сахарный диабет.
В процессе приема лигнина могут возникнуть побочные эффекты: аллергическая реакция или запоры.
Способы применения лекарства и его дозировка устанавливается врачом в зависимости от диагноза и сложности состояния. Обычно назначают прием лигнина в течение недели, однако при некоторых проблемах длительность терапии может быть увеличена до месяца.
Экология и лигнин
Данное вещество образуется в большом количестве при переработке целлюлозы. Его складывают в большие отвалы, которые способствуют загрязнению окружающей среды. Кроме этого, нередки случаи самовозгорания лигнина.
На сегодняшний день остро стоит вопрос использования вещества в качестве топлива, так как после его сгорания образуется большое количество отходов, которые причиняют вред природе. Лигнин находит свое применение во многих отраслях, поэтому в первую очередь важно решить вопрос экологической безопасности окружающей среды.
