Реализация принципа каскадного использования древесины лиственницы для получения продуктов различного функционального назначения

В статье анализируется потенциал каскадного использования древесины лиственницы как стратегии повышения ресурсоэффективности путём последовательного извлечения биологически активных веществ и последующего преобразования остаточных фракций в функциональные композитные материалы с повышенной добавленной стоимостью. Рассмотрены технологические этапы, включающие последовательное экстрагирование отходов деревообработки, выделение арабиногалактана с последующей ферментацией для получения биополимера полигидроксибутирата, а также использование остаточных древесных волокон в производстве древесно-цементных композитов. Определены режимные параметры каждого из технологических этапов и физико-механические свойства получаемых материалов. Предложена технология двухэтапного экстрагирования отходов переработки деловой древесины лиственницы, позволяющая извлекать до 2,5 % дигидрокверцетина и до 18,4 % арабиногалактана, являющихся ценными компонентами с высокой биологической активностью. Последующее использование проэкстрагированного древесного жмыха в качестве наполнителя древесно-цементных композитов позволило на 7-11 % повысить показатель предела прочности на сжатие вследствие отсутствия природных сахаров, разрушающих структуру цементного камня. Извлеченный водный раствор арабиногалактана использован для получения биополимера полигидроксибутирата путем культивирования в нем штамма Cupriavidus necator. Проанализированы свойства полученного биополимера в сравнении с имеющимися научными результатами. Составлена схема движения материальных потоков с получением функционального продукта на каждом каскаде переработки и осуществлена оценка их количественного выхода.

Ключевые слова: лиственница, каскадная переработка, отходы, экстракция, древесный композит, биополимер, полигидроксибутрат.

IMPLEMENTATION OF THE PRINCIPLE OF CASCADE USE OF LARCH WOOD TO OBTAIN PRODUCTS OF VARIOUS FUNCTIONAL PURPOSE

This article analyzes the potential of cascaded larch wood utilization as a strategy for improving resource efficiency through the sequential extraction of biologically active substances and the subsequent conversion of residual fractions into functional composite materials with increased added value. The paper examines process steps, including the sequential extraction of wood processing waste, the isolation of arabinogalactan followed by fermentation to produce the biopolymer polyhydroxybutyrate, and the use of residual wood fibers in the production of wood-cement composites. The process parameters for each process step and the physical and mechanical properties of the resulting materials are determined. A two-stage extraction technology for larch timber processing waste is proposed, enabling the extraction of up to 2.5% dihydroquercetin and up to 18.4 % arabinogalactan, valuable components with high biological activity. The subsequent use of extracted wood cake as a filler in wood-cement composites resulted in a 7-11% increase in compressive strength due to the absence of natural sugars, which degrade the structure of cement stone. The extracted aqueous arabinogalactan solution was used to produce a polyhydroxybutyrate biopolymer by culturing a strain of Cupriavidus necator. The properties of the resulting biopolymer were analyzed and compared with existing scientific data. A material flow diagram was developed for the production of a functional product at each processing stage, and their quantitative yield was estimated.

Key words: larch, cascade processing, waste, extraction, wood composite, biopolymer, polyhydroxybutrate.