26. Переработка отходов растительного сырья. Состав отходов древесного и другого растительного сырья, свойства компонентов, в частности целлюлозы.

Биомасса древесины и отходы с/х производства представлена в основном органическими полимерами сахаров с 5-6 углеродными атомами (целлюлоза, гемицеллюлоза) и ароматическими полимерами (лигнин).

В основе образования сложных органических веществ из углекислого газа и воды лежит явлениее фотосинтеза: СО2+Н2О→С(Н2О) хлорофилл +О2+502,416 кДж/моль.

Сложные процессы фотосинтеза приводят к образованию в клетках растений растворимых сахаров пентозы С5Н10О5 и гексозы С6Н12О6, служащих для питания клеток.

В растениях создается запас сахаров при полимеризации молекул пентоз и гексоз, который сопровождается отщеплением молекул воды и хранится в виде пентазанов (С5Н8О4)n и гексазанов (С6Н10О5)m, растворимость которых в воде прогрессивно снижается с ростом молекул полимера. Сложная смесь высокомолекулярных гетерополисахаридов с молекулярной массой от 1000 до 12000 включает эти соединения и является основным компонентом оболочки раститительных клеток и называется гемицеллюлозами. Эти органические соединения присутствуют в одеревеневших частях растений и древесине в кол-ве от 6-27%.

Гемицеллюлозы растворяются в щелочах, легко гидролизуются разбавленными минеральными кислотами, переходя в раствор с образазованием способных к спиртовому брожению гексоз и не способных к брожению пентоз. Также важна клетчатка.

Макромолекулы целлюлозы состоят из элементар звеньев Д-глюкозы, связанных в линейные неразветвленные цепи. Средняя степень полимеризации целлюлозы изм-ся в широких пределах и достигает 10-14 тыс в хлопковых волокнах.

Ц обеспечивает механическую прочность и эластичность растительных тканей. Ц переходит в гидроцеллюлозу (хрупкое вещество из неизменной клетчатки и продуктов ее деструкции и гидролиза). Это свойство применяют для отделения шерсти из тканей с хлопоком. Под энергичным воздействием минеральных кислот связи между элементарными звеньями макромолекул Ц гидролизуются и продуктом является Д-глюкоза. Эта реакция заложена в основу промышленного способа получения С2Н5ОН из целлюлозосодержащего сырья. При нагревании до 120-150ºС в отсутствии кислорода Ц устойчивые. При более высоких tº происходит деструкция, а выше 300ºС-графитизация целлюлоз волокна. Третьим основным компонентом клеточных оболочек сосудистых растений является лигнин, полимер молекул, кот в процессе роста растений внедряется между молекулами Ц, придавая оболочкам клетки значит упругость и твердость (одревеснение клеток). Лигнин представляет собой сложное, не имеющее стабильной молекулярной массы полимерное вещество ароматического характера.

Молекула лигнина состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов. Основным мономером лигнина является конифериловый спирт.

По сравнению с Ц лигнин менее стойкий и подвергается действию горячих щелочей, окислителей. Под действием серной кислоты и NaOH легко переходит в р-р. Наличие в составе лигнина группы ОСН3 объясняет образование СН3ОН при сухой перегонке растит сырья. Также образуются дубильные и красящие смолы, эфирные масла и алколоиды. В состав растительного сырья входят минеральные соединения, дающие при сжигании золу. Зола включает в себя растворимые и нерастворимые в воде вещества.