CC BY
0
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
Научная статья УДК 630.863
http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2025-1-113-119
Получение микрокристаллической целлюлозы из тростника методом гидротермальной конверсии
Ю.В. Куликова, Н.И. Орлов, А.И. Капитунова, А.В. Жихрева, О.О. Бабич
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта, г. Калининград, Россия
Аннотация. Изучен процесс получения микрокристаллической целлюлозы из тростника методом гидротермальной конверсии. Рассмотрена оптимизация условий процесса и оценка качества полученного продукта. Выполнена гидротермальная конверсия тростника (сольволиз, кислотный и щелочной гидролиз), определены содержание лигнина, золы и функциональные группы. По всем видам гидротермальной конверсии определены рациональные условия гидролиза тростника. Для оценки качества отобранного образца проведен анализ с использованием инфракрасного Фурье-спектрометра.
Ключевые слова: кислотный гидролиз, щелочной гидролиз, целлюлоза, отбеливание, ИК-спектр, качество сырья
Благодарности: исследование профинансировано Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в рамках реализации проекта по созданию и функционированию карбонового полигона «Росянка» в Калининградской области (проект FZWM-2024-001).
Для цитирования: Получение микрокристаллической целлюлозы из тростника методом гидротермальной конверсии / Ю.В. Куликова, Н.И. Орлов, А.И. Капитунова, А.В. Жихрева, О.О. Бабич // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2025. № 1. С. 113-119. http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2025-1-113-119.
Original article
Production of microcrystalline cellulose from cane by hydrothermal conversion
Yu.V. Kulikova, N.I. Orlov, A.I. Kapitunova, A.V. Zhikhreva, O.O. Babich
Immanuel Kant Baltic Federal University, Kaliningrad, Russia
Abstract. Microcrystalline cellulose is characterized by the ability to adsorb large volumes of liquid, biodegradable. Optimize considered of the process conditions and evaluate the quality of the resulting product. In the work, hydrothermal conversion of reed (solvolysis, acid and alkaline hydrolysis) was performed, the content of lignin, ash and functional groups were determined. For all types of hydrothermal conversion, rational conditions for reed hydrolysis were determined. To assess the quality of the selected sample, an analysis was carried out using an infrared Fourier spectrometer.
Keywords: acidic hydrolysis, alkaline hydrolysis, cellulose, bleaching, IR spectrum, parameters, quality of raw materials
Acknowledgments: the research was funded by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation as part of the project for the creation and operation of the Rosyanka carbon test site in the Kaliningrad region (project FZWM-2024-001).
For citation: Production of microcrystalline cellulose from cane by hydrothermal conversion / Yu.V. Kulikova, N.I. Orlov, A.I. Kapitunova, A.V. Zhikhreva, O.O. Babich. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Techn. nauki=Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Technical Sciences. 2025;(1): 113-119. (In Russ.). http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2025-1-113-119.
© Куликова Ю.В., Орлов Н.И., Капитунова А.И., Жихрева А.В., Бабич О.О., 2025
113
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
Введение
Целлюлоза - одно из наиболее распространенных на Земле органических соединений и основной компонент растительных волокон. По химическому составу она представляет собой богатое глюкозой соединение, молекулы которого связаны гликозидными связями с ангидридом глюкуроновой кислоты [1].
Микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) является типом целлюлозы, образующейся в кислых или щелочных условиях в результате окисления целлюлозного волокна [2]. Эти процессы уничтожают нерастворимую фракцию целлюлозы, оставляя только кристаллическую фракцию [3]. Такие материалы обладают способностью менять форму в ответ на температуру и внешние раздражители, поглощать большое количество воды и противостоять биодеградации. МКЦ функционирует как загуститель, стабилизатор и эмульгатор, а также обеспечивает сохранение текстуры продукта [4]. Однако от использования МКЦ зависит вопрос исчерпания лесной продукции. С этой точки зрения интересно использовать в производстве тростник и другие материалы.
Тростник обыкновенный - одно из самых универсальных растений в мире [5, 6]. В [7-10] проведены исследования по использованию тростника в качестве потенциального и естественного источника в производстве целлюлозы. Новизна работы заключается в том, чтобы предложить механизм выделения МКЦ из тростника путем гидротермальной конверсии. Эта технология имеет ряд преимуществ перед традиционными способами обработки, включая высокую эффективность, снижение затрат на переработку и возможность переработки такого сырья, как тростник. В данном исследовании предложен новый подход к извлечению ценных ресурсов из тростниковой биомассы, где важная роль отведена разработке экологически устойчивых стратегий переработки растительных отходов.
Универсальные характеристики МКЦ, такие как малый вес, нетоксичность, механическая прочность, гидрофильная и гигроскопичная природа, биоразлагаемость и пригодность для вторичной переработки, делают ее доступной для различных коммерческих приложений и устойчивого развития ее производства [11-13].
Цель работы - получение микрокристаллической целлюлозы из тростника путем гидротермальной конверсии, оптимизация условий данного процесса и оценка качества получаемой продукции.
Материалы и методы
Тростник сушили при 90 °C в течение 18 ч или до тех пор, пока вес не становился постоянным. Затем его измельчали для получения мелких частиц (0,1; 0,3; 0,5 мм). Частицы хранили при 4 °C до использования [14].
Для извлечения лигнина из частиц тростника использован NH4OH (8, 10 и 12 % об./об.). Извлечение проводили при температуре 25 °C в течение 24 ч с использованием соотношения жидкость/твердое вещество 100 мл жидкости/г сухого веса тростника [15].
Три лучших условия, используемых для гидролиза в лабораторном реакторе (140 ° С в течение 10 мин с 100 мг кислоты /г дм; 140 ° С в течение 20 мин с 100 мг кислоты /г дм и 150 ° С в течение 20 мин с 70 мг кислоты /г дм), также применялись для гидролиза в полупилотном реакторе емкостью 25 л, в котором находилось 1000 г тростника [16].
В ходе щелочного гидролиза каждую пробу инкубировали с 1 или 5 М NaOH при 90 °C в течение 30 мин и при перемешивании со скоростью 60 об/мин [17]. В результате реакции получены 14, 30 и 18 мг/г обработанных частиц МКЦ помолом 0,1; 0,3; 0,5 мм соответственно.
Полученная МКЦ использовалась в последующих экспериментах.
Для определения зольности образцов МКЦ отмерили образцы массой 1 г, поместили в муфель на 5 - 10 минут и предварительно нагрели до 400 - 500 °С [18-20], затем - до 600 °С для полного озоления продукта. Тигли с образцами охладили в эксикаторе, взвесили и определили зольность образцов [21].
ИК Фурье-спектр получили с помощью ИК-221 ФСВ, снабженного приставкой полного внутреннего отражения НПВО-Алмаз. Спектральный режим пропускания составил 4500 - 450 см-1, разрешение - 4 см-1 [22].
Статистический анализ результатов выполнен с использованием программного обеспечения Statistica 10 (StatSoft, США) и программы SPSS Statistics 2015 (IBM, США).
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
Результаты и их обсуждение
Результаты экспериментов показали, что в процессе сольволиза образцы помолом 0,1 и 0,3 мм преимущественно обрабатывались в реакторе, содержащем 0,5 М карбоната калия (1,5 МПа при температуре 180 °С). Наблюдались белые участки, что может указывать на образование на этих участках целлюлозных волокон. Волокна помолом 0,1 мм темнеют и обугливаются при высоких температурах.
Во время кислотного гидролиза во всех образцах наблюдалось резкое изменение цвета волокон, указывающее на то, что волокна приобрели неблагоприятный оттенок. Кислотный гидролиз при различных концентрациях серной кислоты в течение 1-1,5 ч способствует интенсивной деградации биомассы.
При гидротермальной конверсии тростника проведена загрузка образца в реактор в интервале температур от 180 до 250 °С для исследуемого тростника с помолом 0,1 мм. В данных условиях наблюдалось образование светло-коричневых целлюлозных волокон, что может быть связано с размером удаленных волокон. Однако на основе этих примеров сложно предсказать выход МКЦ.
При щелочном гидролизе тростника с волокнами длиной 0,1 мм, в 2 М растворе гидрок-сида натрия при высоких температурах (250 -280 °С) и высоких давлениях (3,80 и 5,80 МПа) также наблюдалось видимое потемнение волокон, что обусловлено обугливанием пробы. Этот процесс является нежелательным.
Для образцов помолом 0,3 и 0,5 мм обугливание не происходит при температуре от 180 до 250 °С. При высушивании при 180 °C светло-коричневые целлюлозные волокна длиной 0,3 и 0,5 мм легко отличить от самого тонкого образца длиной 0,3 и 0,5 мм, а МКЦ различим визуально.
Результаты экспериментов показали, что гидротермальная конверсия сахарного тростника в щелочном реакторе, особенно при высоких температурах и давлениях, затемняет целлюлозные волокна и демонстрирует потенциал к осветлению волокон, что делает его идеальным для качества получаемого продукта.
В результате отбеливания волокна, полученные за счет гидротермальной конверсии, становятся бледно-желтыми. Это указывает на то, что процесс отбеливания прошел успешно, и загрязнения удалены из образца.
Полученные данные соответствуют выбранным параметрам и процессу отбеливания целлюлозы. Гидролиз тростника в 1 М растворе гидроксида натрия в течение 1 ч с помолом 0,3 мм при температуре 180 °С показал эффективность, которая привела к получению наиболее качественной целлюлозы с необходимым оттенком отбеленной МКЦ.
В табл. 1 представлены результаты озоле-ния тростника на различных стадиях: исходное сырье - тростник; щелочной гидролиз в 1 М №ОИ; щелочной гидролиз в 1 М КаОИ в реакторе в субкритических условиях; отбеленное тростниковое волокно.
Таблица 1 Table 1
Озоление тростника на различных стадиях Cane salinization at various stages
Параметр m (навески), г m (тигля), г m (тигля с золой), г m (золы), г Зольность (среднее зн.), %
Тростник mi 0,5004 m1 9,4330 m1 9,4738 m1 0,0408 7,9±0,3
m2 0,5008 m2 8,6642 m2 8,7023 m2 0,0381
Щелочной гидролиз mi 0,5000 m1 9,3019 m1 9,3187 m1 0,0168 3,2±0,2
m2 0,5000 m2 9,4476 m2 9,4624 m2 0,0148
Реактор mi 0,5005 m1 9,8373 m1 9,8491 m1 0,0118 2,6±0,2
m2 0,5001 m2 8,9300 m2 8,9436 m2 0,0136
Отбеливание НЫОз mi 0,5003 m1 9,0747 m1 9,0781 m1 0,0034 0,7±0,1
m2 0,5001 m2 11,7195 m2 11,7223 m2 0,0028
Примечание: ml, m2 - масса навески образца или тигля в первой и второй повторности опыта соответственно.
При анализе данных табл. 1 выявлено образование минеральных веществ до гидролиза щелочью, которые образуют 7,6 - 8,2 % золы. Это могут быть оксиды металлов, кремний, кальций и другие элементы. После гидролиза наблюдается снижение золы на 3,4 - 3,0 %, что происходит в результате разложения органических компонентов тростника в щелочи при гидролизе. После гидролиза в реакторе снизилось содержание золы в тростнике до 2,4 %. Однако некоторые минеральные компоненты могут остаться в продукте гидролиза. После отбеливания наблюдается дополнительный выход органических компонентов и минеральных примесей из тростника, что приводит к снижению зольности до 0,6 - 0,7 %.
В табл. 2, 3 представлены данные по содержанию лигнина в тростнике на различных стадиях: исходное сырье - тростник; щелочной гидролиз в 1 М КаОИ; щелочной гидролиза в 1 М КаОИ в реакторе в субкритических условиях; отбеленное тростниковое волокно.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
Таблица 2 Table 2
Содержание лигнина в тростнике на различных стадиях
Lignin content in cane at various stages
Параметр m (навески), г m (тигля), г m (бюксы с фильтром), г m (бюксы с фильтром и лигнином), г m (тигля с золой), г Массовая доля лигнина, %
Тростник 1 см m1 1,0003 m1 21,1632 m1 21,9182 m1 22,1391 m1 21,2110 17,3±0,5
m2 1,0005 m2 23,906 m2 24,6918 m2 24,9445 m2 23,9877 17,1±0,5
Щелочной гидролиз 1 см m1 1,0002 m1 18,8498 m1 19,6181 m1 19,7082 m1 18,8568 8,3±0,3
m2 1,0004 m2 20,7783 m2 21,5422 m2 21,6381 m2 20,7938 8,0±0,3
Реактор 1 см m1 1,0001 m1 21,1025 m1 21,8709 m1 21,9781 m1 21,1716 3,8±0,2
m2 1,0004 m2 21,3963 m2 22,1540 m2 22,1958 m2 21,3978 4,0±0,2
Отбеливание HNO3 m1 1,0002 m1 18,6177 m1 19,3754 m1 19,5101 m1 18,7419 1,0±0,1
m2 1,0002 m2 18,3309 m2 19,0886 m2 19,2233 m2 18,4575 0,8±0,1
Таблица 3 Table 3
Среднее значение содержания лигнина в тростнике на различных стадиях в перерасчете на сухое вещество Average value of lignin content in cane at various stages in terms of dry matter
Параметр Массовая доля лигнина, ср. знач., % Массовая доля влаги, %
Тростник 0,3 мм 17,2±0,5 0,01
Щелочной гидролиз 0,3 мм 8,2±0,3 0,01
Реактор 0,3 мм 3,9±0,2 0,01
Отбеливание HNO3 0,9±0,1 0,01
Табличные данные свидетельствуют, что содержание лигнина в сухом тростнике составляет 17,2 %. После щелочного гидролиза содержание лигнина в материале снизилось до 8,2 %, так как щелочной гидролиз способствует разложению целлюлозы на более простые молекулы, что приводит к увеличению МКЦ для дальнейшего использования.
После гидротермальной конверсии содержание лигнина в реакторе в субкритических условиях уменьшилось до 3,9 %, так как процесс гидротермальной конверсии приводит к разложению сложных структур лигнина на более простые соединения. После отбеливания содержание лигнина в тростнике сократилось до 0,9 %, поскольку в процессе отбеливания избавляются от органических загрязнений, в том числе от лигнина.
На рис. 1 представлены ИК-спектры микрокристаллической целлюлозы, полученные на различных стадиях.
Анализ рис. 1 показал, что ИК-спектры образцов обнаружили наличие следующих функциональных групп и связей: колебаний в
данной области (3200 - 3600 см-1) не более 3380 см-1, что указывает на наличие гидроксиль-ных групп целлюлозы. Сильные колебания до 1047 см-1 связаны с валентными колебаниями связи С-О. Колебания в диапазоне 1643 см-1 связаны с колебаниями молекул воды, связанными с целлюлозой. Колебания при 1780 см-1 свидетельствуют о группе колебаний, характерной для лигнина. Пики спектров при 2915 и 2850 см-1 относятся к конформационным колебаниям группы метилена (СН2) при 1160 см-1 и метино-вым группам при 1120 см-1, а также симметричным колебаниям гликозидных (С-О-С) связей целлюлозы. ИК-спектры показывают колебания валентной связи С-О при 1057 см-1.
Таким образом, анализ пиков, представленных в ИК-спектрах, свидетельствует о том, что процессы обработки тростника направлены на устранение лигнина, повышение кристалличности целлюлозы и сохранение основной химической структуры материала, что является ключевой задачей для производства МКЦ высокого качества.
В литературе представлены различные исследования по применению гидротермальной конверсии для получения микроцеллюлозы из тростника. Paksung с соавторами [23] проведены опыты по определению оптимальных условий гидротермальной конверсии тростника. Они обнаружили, что при температуре 180 °С и за 2 часа обработки образуется большое количество микроцеллюлозы.
Для получения микроцеллюлозы из смеси древесных отходов и тростника Emenike и др. [24] применен метод гидротермальной конверсии. Он показал эффективное разрушение структуры целлюлозы, позволившее получить качественную микроцеллюлозу.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS.
Коэффициент пропускания, % 1,02 0,98 0,94 0,90 0,86 0,82 0,78 0,74 0,70 0,66 0,62 0,58 0,54 0,50
IM ИД И 1 ]|]| тшят , ll^lie
[ 1730 \ А
/ \ /
f ■ '4-1 / \ /
\ /
Г 1640 1 /
ззво
/00 1085 1471 1857 2243 2628 3014 3400 3785 Волновые числа, см"1
ффициент пропускания, % 1,02 0,98 0,94 0,90 0,86 0,82 0,78 0,74 0,70 0,66 0,62 0,58 а
А * Ï. Г
I 173 3 2S50*Т
\ /
/ 1 » псо \ /
/ VI поз JMJ \ j
) 1047 \ J
33 SO
g 0,54 W 0,50
700 1086 1472 1857 2243 2629 3015 3400 3786
Волновые числа, см-1 6
0,50
700 1086 1472 1857 2243 2629 3015 3400 3786
Волновые числа, см-1
в
г
Рис. 1. ИК-спектр исходного сырья: тростника (а), тростникового волокна после щелочного гидролиза в 1 М NaOH (б); образца тростникового волокна после щелочного гидролиза в 1 М NOH в реакторе в субкритических условиях (в); образца тростникового волокна после щелочного гидролиза в 1 М NOH и в реакторе в субкритических условиях; после отбеливания в HNO3 (г) Fig. 1. IR spectrum of the feedstock: cane (а); of a reed fiber sample after of alkaline hydrolysis in 1 M NaOH (б); of a reed fiber sample of alkaline hydrolysis in 1 M NaOH in a reactor under subcritical conditions (в); of a reed fiber sample after of alkaline hydrolysis in 1 M NaOH and in a reactor under sub-critical conditions, after bleaching in HNO3 (г)
NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
Важным аспектом применения гидротермальной конверсии является оптимизация условий процесса. В [25] предложен комбинированный подход для повышения извлечения микроцеллюлозы из тростника в процессе работы с применением гидротермальной обработки и дальнейшего ферментативного гидролиза.
Результаты исследований данного метода показали, что при использовании тростника в качестве сырья могут быть достигнуты высокие параметры качества продукта: уровень белизны составляет около 80 %, а размеры частиц варьируются от 20 до 40 нм [26]. Одним из способов получения микрокристаллической целлюлозы является метод гидротермальной конверсии. Метод основан на превращении древесных материалов в нанокристаллы целлюлозы при высокой температуре и давлении [27, 28].
Гидротермальная конверсия позволяет получать высокочистую и однородную микрокристаллическую целлюлозу со специфическими физико-химическими свойствами. Метод также является экологически безопасным и может использоваться в различных сферах, таких как биомедицина, электроника и строительство [29].
Микрокристаллическую целлюлозу
можно идентифицировать, (кроме инфракрасной спектроскопии), методами электронной микроскопии, рентгенофазного анализа, сорб-ционных методов, методом протонной магнитной релаксации [30]. Это станет задачей будущих исследований.
Заключение
На основании полученных данных по всем видам гидротермальной конверсии и на основе визуального анализа определены лучшие условия гидролиза тростниковых волокон: 1 ч гидролиза в 1 M NaOH, уровень помола тростника 0,3 мм, выдержка в реакторе 1 ч при 180 °С. После гидротермальной конверсии образец отбеливался в 4 % HNO3.
Для оценки качества образца тростника исследовано содержание лигнина и целлюлозного волокна на всех этапах переработки. Установлено, что в первичном тростнике содержится 17,2 % лигнина и 7,9 % золы. После первого гидролиза содержание лигнина снижено до 8,2 %, зольности - до 3,2 %, в дальнейших субкритических условиях и при отбеливании целлюлозы значения снижены до 0,9 % лигнина и 0,7 % золы, что свидетельствует о минимальном коли-
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
честве примесей и выходе органических компонентов из тростника. В результате гидротермальной конверсии получены 14, 30 и 18 мг/г обработанных частиц МКЦ помолом 0,1; 0,3; 0,5 мм, соответственно.
Для оценки качества отобранных образцов проведен анализ с использованием ИК Фурье-спектрометра на всех этапах обработки. Анализ ИК-спектров волокон тростника до получения МКЦ показал сходство пиков на всех
этапах переработки, что свидетельствует о сохранении основной структуры целлюлозы и эффективности процессов переработки.
Таким образом, проведенные эксперименты с использованием предложенного метода обработки подтвердили возможность получения из тростника МКЦ. Полученные результаты открывают перспективы для применения МКЦ в различных сферах промышленности.
Список источников /References
1. Ionut-Flavius, Augustin & Butnariu, Monica. General information about cellulose. 2022;(2):1-5. DOI:10.31579/2766-2314/077.
2. Outlov S. A., Bazarnova N. G., Kushnir E. Yu. Microcrystalline cellulose: structure, properties and areas of application (Review). Chemistry of plant raw materials. 2013;(3):33-41. (In Russ.)
3. Zhang Y. et al. Preparation and Characterization of Microcrystalline Cellulose (MCC) from Waste Cotton Linters. 2015.
4. Habibi, Y., Lucia L.A., Rojas O.J. Cellulose Nanocrystals: Chemistry, Self-Assembly and Applications. Chemical Reviews. 2019;110(6):3479-3500.
5. Obreja C.D., Buruiana D.L., Mereuta E. et al. Detection of reed using cnn method and analysis of the dry reed (phragmites australis) for a sustainable lake area. Plant Methods. 2023;(19):62. DOI: 10.1186/s13007-023-01042-w
6. Kulikova Yu., Gorbunova J., Aleksandrov S., Krasnovskikh M., Gurchenko V., Babich O. Analysis of Resource Potential of Emergent Aquatic Vegetation in the Curonian Lagoon of the Baltic Sea. Water. 2023;15(11):2136. DOI: https://doi.org/10.3390/w15112136
7. Catana RD, Podosu A, Florescu LI, Mihai RA, Enache M, Cojoc R, Moldove-anu M. Quantitative analyses of chemical elements in phragmites australis as bioindication of anthropization in Urban Lakes. Sustainability. 2023;(15):553. DOI: 10.3390/su15010553
8. Alvarez-Robles, M.J., Bernal, M.P.,De Brasi-Velasco, S. [et al]Response of Phragmites australis to increasing As(V) concentrations: Accumulation and speciation of As, and plant oxidative stress. Chemosphere. 2022;(302):134937. DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.134937
9. Machaka M, Khatib J, Baydoun S, Elkordi A, Assaad JJ. The Effect of Adding Phragmites australis Fibers on the Properties of Concrete. Buildings. 2022;12(3):278. DOI:10.3390/buildings12030278.
10. Czubaszek, Robert, Agnieszka Wysocka-Czubaszek, Wendelin Wichtmann, and Piotr Banaszuk. Specific Methane Yield of Wetland Biomass in Dry and Wet Fermentation Technologies. Energies. 2021;14(24):8373. DOI:10.3390/en14248373
11. Seroka N.S., Taziwa R.T., Khotseng L. Extraction and Synthesis of Silicon Nanoparticles (SiNPs) from Sugarcane Bagasse Ash: A Mini-Review. Appl. Sci. 2022;(12):2310. DOI:10.3390/app12052310
12. Suarez L., Ortega Z., Barczewski M. Use of giant reed (Arundo donax L.) for polymer composites obtaining: a mapping review. Cellulose. 2023;(30):4793-4812. DOI:10.1007/s10570-023-05176-x
13. Loelovich, M. Green Chemistry of Micro-and Nanoparticles of Plant Biomass. South Asian Research Journal of Natural Products. 2018;1(1):1-10. DOI:10.9734/SARJNP/2018/39477
14. Sokolova N.A., Kostin V.E., Vasenev I.I., Eroshenko V.I. Ecologically based management of southern reed biomass in the Volga-Akhtuba floodplain. Social and environmental technologies. 2021;11(2):215-229. DOI:10.31862/2500-2961-2021-11-2-215-229
15. Wan G., Zhang Q., Li M., Jia Z. et al. How pseudo-lignin is generated during dilute sulfuric acid pretreatment. Journal of Agricultural and food chemistry. 2019;(67):10116-10125. DOI:10.1021/acs.jafc.9b02851
16. Varilla-Mazaba A., Raggazo-Sanchez J.A., Calderon-Santoyo M. et al. Multi-response optimization of acid hydrolysis in sugarcane bagasse to obtain high xylose concentration. Biomass Conv. Bioref. 2024(14):173-181. DOI:10.1007/s13399-022-02404-5
17. Liu Y., Liu Y., Wang Z., and Peng J. Alkaline hydrolysis kinetics modeling of bagasse pentosan dissolution. BioRes. 2014;9(1):445-454.
18. Ghida Alhakim, Lina Jaber, Oussama Baalbaki, Firas Barraj, Utilization of Fan Palm, Date Palm, and Phragmites Australis fibers for improving the mechanical behavior of sandy soil. Geomechanics for Energy and the Environ-ment.2023;(33). DOI:10.1016/j.gete.2022.100427.
19. Park S., Baker J.O., Himmel M.E., Parilla P.A., Johnson D.K. Cellulose crystallinity index: measurement techniques and their impact on interpreting cellulase performance. Biotechnology for Biofuels - 2018.
ISSN 1560-3644 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. TECHNICAL SCIENCES. 2025. No 1
20. Zhu Y., Huang J., Wang K., Wang B., Sun S., Lin X., Song L., Wu A., Li H. Characterization of Lignin Structures in Phyllostachys edulis (Moso Bamboo) at Different Ages. Polymers. 2020;(12):187.
21. Gokben Ba§aran KankiliQ, Ay§egul Ulku Metin. Phragmites australis as a new cellulose source: Extraction, characterization and adsorption of methylene blue. Journal of Molecular Liquids. 2020;(312). DOI:10.1016/j.mol-liq.2020.113313
22. Hong T., Yin J-Y., Nie S-P., Xie M-Y. Applications of infrared spectroscopy in polysaccharide structural analysis: Progress, challenge and perspective. Food Chemistry: X. 2021;(12):100168.
23. Nattacha Paksung, Jens Pfersich, Pablo J. Arauzo, Dennis Jung, Andrea Kruse. Structural Effects of Cellulose on Hydrolysis and Carbonization Behavior during Hydrothermal Treatment. ACS Omega. 2020;5(21):12210-12223.
24. Ebuka Chizitere Emenike, Kingsley O. Iwuozor, Oluwaseyi D. Saliu, James Ramontja, Adewale George Adeniyi, Advances in the extraction, classification, modification, emerging and advanced applications of crystalline cellulose: A review. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications. 2023;(6):100337. DOI:10.1016/j.carpta.2023.100337.
25. Al-Mardeai S., Elnajjar E., Hashaikeh R., Kruczek B., Van der Bruggen B., Al-Zuhair S. Membrane Bioreactors: A Promising Approach to Enhanced Enzymatic Hydrolysis of Cellulose. Catalysts. 2022;(12):1121. DOI:10.3390/catal12101121
26. Aziz, T.; Farid, A.; Haq, F.; Kiran, M.; Ullah, A.; Zhang, K.; Li, C.; Ghazanfar, S.; Sun, H.; Ullah, R.; et al. A Review on the Modification of Cellulose and Its Applications. Polymers. 2022;(14):3206. DOI:10.3390/polym14153206
27. Xie H., Zhang S., Li M. Hydrothermal conversion of lignocellulosic material to refined fuels: a review. Renewable and sustainable energy reviews. 2017.
28. Zhou Y., Zhang L., Cheng Z. Hydrothermal conversion of biomass into value-added products: technology and applications. Green Chemistry. 2018
29. Yao Y., Gao B., Inyang M., Zimmerman A.R., Cao X., Pullammanappallil P., Yang L. Biochar derived from anaerobically digested sugar beet tailings: characterization and phosphate removal potential. Bioresource Technology. 2011.
30. Outlov S.A., Bazarnova N.T., Kushnir E.Yu. Microcrystalline cellulose: structure, properties and areas of application (review). Chemistry of plant raw materials. 2013;(3):33-41. DOI:10.14258/jcprm. 1303033
Сведения об авторах
Куликова Юлия Владимировная- канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, [email protected] Орлов Николай Игоревич - аспирант.
Капитунова Анастасия Ивановна - аспирант, [email protected] Жихрева Анастасия Валерьевна - аспирант, [email protected]
Бабич Ольга Олеговна - д-р техн. наук, доцент, директор научно-образовательного центра «Промышленные биотехнологии», [email protected]
Information about the authors
Yuliya V. Kulikova - Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, [email protected] Nikolaiy I. Orlov - Postgraduate
Anastasiya I. Kapitunova - Postgraduate, [email protected] Anastasiya V. Zhikhreva - Postgraduate, [email protected]
Olga O. Babich - Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Director of the Scientific and Educational Center «Industrial Biotechnologies», [email protected]
Статья поступила в редакцию / the article was submitted 14.11.2024; одобрена после рецензирования / approved after reviewing 15.01.2025; принята к публикации / acceptedfor publication 21.01.2025.
