Применение биодеградированной древесины для получения плит без связующих
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-2-139-151Ключевые слова:
пихта сибирская, Abies sibirica, древесина пихты сибирской, гниль, бурая трещиноватая гниль, белая гниль, дереворазрушающие грибы, кавитация, плитный материал, плиты без связующих, плиты из биодеградированной древесины, свойства древесины, применение пораженной гнилью древесиныАннотация
В настоящее время изменение климата приводит к увеличению количества случаев гибели древостоев. Отпавшие деревья подвергаются воздействию дереворазрушающих грибов. Отсутствие способов промышленного использования такого вида сырья обусловлено низкими физико-механическими свойствами биодеградированной древесины, особенно на последних стадиях биодеструкции. В работе установлено, что через 15 лет с момента гибели при поражении белой волокнистой гнилью плотность древесины пихты сибирской составляет 305 кг/м3, предел прочности при статическом изгибе – 27 МПа, ударная вязкость – 3,48 Дж/м2, а у древесины, пораженной грибами бурой трещиноватой гнили, – 13 МПа и 1,08 Дж/м2 соответственно. Термический анализ показал, что содержание углеводной части у древесины, пораженной беловой волокнистой гнилью, сопоставимо со здоровой древесиной. При этом у древесины с бурой трещиноватой гнилью доля гемицеллюлоз и ароматической части целлюлозы составляет 46,83 %. Направлением переработки такой древесины принято получение плит без связующих веществ с применением гидродинамической активации сырья. Изготовленные горячим прессованием плиты при плотности 800 кг/м3 имеют следующие свойства: предел прочности при статическом изгибе – 27 МПа, предел прочности при разрыве перпендикулярно к пласти плиты – 0,92 МПа для плит из древесины, пораженной бурой трещиноватой гнилью, и 35 и 0,86 МПа соответственно для плит из древесины с белой волокнистой гнилью. Также установлено, что водостойкость плит из биодеградированной древесины существенно превышает требования, предъявляемые к существующим аналогам. При этом плиты из древесины пихты сибирской, пораженной бурой трещиноватой гнилью, сохраняют до 90 % прочности после кипячения в течение 2 ч и последующей сушки. Плиты из древесины, пораженной белой гнилью и находящейся на последних стадиях биодеструкции, сохраняют 60 % прочности. Сфера применения полученных плит – это производство мебели и строительство, как в сухих, так и во влажных условиях.
Благодарности: Работа проведена в рамках госзадания Минобрнауки РФ на выполнение коллективом научной лаборатории «Биорефайнинг лесных ресурсов» проекта «Исследование закономерностей процессов биодеструкции древесины погибших древостоев для разработки научно-обоснованных подходов получения новых функциональных материалов» (номер темы: FEFE-2024-0032).
Скачивания
Библиографические ссылки
Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В., Острякова В.А. Водостойкость древесных плит, получаемых без использования связующих веществ // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 151–158.
Ermolin V.N., Bayandin M.A., Kazitsin S.N., Namyatov A.V., Ostryakova V.A. Water Resistance of Wood Boards Produced Without the Use of Binders. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2020, no. 3, pp. 151–158. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-3-151-158
Ерицов А.М., Волков В.Д., Ломов В.Д. Катастрофические лесные пожары последних лет // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2016. Т. 20, № 5. С. 106–110.
Yeritsov A.M., Volkov V.D., Lomov V.D. Catastrophic Forest Fires of Recent Years. Lesnoy vestnik = Forestry Bulletin, 2016, vol. 20, no. 5, pp. 106–110. (In Russ.).
Ермолин В.Н., Баяндин М.А.., Намятов В.Н., Острякова В.А. Структурно-механические свойства гидродинамически активированной древесной массы в аддитивных технологиях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 2. С. 121–131.
Ermolin V.N., Bayandin M.A., Namyatov A.V., Ostryakova V.A. Structural and Mechanical Properties of Hydrodynamically Activated Wood Pulp in Additive Technologies. Lesnoy zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 2, pp. 121–131. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-121-131
Казицин С.Н., Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Намятов А.В. Разработка режима горячего прессования плит без связующих веществ из механоактивированных древесных частиц // Хвойные бореал. зоны. 2016. Т. 34, № 5-6. С. 315–318.
Kazitsin S.N., Ermolin V.N., Bayandin M.A., Namyatov A.V. Development of Hot Pressing Mode of Boards Without Binders From Mechanically Activated Wood Particles. Conifers of the Boreal Zone, 2016, vol. 34, no. 5-6, pp. 315–318. (In Russ.).
Лоскутов С.Р., Шапченкова О.А., Анискина А.А. Термический анализ древесины основных лесообразующих пород Средней Сибири // Сиб. лесн. журн. 2015. № 6. С. 17–30.
Loskutov S.R., Shapchenkova O.A., Aniskina A.A. Thermal Analysis of Wood of the Main Forest-Forming Species of Central Siberia. Siberian Journal of Forest Science, 2015, no. 6, pp. 17–30. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20150602
Лоскутов С.Р., Шапченкова О.А., Петрунина Е.А., Пляшечник М.А., Тютькова Е.А., Пашенова Н.В., Гродницкая И.Д., Анискина А.А., Сенашова В.А. Диагностика ранних изменений физико-химических свойств древесины под действием грибных инфекций // Химия растит. сырья. 2022. № 2. С. 61–72.
Loskutov S.R., Shapchenkova O.A., Petrunina E.A., Plyashechnik M.A., Tyutkova E.A., Pashenova N.V., Grodnitskaya I.D., Aniskina A.A., Senashova V.A. Diagnostics of Early Changes in Physical and Chemical Properties of Wood Under the Influence of Fungal Infections. Chemistry of Plant Raw Materials, 2022, no. 2, pp. 61–72. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.2022029801
Тютиков С.С. Плиты из пораженных гнилями древесных включений торфяных месторождений и валежника без связующих // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI в.: тр. IX Междунар. евразийск. симпоз. Т. 9. Екатеринбург: Уральск. гос. лесотехн. ун-т, 2014. С. 100–103.
Tyutikov S.S. Slabs From Rot-Affected Wood Inclusions of Peat Deposits and Dead Wood Without Binders. Woodworking: Technologies, Equipment, Management of the XXI Century: Proceedings of the IX International Eurasian Symposium. Vol. 9. Yekaterinburg, Ural State Forestry Engineering University Publ., 2014, pp. 100–103. (In Russ.).
Adhi T., Korus R., Pometto I. Lignin Degradation and Production of Microbially Modified Lignin Polymers by Streptomyces Viridosporus in Slurry Reactors. Appl Biochem Biotechno, 1988, no. l18, pp. 291–301. https://doi.org/10.1007/BF02930833
Barrette J., Thiffault E., Saint-Pierre F., Wetzel S., Duchesne I., Krigstin S. Dynamics of Dead Tree Degradation and Shelf-Life Following Natural Disturbances: Can Salvaged Trees From Boreal Forests ‘Fuel’ the Forestry and Bioenergy Sectors? Forestry: An International Journal of Forest Research, 1991, vol. 88, no. 3, pp. 275–290. https://doi.org/10.1093/forestry/cpv007
Bashaml J.T. Degradation and Loss of Wood Fibre in Spruce Budworm-Killed Timber, and Effects on Utilization. The Forestry Chronicle, no. 3, pp. 76–83.
Bekhta P. Effects of Wood Particles from Deadwood on the Properties and Formaldehyde Emission of Particleboards. Polymers, 2022, vol. 14, no. 17, pp. 35–37. https://doi.org/10.3390/polym14173535
Byrne T., Stonestreet C., Peter B. Characteristics and Utilization of Post-Mountain Pine Beetle Wood in Solid Wood Products. The Mountain Pine Beetle: A Synthesis of Biology, Management, and Impacts on Lodgepole Pine. Eds.: L. Safranyik, B. Wilson. Victoria, BC, Canada: Natural Resources Canada, Canadian Forest Service, Pacific Forestry Centre, 2006, pp. 233–253.
Felby C., Thygesen L., Sanadi A., Barsberg S. Native Lignin for Bonding of Fiber Boards-Evaluation of Bonding Mechanisms in Boards Made From Laccase-Treated Fibers of Beech. Industrial Crops and Products, 2004, no. 20, pp. 181–185. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2004.04.020
Goodell B. Brown-Rot Fungal Degradation of Wood: Our Evolving View. ACS Symposium Series, 2003, vol. 845, pp. 97–118. https://doi.org/10.1021/bk-2003-0845.ch006
Hoeger T., Gleisner R., José Negrón J., Orlando Rojas J., Zhu J.Y. Mountain Pine Beetle-Killed Lodgepole Pine for the Production of Submicron Lignocellulose Fibrils, Forest Science, 2014, vol. 60, no. 3, pp. 502–511.
Jouzani G., Tabatabaei M., Aghbashlo A. Fungi in Fuel Biotechnology. Springer International Publishing, 2020, no. 2, pp. 141–146.
Kaliyan N., Morey R.V. Factors Affecting Strength and Durabilityof Densified Biomass Products. Biomass Bioenergy, 2012, no. 33, pp. 337–359. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2008.08.005
Körner I., Kühne G., Pecina H. Unsterile Fermentation von Hackschnitzeln eine Holzvorbehandlungsmethode fr die Faserplattenherstellung. Holz als Roh-und Werkstoff, 2001, vol. 59, pp. 334–341. (In Germ.). https://doi.org/10.1007/s001070100222
Lewis K.L., Thompson D., Hartley I., Pasca S. Wood Decay and Degradation in Standing Lodgepole Pine (Pinus contorta var. latifolia Engelm.) Killed by Mountain Pine Beetle (Dendroctonus ponderosae Hopkins: Coleoptera). Natural Resources Canada, Mountain Pine Beetle Initiative Working Paper, 2006, no. 11, pp. 26–31.
Muhcu S., Nemli G., Ayrilmis N., Bardak S., Baharoğlu M., Sarı B., Gerçek Z. Effect of Log Position in European Larch (Larix decidua Mill.). Tree on the Technological Properties of Particleboard. Scandinavian Journal of Forest Research, 2015, vol. 30, no. 4, pp. 357–362. https://doi.org/10.1080/02827581.2014.986522
Nassar M., MacKay G. Mechanism of Thermal Decomposition of Lignin. Wood and Fiber Science, 1984, no. 16, pp. 441–453.
Poletto M., Dettenborn J., Pistor V., Zeni M., Zattera A.J. Materials Produced From Plantbiomass. Part I: Evaluation of Thermal Stability and Pyrolysis of Wood. Materials Research, 2010, no. 13(3), pp. 375–379. https://doi.org/10.1590/S1516-14392010000300016
Poletto М., Zattera A.J., Forte M.M.C., Santana R.M.C. Thermal Decomposition of Wood: Influence of Wood Components and Cellulose Crystallite Size. Bioresource Technology, 2012, vol. 109, no 1, pp. 148–154. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.11.122
Qi J., Li F., Zhang X., Luo B., Zhou Y., Fan M., Xia Y. Different Selectivity and Biodegradation Path of White and Brown Rot Fungi Between Softwood and Hardwood. Research Square, 2022. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2116440/v1
Rayner A., Boddy L. Fungal Decomposition of Wood. Its Biology and Ecology. UK, Wiley, 1998. 587 p.
Scheffer T., Wilson T., Luxford R., Hartley C. The Effect of Certain Heart Rot. USDA Technical Bulletin. Washington D.C, 1941, no. 779, pp. 1024–1031.
Schell D.J., Harwood C. Milling of Lignocellulosic Biomass. Applied Biochemistry and Biotechnology, 1994, no. 45, pp. 159–168. https://doi.org/10.1007/BF02941795
Watson P. Impact of the Mountain Pine Beetle on Pulp and Papermaking. The Mountain Pine Beetle: A Synthesis of Biology, Management, and Impacts on Lodgepole Pine. Ed. by L. Safranyik, B. Wilson. Victoria, BC, Natural Resources Canada, Canadian Forest Service, Pacific Forestry Centre, 2006, pp. 255–275.
Widsten P., Laine J.E., Tuominen S. Radical Formation on Laccase Treatment of Wood Defibrated at High Temperatures. Part 1. Studies With Hardwood Fibers. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2002, no. 17, pp. 139–146. https://doi.org/10.3183/npprj-2002-17-02-p139-146
Witomski P., Olek W., Bonarski J.T. Effects of White and Brown Rot Decay on Changes of Wood Ultrastructure. BioResources, 2014, vol. 9, no. 4, pp. 7363–7371. https://doi.org/10.15376/biores.9.4.7363-7371
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Смертин Н.В.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
