Chemia drewna

30 stycznia 2017Bez kategorii Standard

Od najdawniejszych czasów drewno odgrywało poważną rolę jako źródło energii cieplnej. W miarę rozwoju chemii, a zwłaszcza chemii związków węgla (chemii organicznej) oraz technologii chemicznej wzrastało znaczenie drewna jako surowca przemysłowego. Dziś drewno obok węgla i ropy naftowej stanowi jeden z najpoważniejszych surowców przemysłu organicznego.

Najstarsze chemiczno-techniczne wykorzystanie drewna – to jego zwęglanie. W wyniku tego procesu otrzymywano węgiel drzewny, który dzięki małej zawartości substancji popiołowych znalazł szerokie zastosowanie w hutnictwie.

Sucha destylacja drewna daje oprócz węgla drzewnego również produkty gazowe i płynne. Frakcja płynna jest źródłem kwasu octowego, alkoholu metylowego, acetonu, a ze smoły drzewnej zwłaszcza drzew liściastych wyodrębniono już około 150 substancji chemicznych o dużym znaczeniu dla przemysłu barwników, mas plastycznych, środków leczniczych, materiałów wybuchowych i innych.

Duże znaczenie dla gospodarki narodowej mają wyodrębniane z drzewa i odpadków drzewnych olejki eteryczne i żywice. Kalafonia i terpentyna są wykorzystywane do produkcji farb, lakierów, środków kosmetycznych, papieru i wielu innych materiałów codziennego użytku.

Kora i drewno wielu gatunków drzew zawierają substancje garbnikowe, które pomimo rozwoju  produkcji garbników syntetycznych są do dziś niezastąpione przy garbowaniu specjalnych gatunków skór.

Od stu lat rozwija się i stale udoskonala inny rodzaj przemysłu  bazującego na surowcu drzewnym: papiernictwo i produkcja celulozy. Dziś na całym świecie wiele milionów drewna przerabia rocznie przemysł celulozowy, zajmując pierwsze miejsce w chemicznym przemyśle drzewnym. Powstało już i powstaje nadal wiele fabryk poddających celulozę dalszej przeróbce chemicznej (sztuczne włókna, masy plastyczne, materiały wybuchowe, rozpuszczalniki, lakiery itd.).

Hydroliza polisacharydów drewna stała się od 1930 r. wielką dziedziną przemysłu narodowego ZSRR, który obecnie przerabia miliony ton odpadów drzewnych.

Otrzymane z drewna cukry proste przemienia się drogą różnych procesów fermentacyjnych na alkohol etylowy, aceton i inne. Z cukrów tych otrzymuje się również drożdże o dużej zawartości białka i tłuszczu.

W produktach odpadowych przemysłu celulozowego, jak i hydrolitycznego rozpadu drewna powstaje jeszcze cały szereg substancji drzewnych, z których lignina odgrywa najpoważniejszą rolę.

Od wielu lat w laboratoriach naukowych i fabrycznych pracuje się nad wynalezieniem sposobów przemysłowego wykorzystania ligniny. Obecnie służy ona do otrzymywania mas plastycznych, wagniliny, a w postaci kwasów lignino-sulfonowych znalazła zastosowanie w przemyśle garbarskim. Daleka jednak jeszcze jest droga do całkowitego wykorzystania ligniny.

Osobnym działem przemysłowym jest uszlachetnianie drewna pod wpływem czynników chemicznych i fizycznych. Jego konserwacja, plastyfikacja daje w wyniku tworzywo o cenniejszych własnościach technicznych niż drewno surowe.

W przeciwieństwie do mechanicznego przerobu drewna przemysł chemiczny nie stawia surowcowi drzewnemu specjalnych wymagań pod względem rozmiarów, zdrowotności, wytrzymałości. Zadowala się nawet odpadami leśnymi (gałęzie, kora, korzenie), jak i przemysłowymi (wióry, trociny, zrzynki i inne).

Celem chemicznego przerobu jest wykorzystanie surowca drzewnego w 100%. Chcąc racjonalnie surowiec przerobić należy go wpierw dobrze i szczegółowo poznać. W rezultacie wieloletnich badań wiemy, że równocześnie ze złożoną budową fizjologiczną drewno tworzy złożony zespół koloidowo-chemiczny, składający się ze związków wysokocząsteczkowych, o charakterze węglowodanowym (celuloza,  chemicelulozy) i aromatycznym (lignina). Poza tymi podstawowymi składnikami drewno zawiera substancje uboczne, jak: żywice, woski, olejki eteryczne, tłuszcze, garbniki, alkaloidy, substancje mineralne i inne.