ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2023.245.275-292isplta-78Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ. БИОТЕХНОЛОГИЯCHEMICAL TECHNOLOGY OF WOOD. BIO TECHNOLOGYВлияние способов предпосевной обработки семян пшеницы уксусной фракцией жидких продуктов пиролиза древесины на всхожесть, длину корней и интенсивность ростаInfluence of methods of pre-sowing treatment of wheat seeds with acetic fraction of liquid wood pyrolysis products on germination, root length and growth intensityhttps://orcid.org/0000-0002-8656-7643ВалееваА. Р.ValeevaA. R.

ВАЛЕЕВА Айгуль Раисовна – ассистент кафедры химической технологии древесины Института полимеров

420015, ул. К. Маркса, д. 68, г. Казань, Республика Татарстан

VALEEVA Aigul R. – PhD (Technical), assistant of the Department of Chemical Technology of Wood. Polymer Institute

420015. K. Marx str. 68. Kazan. Republic of Tatarstan

samirhanova@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0909-9126ВалиуллинаА. И.ValiullinaA. I.

ВАЛИУЛЛИНА Альмира Иршатовна – ассистент кафедры химической технологии древесины Института полимеров

420015, ул. К. Маркса, д. 68, г. Казань, Республика Татарстан

VALIULLINA Almira I. – assistant of the Department of Chemical Technology f Wood. Polymer Institute

420015. K. Marx str. 68. Kazan. Republic of Tatarstan

almi.sabirzyanova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9278-816XХазиахмедоваР. М.XaziaxmedovaR. M.

ХАЗИАХМЕДОВА Римма Маратовна – ассистент кафедры химической технологии древесины Института полимеров

420015, ул. К. Маркса, д. 68, г. Казань, Республика Татарстан

KHAZIAKHMEDOVA Rimma M. – assistant of the Department of Chemical Technology of Wood. Polymer Institute

420015. K. Marx str. 68. Kazan. Republic of Tatarstan

rimmo4ka_0694@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3863-4100БашкировВ. Н.BashkirovV. N.

БАШКИРОВ Владимир Николаевич – профессор, заведующий кафедрой химической технологии древесины Института полимеров

420015, ул. К. Маркса, д. 68, г. Казань, Республика Татарстан

BASHKIROV Vladimir N. – DSc (Technical), Professor, Head of the Department of Chemical Technology of Wood. Polymer Institute

420015. K. Marx str. 68. Kazan. Republic of Tatarstan

vlad_bashkirov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9790-4564ГрачевА. Н.GrachevA. N.

ГРАЧЕВ Андрей Николаевич – профессор кафедры химической технологии древесины Института полимеров

420015, ул. К. Маркса, д. 68, г. Казань, Республика Татарстан

GRACHEV Andrey N. – DSc (Technical), Professor of the Department of Chemical Technology of Wood. Polymer Institute

420015. K. Marx str. 68. Kazan. Republic of Tatarstan

energolesprom@gmail.comФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»РоссияKazan National Research Technological UniversityRussian Federation2023180220240245275292Copyright © Валеева А.Р., Валиуллина А.И., Хазиахмедова Р.М., Башкиров В.Н., Грачев А.Н., 20242024Валеева А.Р., Валиуллина А.И., Хазиахмедова Р.М., Башкиров В.Н., Грачев А.Н.Valeeva A.R., Valiullina A.I., Xaziaxmedova R.M., Bashkirov V.N., Grachev A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/78

В представленной статье рассматривается влияние предпосевной обработки семян пшеницы раствором древесного уксуса на всхожесть, длину корней и интенсивность роста. Используемый в статье древесный уксус является продуктом разделения жидких продуктов пиролиза древесных отходов. Пиролизная жидкость была получена на промышленной установке быстрого абляционного пиролиза FPP02. В статье представлен материальный баланс выхода продуктов пиролиза биомассы. Выход жидких продуктов составил 56%. Выделение древесного уксуса происходило в лабораторных условиях с использованием ротационного испарителя. Анализ химического состава выделенного древесного уксуса методом газовой хроматографии-масс- спектрометрии (ГХ-МС) показал значительное содержание уксусной кислоты (58,68%), фурфурола (10,63%), а также некоторых фенольных соединений (10,69%). Для оценки влияния уксусной фракции на посев семена пшеницы предварительно обрабатывались раствором древесного уксуса и воды в соотношениях: 1:50, 1:100, 1:200, 1:400. В качестве контрольного образца исследовались семена, предварительно обработанные в воде. После обработки оценивалась всхожесть семян и длина корней. Далее проросшие семена были высажены в грунт для оценки интенсивности роста. Для этого производились замеры длины зеленой части побегов. В ходе исследования установлено как стимулирующее, так и токсическое воздействие замачивания семян пшеницы в растворах древесного уксуса. Предварительная обработка семян древесным уксусом привела к увеличению всхожести семян на 10%, увеличению длины корней на 56%, увеличению длины ростков на 24%. Однако характер влияния зависит от концентрации древесного уксуса в замачиваемом растворе.

The article discusses the effect of pre-sowing treatment of wheat seeds with a solution of wood vinegar on germination, root length and growth intensity. The wood vinegar used in the article is a product of separation of liquid pyrolysis products of wood waste. The pyrolysis liquid was obtained at the industrial fast ablative pyrolysis plant FPP02. The article presents the material balance of the yield of biomass pyrolysis products. The yield of liquid products was 56%. The extraction of wood vinegar took place in laboratory conditions using a rotary evaporator. Analysis of the chemical composition of the isolated wood vinegar by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) showed a significant content of acetic acid (58.68%), furfural (10.63%), as well as some phenolic compounds (10.69%). To assess the effect of the acetic fraction on sowing, wheat seeds were pretreated with a solution of wood vinegar and water in the following ratios: 1:50, 1:100, 1:200, 1:400. Seeds pretreated in water were studied as a control sample. After treatment, seed germination and root length were evaluated. Then the germinated seeds were planted in the ground to assess the intensity of growth. To do this, measurements were made of the length of the green part of the shoots. The study established both the stimulating and toxic effects of soaking wheat seeds in solutions of wood vinegar. Pretreatment of seeds with wood vinegar led to an increase in seed germination by 10%, an increase in root length by 56%, and an increase in the length of sprouts by 24%. However, the nature of the effect depends on the concentration of wood vinegar in the soaked solution.

пиролизпиролизная жидкостьдревесный уксусбиостимуляторстимулятор ростазамачивание семянвсхожестьдревесные отходыpyrolysispyrolysis liquidwood vinegarbiostimulantgrowth stimulantseed soakinggerminationwood wasteИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-73-10097, https://rscf.ru/project/22-73-10097/ReferencesБикбулатова Г.М., Валеева А.Р., Валиуллина А.И. и др. Разработка способа очистки сточной воды, образующейся при получении фенолзамещающей фракции из жидких продуктов быстрого пиролиза древесины // Системы. Методы. Технологии. 2022. № 4(56). С. 147–152. DOI 10.18324/2077-5415-2022- 4-147-152.Adfa M. et al. Termiticidal activity of Toona sinensis wood vinegar against Coptotermes curvignathus Holmgren. Rasayan Journal of Chemistry, 2017, vol. 10, no. 4, pp. 1088–1093.Бикбулатова Г.М., Валеева А.Р., Валиуллина А.И. Применение биоугля, полученного при переработке отходов древесины, в качестве сорбента для очистки сточных вод // Теоретические и экспериментальные исследования процессов синтеза, модификации и переработки полимеров : Тезисы докладов VIII Всерос. (заочной) науч. конф., Уфа, 01–03 июня 2022 года / отв. ред. Е.И. Кулиш. Уфа: Башкирский государственный университет, 2022. С. 40–41. DOI 10.33184/teipsmpp-2022-06-01.20.Aguirre J.L. et al. Herbicidal effects of wood vinegar on nitrophilous plant communities. Food and Energy Security, 2020, vol. 9, no. 4, pp. 253.Бикбулатова Г.М., Забелкин С.А., Грачев А.Н. и др. Исследование свойств жидких продуктов быстрого абляционного пиролиза древесины березы // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья : матер. VII Всерос. конф. с междунар. участием, Барнаул, 24–28 апреля 2017 года. Барнаул: Алтайский государственный университет, 2017. С. 83–85.Benzon H.R. L., Lee S.C. Potential of Wood Vinegar in Enhancing Fruit Yield and Antioxidant Capacity in Tomato. Korean Journal of Plant Resources, vol. 29, no. 6, pp. 704–711. URL: https://doi.org/10.7732/KJPR.2016.29.6.704 (accessed December, 2016).Валеева А.Р. Применение жидких продуктов быстрого пиролиза древесных отходов в качестве компонента фенолоформальдегидных смол: дисс. ... канд. техн. наук: 05.21.03: защищена 13.05.22. Казань, 2022.Bikbulatova G.M., Valeeva A.R., Valiullina A.I. et al. Development of a method for cleaning wastewater formed during the production of phenol-substituting fractions from liquid products of rapid pyrolysis of wood. Systems. Methods. Technologies, 2022, no. 4(56), pp. 147–152. DOI 10.18324/2077-5415-2022-4-147-152. (In Russ.)Грачев А.Н. Разработка методов расчета технологии и оборудования пирогенетической переработки древесины в жидкие продукты: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.21.05: защищена 12.03.12. Казань, 2012.Bikbulatova G.M., Valeeva A.R., Valiullina A.I. The use of bio-coal obtained during the processing of wood waste as a sorbent for wastewater treatment. Theoretical and experimental studies of the processes of synthesis, modification and processing of polymers : Abstracts of the VIII All-Russian (correspondence) Scientific Conference, Ufa, June 01–03, 2022 / Editor E.I. Kulish. Ufa: Bashkir State University, 2022, pp. 40–41. DOI 10.33184/teipsmpp-2022-06-01.20. (In Russ.)Грачев А.Н., Бикбулатова Г.М., Башкиров В.Н. и др. Применение реакции Фентона и озонирования для очистки водорастворимой фракции жидких продуктов быстрого пиролиза древесины // Деревообрабатывающая промышленность. 2022. № 3. С. 101–112.Bikbulatova G.M., Zabelkin S.A., Grachev A.N. et al. Investigation of the properties of liquid products of rapid ablative pyrolysis of birch wood. New achievements in chemistry and chemical technology of plant raw materials : materials of the VII All-Russian Conference with international participation, Barnaul, April 24-28, 2017. Barnaul: Altai State University, 2017, pp. 83–85. (In Russ.)Грачев А.Н., Семенов Ю.П., Николаев А.Н., Кашапов Н.Ф., Макаров А.А. Применение процесса быстрого абляционного пиролиза древесных отходов для выработки жидкого биотоплива // Вестник МГУЛ. Лесной вестник. 2009. № 3. С. 88–92.De Guzman R., Cababaro A. Utilization of Wood Vinegar as Nutrient Availability Enhancer in Eggplant (Solanum melongena L.). International Journal of Multidisciplinary Applied Business and Education Research, 2021, no. 2 (6), pp. 485–492. DOI: 10.11594/ijmaber.02.06.04.Забелкин С.А., Грачёв А.Н., Башкиров В.Н. Переработка древесины в жидкое топливо и его энергетическое использование // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 24.De Guzman R.S., Dadural M.I.Y. Seed germination and seedling growth of mango as affected by different concentrations of wood vinegar. Galaxy International Interdisciplinary Research Journal, vol. 9, no. 5, pp. 49–60., 2021. DOI: 10.17605/OSF.IO/8MEVH.Кулагина В.И., Хисамова А.М., Грачев А.Н. и др. Изучение закономерностей воздействия жидких продуктов пиролиза на прорастание семян руколы и редиса // Природопользование и устойчивое развитие регионов России : сб. ст. II Всерос. науч.-практ. конф., Пенза, 20–21 июня 2020 г. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2020. С. 163–166.Grachev A.N. Development of calculation methods of technology and equipment for pyrogenetic processing of wood into liquid products: diss. ... Doctor of Technical Sciences: 05.21.05: protected 12.03.12. Kazan, 2012. (In Russ.)Милевская И.А. Оценка эффективности комбинированного применения гербицидов и древесного уксуса в борьбе с сорняками на плантациях риса и его влияния на урожайность и качество зерна. (Южная Корея) // Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. 2009. № 4. С. 1046.Grachev A.N., Bikbulatova G.M., Bashkirov V.N. et al. Application of Fenton reaction and ozonation for purification of water-soluble fraction of liquid products of rapid pyrolysis of wood. Woodworking industry, 2022, no. 3, pp. 101–112. (In Russ.)Сайт компании «Энерголеспром»: сайт. 2018. URL: https://energolesprom.ru/ (дата обращения: 25.01.2023).Grachev A.N., Semenov Yu.P., Nikolaev A.N., Kashapov N.F., Makarov A.A. Application of the process of rapid ablative pyrolysis of wood waste for the production of liquid biofuels. Vestnik MGUL Lesnoy vestnik, 2009, no. 3, pp. 88–92. (In Russ.)Хисамова А.М., Кулагина В.И., Грачев А.Н. и др. Оценка воздействия жидких продуктов пиролиза древесины на всхожесть тест-культур // Инновации в природообустройстве и защите в чрезвычайных ситуациях : матер. VII Междунар. науч.-практич. конф., Саратов, 17–19 марта 2020 года. Саратов: Общество с ограниченной ответственностью «Амирит», 2020. С. 397–400.Hall D.O., Rosillo-Calle F. 10 Biomass (Other then Wood). Survey of Energy Resources, 1998. 18th Edition, pp. 227–257.Adfa M. et al. Termiticidal activity of Toona sinensis wood vinegar against Coptotermes curvignathus Holmgren // Rasayan Journal of Chemistry. 2017. Vol. 10, no. 4. P. 1088–1093.Hisamova A.M., Kulagina V.I., Grachev A.N. et al. Assessment of the impact of liquid wood pyrolysis products on the germination of test crops. Innovations in environmental management and protection in emergency situations: Materials of the VII International Scientific and Practical Conference, Saratov, March 17–19, 2020. Saratov: Limited Liability Company «Amirit», 2020, pp. 397–400. (In Russ.)Aguirre J.L. et al. Herbicidal effects of wood vinegar on nitrophilous plant communities // Food and Energy Security. 2020. Vol. 9, no. 4. P. 253.Kulagina V.I., Hisamova A.M., Grachev A.N. et al. Studying the regularities of the impact of liquid pyrolysis products on the germination of arugula and radish seeds. Nature management and sustainable development of the regions of Russia: collection of articles of the II All-Russian Scientific and Practical Conference, Penza, June 20–21, 2020. Penza: Penza State Agrarian University, 2020, pp. 163–166. (In Russ.)Benzon H.R.L., Lee S.C. Potential of Wood Vinegar in Enhancing Fruit Yield and Antioxidant Capacity in Tomato // Korean Journal of Plant Resources. Vol. 29, no. 6. P. 704–711 URL: https://doi.org/10.7732/KJPR.2016.29.6.704 (accessed December 2016).Lindfors C. et al. Fractionation of bio-oil. Energy & fuels, 2014, vol. 28, no. 9, pp. 5785–5791.De Guzman R., Cababaro A. Utilization of Wood Vinegar as Nutrient Availability Enhancer in Eggplant (Solanum melongena L.) // International Journal of Multidisciplinary Applied Business and Education Research. 2021. No. 2 (6). P. 485–492. DOI: 10.11594/ijmaber.02.06.04.Milyavskaya I.A. Evaluation of the effectiveness of the combined use of herbicides and wood vinegar in weed control on rice plantations and its impact on grain yield and quality. (South Korea). Environmental safety in agriculture. Abstract journal, 2009, no. 4, p. 1046. (In Russ.)De Guzman R.S., Dadural M.I.Y. Seed germination and seedling growth of mango as affected by different concentrations of wood vinegar // Galaxy International Interdisciplinary Research Journal. 2021. Vol. 9, no. 5. P. 49–60. DOI: 10.17605/OSF.IO/8MEVH.Valeeva A.R. Application of liquid products of rapid pyrolysis of wood waste as a component of phenol-formaldehyde resins: dis. ... Candidate of Technical Sciences: 05.21.03: protected 13.05.22. Kazan, 2022 (In Russ.)Hall D.O., Rosillo-Calle F. 10 Biomass (Other then Wood) // Survey of Energy Resources. 1998. 18th Edition. Р. 227–257Wang Y. et al. Root proteomics reveals the effects of wood vinegar on wheat growth and subsequent tolerance to drought stress. International journal of molecular sciences, 2019, vol. 20, no. 4, p. 943.Lindfors C. et al. Fractionation of bio-oil // Energy & fuels. 2014. Vol. 28, no. 9. P. 5785–5791.Website of the company «Energolesprom»: website. 2018. URL: https://energolesprom.ru/ (accessed January 25, 2023).Wang Y. et al. Root proteomics reveals the effects of wood vinegar on wheat growth and subsequent tolerance to drought stress // International journal of molecular sciences. 2019. Vol. 20, no. 4. P. 943.Wititsiri S. Production of wood vinegars from coconut shells and additional materials for control of termite workers, Odontotermes sp. and striped mealy bugs, Ferrisia virgate. Songklanakarin Journal of Science & Technology, 2011, vol. 33, no. 3.Wititsiri S. Production of wood vinegars from coconut shells and additional materials for control of termite workers, Odontotermes sp. and striped mealy bugs, Ferrisia virgata // Songklanakarin Journal of Science & Technology. 2011. Vol. 33, no. 3.Yang Z., Kumar A., Huhnke R. L. Review of recent developments to improve storage and transportation stability of bio-oil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, vol. 50, pp. 859–870.Yang Z., Kumar A., Huhnke R.L. Review of recent developments to improve storage and transportation stability of bio-oil // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 50. P. 859–870.Zabelkin S.A., Grachev A.N., Bashkirov V.N. Wood processing into liquid fuel and its energy use. Bulletin of Kazan Technological University, 2011, no. 24. (In Russ.)Zhang Y. et al. Comparative study of individual and Co-Application of biochar and wood vinegar on blueberry fruit yield and nutritional quality // Chemosphere. 2020. Vol. 246. P. 125699.Zhang Y. et al. Comparative study of individual and Co-Application of biochar and wood vinegar on blueberry fruit yield and nutritional quality. Chemosphere, 2020, vol. 246, p. 125699.Zhu K. et al. Wood vinegar as a complex growth regulator promotes the growth, yield, and quality of rapeseed // Agronomy. 2021. Vol. 11, no. 3. P. 510.Zhu K. et al. Wood vinegar as a complex growth regulator promotes the growth, yield, and quality of rapeseed. Agronomy, 2021, vol. 11, no. 3, p. 510.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.