Получение и изучение свойств волокнистого полуфабриката из стеблей хлопчатника натронным способом варки

В статье рассматривается получение целлюлозы из стеблей хлопчатника методом натронной варки как альтернативное сырьё для целлюлозно-бумажной промышленности. Представлено обоснование актуальности темы, вызванное дефицитом древесины, ростом объемов сельскохозяйственных отходов и экологическими требованиями к снижению углеродного следа производства. Описываются особенности морфологического состава стеблей хлопчатника и их влияние на процесс варки и качество получаемого волокнистого полуфабриката. В работе изложены методика проведения натронной варки при различных режимах, параметры отбора и подготовки проб, а также методы физико-химического и морфологического анализа полуфабрикатов и получаемых образцов картона. Результаты экспериментов свидетельствуют о значительном влиянии расхода активного щелока на выход полуфабриката, степень делигнификации, морфологические характеристики волокон и прочностные свойства картона. Оптимальным диапазоном расхода NaOH определены значения 17–20 %, обеспечивающие баланс между качеством и экономической эффективностью процесса. Целлюлоза, полученная в этих условиях, обладает повышенной жесткостью 106-112 ед Каппа, средней длиной не менее 0,69 мм, что сопоставимо с характеристиками промышленных видов полуцеллюлозы из лиственных пород древесины и удовлетворяет требованиям производителей тароупаковочных видов бумаги и картона. Данный факт подтверждается экспериментальными значениями физико-механических характеристик качества: разрывная длина не менее 4350 м, сжатие на коротком расстоянии не менее 2,85 кН/м, сопротивление продавливанию не ниже 230 кПа и др. Практическая значимость результатов заключается в возможности использования стеблей хлопчатника для производства упаковочного картона, снижении нагрузки на лесные ресурсы и повышении экологической устойчивости отрасли.

1. Морозова, Н. Ю. Экологические преимущества щелочной варки недре-весного сырья // Технология целлюлозы. – 2018. – № 2. – С. 21–25.

2. Research Nester. Paper Packaging Market Prospects [Электронный ресурс]. – 2024. – Режим доступа: https://www.researchnester.com/ru/reports/paper-packaging-market/6141 (дата обращения: 16.11.2025).

3. Abd El-Sayed, E., El-Sakhawy, M., Sakhawy, M. Non-wood fibers as raw material for pulp and paper industry // Nordic Pulp & Paper Research Journal. – 2020. – Vol. 35. – P. 1–10.

4. Akgül, M., Tozlu, A. Comparison of soda and soda-AQ pulps from cotton stalks // Bioresource Technology. – 2009. – Vol. 100, No. 24. – P. 6680–6684.

5. El-Saied, H., Nada, A. M. A., El-Ashmawy, A. E. Soda-anthraquinone pulping of whole cotton stalks // Holzforschung. – 1984. – Vol. 38, No. 3. – P. 167–170.

6. Eugenio, M. E., Ibarra, D., Martín-Sampedro, R., Espinosa, E., Bas-cón, I., Rodríguez, A. Alternative raw materials for pulp and paper produc-tion in the concept of a lignocellulosic biorefinery // Cellulose. – 2019. – URL: https://doi.org/10.5772/intechopen.90041

7. Fahmy, Y., Fahmy, T. Y. A., Mobarak, F., El-Sakhawy, M., Fadl, M. H. Agricultural residues (wastes) for manufacture of paper, board, and mis-cellaneous products: Background overview and future prospects // Interna-tional Journal of ChemTech Research. – 2017. – Vol. 10, No. 2. – P. 424–448.

8. Ferdous, T., Ni, Y., Quaiyyum, M., Uddin, M., Jahan, M. Non-wood fibers: Relationships of fiber properties with pulp properties // ACS Omega. – 2021. – P. 1–10.

9. Hellstén, S., Lahti, J., Heinonen, J., Kallioinen, M. Purification pro-cess for recovering hydroxy acids from soda black liquor // Chemical Engi-neering Research and Design. – 2013. – Vol. 91, No. 12. – P. 2765–2774.

10. Ali, M., Byrd, M. Soda-AQ pulping of cotton stalks // Pulping Con-ference. Proceedings of the Technical Association of the Pulp and Paper In-dustry. – 2001. – P. 1–5.

11. Jiménez, L., Rodríguez, A. Valorization of agricultural residues by fractionation of their components // The Open Agricultural Journal. – 2010. – Vol. 4. – P. 125–134.

12. Lee, T.-J., Gwon, J.-G., Youe, W.-J., Oh, Y., Ahn, B.-J., Seo, J.-H. Ef-fect of soda-ethanol cooking with caustic extraction prior to bleaching on the properties of hardwood pulp // BioResources. – 2022. – Vol. 17, No. 2. – P. 2884–2895.

13. Lami, A. E. Pulp production from cotton stalks // Journal of Textile Engineering & Fashion Technology. – 2021. – Vol. 3, No. 1. – P. 23–28.

14. Prakash, S., Radha, R., Sharma, K., Dhumal, S., Senapathy, M., Deshmukh, V., Kumar, M., Anitha, T., Balamurugan, V., Pandiselvam, R., Kumar, M. Unlocking the potential of cotton stalk as a renewable source of cellulose: A review on advancements and emerging applications // Interna-tional Journal of Biological Macromolecules. – 2024. – Vol. 261. – P. 129456.

15. Tarig, K., Omer, S., Taha, O., Shomeina, S. Suitability of Sudanese cotton stalks for alkaline pulping with additives // Iranica Journal of Energy and Environment. – 2012. – Vol. 3, No. 2. – P. 167–172.

16. Zhang, Y., Xu, Y., Pei, Y., Yin, X. Green liquor desilication via black liquor combustion process for bamboo pulping // BioResources. – 2023. – Vol. 18, No. 1. – P. 733–747.