Читаем Про Борщевик онлайн бесплатно
Борщевик Сосновского, который еще часто называют «Местью Сталина» (поскольку он начал вводиться в качестве кормовой культуры именно в сталинские годы), считают растением-хищником, сорняком. При довольно щедрой поддержке Европейского союза вырабатываются самые разные программы борьбы с борщевиком Сосновского, которые, впрочем, оказываются не слишком эффективными. Мощное растение не только выстояло против этих программ, но и продолжает наращивать ареал своего произрастания.
Борщевик Сосновского. Огромные растения с характерными зонтиками
На мой взгляд, борьба с борщевиком Сосновского не только глупа, но и вредна, ибо нет другого такого растения, которое в такой же степени годилось бы для военного хозяйства. Если случится большая война, то «Месть Сталина» спасет Россию.
Борщевик Сосновского – прекрасное сырье для производства этилового спирта, чье военно-хозяйственное значение было уже рассмотрено. Сок борщевика в период от цветения до бутонизации содержит от 17 до 31% сахаров (для сравнения, в сахарном тростнике 18-21%, в сахарной свекле 24% сахаров). Получить сахар из него можно таким же способом, как из сахарного тростника: срезанные стебли пропускают через железные валы, а потом отжатый сок вываривается до получения сахара. Есть и другой метод, состоящий в измельчении в сечку и отжиме сока на прессе.
При таком количестве сахара вообще стоило бы провести исследования на предмет получения пищевого сахара из сока борщевика Сосновского. Если он не содержит каких-либо вредных примесей или же легко очищается от них, то возделывание борщевика может внести своего рода революцию в сахарной промышленности в России. Борщевик гораздо урожайнее сахарного тростника и дает до 250 тонн зеленой массы на гектар, против 65 тонн на гектар у сахарного тростника, и прекрасно растет в наших условиях. По подсчетам ведущего научного сотрудника ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины», к.б.н. Владимира Сысоева, можно получить порядка 350 млн. тонн сахара со всех насаждений борщевика в России.
Впрочем, сок борщевика Сосновского можно и не перерабатывать на сахар, а пустить на сбраживание с последующим получением этилового спирта. При средней урожайности в 70 тонн с гектара (что соответствует дикорастущему борщевику) и 4200 литров сока можно получить, по подсчетам Владимира Сысоева, 240 млн. тонн этилового спирта.
Для условий войны борщевик Сосновского в качестве источника сахара просто идеален. Он растет сам, причем на малоценных, нарушенных почвах, не требует вспашки. За счет того, что семян у него много и они при созревании высыпаются на землю от малейшего прикосновения, и в почве под борщевиками всегда есть запас семян, сохраняющих всхожесть, борщевик Сосновского вырастает на том же месте после скашивания. Если вносить в почву азотные, калийные и кальциевые удобрения, то борщевик будет расти без особых усилий по его возделыванию. Для военного хозяйства, всегда испытывающего дефицит рабочих рук, малая трудоемкость выращивания – очень большое преимущество. Сахарная свекла, которая типичная для нашей страны сахароносная культура, наоборот, чрезвычайно трудоемкая в возделывании: севе, прополке, уборке. В военное время, при значительной убыли рабочих рук, посевы свеклы неизбежно резко сократятся.
В принципе, один только борщевик Сосновского может удовлетворить потребности в этиловом спирте для большой войны. Но, поскольку не стоит отказываться и от гидролиза древесины, то сырьевая база для военного хозяйства получается очень крепкой и практически неуничтожимой противником.
После отжима сока, который идет на производство сахара или этилового спирта, с борщевиком еще не покончено. Отжатая от сока масса все еще имеет большую ценность для военного хозяйства, поскольку содержит много целлюлозы. Республика Коми является чуть ли не единственным регионом, где продолжают выращивать борщевик Сосновского на корм скоту, поскольку другие кормовые культуры там просто не вызревают. И вот Сыктывкарском целлюлозно-бумажном техникуме провели исследования целлюлозы, получаемой из борщевика. Оказалось, что содержание столь ценного продукта – 39% от сухой массы (заготовка стеблей для опытов проводилась зимой, когда стебли почти полностью высыхают). В щелочной варке в растворе едкой щелочи удавалось выделить в среднем 67% целлюлозы.
Итого, при урожайности в 70 тонн с гектара, в собранной зеленой массе борщевика Сосновского будет содержаться порядка 25 тонн целлюлозы, из которых 17 тонн можно извлечь щелочной варкой.
Высохшие стебли борщевика — прекрасное сырье для переработки на целлюлозу. В сухом виде стебли растения никакой опасности для человека не представляют.
Сыктывкарские исследователи ограничились получением борщевичной целлюлозы и испытанием ее на разрыв, сделав вывод, что даже без отбеливания она годится в качестве материала для изготовления картона и упаковочных материалов. В военном хозяйстве целлюлоза интересна в первую очередь как сырье для производства порохов. В принципе, на сегодняшний день изготовление порохов из древесной целлюлозы не составляет особых затруднений, и адаптировать новое сырье будет сравнительно несложно. Для получения пороха лучшего качества, вероятно, было бы целесообразно вываривать целлюлозу из стеблей борщевика Сосновского не едкой щелочью, а гидросульфитом кальция в автоклаве.
Волокна древесной целлюлозы, аналогичные получаемой из стеблей борщевика.
Поток растительного полупродукта, остающегося от отжима сока, можно разделить на несколько направлений: на производство бумаги или картона, на производство порохов, на производство синтетических волокон и пластмасс. То, что остается, можно просто подсушить и сжечь как топливо.
Борщевик Сосновского также известен тем, что очень сильно вытягивает различные вещества из почвы и концентрирует их в своих корневищах, стеблях и листьях. Это делает его потенциально интересным для восстановления радиоактивно зараженных почв.
Многие растения вместе с питательными веществами извлекают и накапливают различные вещества, такие, как тяжелые металлы и их радиоактивные изотопы. Некоторые растения делают это настолько хорошо, что после высева их на зараженных почвах наблюдалось снижение радиоактивности почв. Появился даже метод очистки почв от тяжелых металлов и радиоактивных элементов, под названием фиторемедиация. В качестве концентраторов успешно использовались горчица, подсолнечник, клевер, овес.
Исследования способности растений к фиторемедиации пока что охватывают только часть растений, как культурных, так и дикорастущих. Не по всем растениям есть необходимые данные. Но, думается, борщевик Сосновского имеет все шансы стать рекордсменом по способности к фиторемедиации. Растение любит влажные почвы и, вырастая до 3-4 метров в высоту, представляет собой мощный насос, выкачивающий воду со всем, что в ней растворено, из почвы. Радиоактивные изотопы же в почве связаны с водой, и в водных растворах распространяются в почве и попадают в растения.
Это, конечно, нужно проверить. Если это так, то можно будет приободрить всех, кто опасается радиоактивного загрязнения после ядерной войны. Радиоактивно загрязненные территории будут засажены борщевиком Сосновского.
Волкова Е. Н. д-р с.-х. наук, проф., ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна», г. Санкт-Петербург
Журнал: Главный агроном, №3, 2022
В статье представлен аналитический обзор способов переработки борщевика Сосновского. Рассмотрена возможность использования борщевика как сырья в химической, пищевой, медицинской, парфюмерной промышленности и кормопроизводстве для производства биоэтанола и биобутанола, сахара, пеллет, биоугля, эфирных масел, биологически активных веществ и др. Внедрение технологий переработки борщевика позволит снизить его распространение и экологическую опасность и получить ряд полезных и востребованных в народном хозяйстве продуктов и веществ.
Борщевик Сосновского (БС) в настоящее время представляет собой опасный инвазионный вид, распространение которого вышло из-под контроля. Каждый год площадь территории в нашей стране, которые он заселяет, неуклонно возрастает. Это угрожает биоразнообразию природных ландшафтов, так как благодаря выделяемым растением веществам подавляется местная растительность. Контакт человека с БС опасен для здоровья. Токсические свойства БС связаны с алкалоидами, тритерпеновыми сапонинами, флавоноидами, фуранокумаринами (фотодинамическая активность), включающими в себя бергаптен, ксантотоксин, изопимпинелин. Ежегодно тратятся миллионы рублей на химическую борьбу с БС, что приводит к загрязнению окружающей среды канцерогенными метаболитами гербицидов. Выписываются штрафы владельцам земельных участков за неубранный борщевик. Однако все применяемые меры сдерживания распространения БС недостаточно эффективны.
БС является уникальным растением с большим биологическим потенциалом. Это холодостойкая культура с высокой приспособляемостью к климатическим условиям, коротким периодом вегетации, приспособляемостью к короткому световому дню, повышенной радиации и гипоксии. Это двулетнее монокарпическое растение, которое в первый год образует розетку листьев, а на второй год цветет и дает семена. Корневая система БС достигает 2 м в глубину, благодаря этому он хорошо добывает влагу и питательные вещества. Одно растение может давать до 100 тыс. семян, которые могут сохранять всхожесть в почве до 12–15 лет, что также затрудняет эффективную борьбу с этим растением.
В настоящее время уже известны и разработаны различные технологии, которые позволяют экономически выгодно перерабатывать БС в различные полезные продукты и материалы, которые будут рассмотрены в этой статье.
Производство биоэтанола из БС включает в себя ряд последовательных технологических операций:
1) предварительная обработка сырья: сбор, измельчение и получение сока двух-, трехкратным прессованием;
2) добавление дрожжей Sarcharomyces cerevisiae, которые за счет ферментов инвертазы и зимазы превращают сахарозу вначале в глюкозу и фруктозу, а затем в этанол и СO2 . Процесс брожения занимает 3–5 дней;
3) дистилляция с получением спирта-сырца;
4) ректификация спирта-сырца с получением конечного продукта — биоэтанола.
Сырье лучше всего убирать в фазу бутонизации-цветения, когда содержание сахарозы в растении максимально до 17–31 %. Для сравнения: содержание сахара в сахарной свекле 24 %. Расчеты показали, что выход биоэтанола составляет 79–145 л/т [3].
Добавление этилового спирта к бензину позволяет уменьшить стоимость топлива и количество вредных выбросов. При производстве и сжигании 1 л биоэтанола в атмосферу попадает столько же СО2 , сколько до этого было поглощено теми же растениями в фотосинтезе. Такое топливо популярно в США и Бразилии, но там для этих целей используют специально выращиваемые сахарный тростник, сахарную свеклу и топинамбур. Эти культуры уступают борщевику по выходу биоэтанола, имеют высокую себестоимость за счет затрат на возделывание. Кроме того, в условиях продовольственного кризиса подобное использование пищевого сырья является этической проблемой.
Однако этанол из БС имеет низкое качество, неприятный запах, крепость не превышает 90 объемных процентов. Имеющиеся в нем примеси — это нерастворимые в воде соединения (кетоны, карбоновые кислоты), полифункциональные продукты, карбонильные соединения, эфиры. Решить эту проблему можно двухкратной простой перегонкой с последующей ректификацией и получить этиловый спирт, соответствующий требованиям ГОСТ Р 57251-2016 на пищевой этиловый спирт [1]. Кроме того, этиловый спирт широко применяется в парфюмерии, медицине, для производства органических веществ, таких как ди этиловый эфир, уксусная кислота, красители, является сырьем для получения бездымного пороха. Потребность в этаноле в мире ежегодно растет, и Россия могла бы обеспечивать им не только собственные нужды.
Из сока БС можно получать биобутанол. Биобутанол не вызывает коррозию двигателя, у него выше энергетическая ценность, чем у биоэтанола.
Добавление к соку актиномицетов, выделяющих энзимы, позволяет получать биомицин (антибиотик) и витамин В12.
