Резина из одуванчиков своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 04.10.2024
Каучук из одуванчиков
То есть, оказывается, натуральный каучук вполне можно производить не только из традиционной тропической гевеи или нефти, но также из… вроде бы сорняков - одуванчиков и родственных им видов. Все они родом из Средней Азии, Кавказа и адаптированы к другим регионам мира еще в 1930-1950-х годах. А теперь возделываются более чем в 30 странах, исключая - с середины 1950-х годов - Россию.
РЕЗУЛЬТАТЫ ВПЕЧАТЛЯЮТ
В рамках упомянутого нами проекта в Воронежском НИИ синтетического каучука провели изучение свойств сырья из корней одуванчика. И если в корнях гевеи содержится 6-11% каучука, то в корнях нашего аналога планка нередко доходит до 27%. А сырье это по качеству и срокам службы практически не уступает каучуку из гевеи или нефтяному.
ВЗГЛЯД ИЗ ПРОШЛОГО
Сегодня об этом уже никто не помнит, но в СССР в 1930-х - середине 1950-х годов эта отрасль была среди важнейших в промышленности и растениеводстве.
В СССР не меньше трети объема шин в то время производилось из этого сырья. Это было особенно важно в годы Великой Отечественной войны, когда нефть и нефтепродукты были, что называется, на вес золота.
И самый деликатный момент. Технологию возделывания культур, обеспечивавшую наибольший выход каучука, разработал и апробировал академик Т.Д. Лысенко в 1940-х годах. Она и сегодня используется с рядом зарубежных модификаций от Китая и Казахстана до Канады, США и Нидерландов. И даже в КНДР. Но в СССР эту отрасль просто закрыли…
ПРИМЕРЫ ЗАРУБЕЖЬЯ
Между тем в Казахстане, например, с 2014 года реализуется проект с участием инвесторов и экспертов из Нидерландов и США по производству шин из этого сырья.
Мы знаем, что в России растет площадь неиспользуемых сельхозземель. Так почему бы не остановить этот тревожный процесс с помощью давно апробированных у нас каучуконосов? Тем более что это укрепит кооперацию АПК с промышленностью, да и создаст тысячи новых рабочих мест на селе.
Производство шин из одуванчиков поможет спасти тропические леса
Увеличение спроса на натуральный каучук — основное сырье для производства шин — угрожает сохранности тропических лесов и сохранению биоразнообразия в Юго-Восточной Азии. Решением проблемы может стать использование альтернативного сырья, полученного из корней одуванчика, который можно массово выращивать в умеренном климате, что дополнительно снизит логистические издержки и выбросы парниковых газов. Хотя ранний опыт производства одуванчикового каучука в СССР окончился неудачей, развитие технологий генной инженерии способно обеспечить проекту рентабельность.
Фото: Peter Steffen/dpa/ТАСС, Peter Steffen/dpaТАСС
Не лучше пальмового масла
Когда речь заходит о сведении лесов ради выращивания сельхозсырья, главным виновником обычно называют пальмовое масло — хотя различные оценки его вклада в глобальное обезлесение отличаются в десятки раз. Производство натурального каучука ненамного уступает ему в том, что касается негативного воздействия на окружающую среду. К 2012 году, по данным продовольственной организации ООН, общая площадь каучуковых плантаций в Юго-Восточной Азии составляла 71% от площадей, занятых под масличные пальмы (57% мировых площадей). Самыми распространенными промышленными каучуконосами сейчас являются деревья рода гевея. Млечный сок для производства резины получают методом подсекания, надрезая кору деревьев. Как и в случае с пальмовыми плантациями, замена тропических лесов каучуковыми монокультурами уничтожает биоразнообразие, лишая животных и птиц мест естественного обитания, истощает почву и водные ресурсы и может негативно отражаться на качестве жизни местного населения, а попадание в воду удобрений и пестицидов угрожает рыбам и пресноводным.
Бизнес осознает ответственность
Главным потребителем натурального каучука выступает шинная промышленность: 70–75% сырья используется для производства автомобильных и самолетных шин. Без участия бизнеса приблизиться к решению проблемы обезлесения невозможно: компании—потребители сырья должны взять на себя ответственность за сокращение вреда. Хотя глобальные корпорации, использующие в производстве пальмовое масло, давно испытывают давление, вынуждающее их внимательнее относиться к устойчивости своих цепочек поставок и бороться с обезлесением, производители шин недавно начали склоняться к аналогичным практикам в закупках каучука. Продукция из натурального каучука до сих пор часто маркируется как eco-friendly в противовес каучуку из нефтепродуктов, хотя источник сырья никак не контролируется.
Импортозамещение по-советски
Руководство страны рассчитывало, что собственный выпуск каучука повысит экономическую и военную безопасность молодого государства, вынужденного закупать ценное сырье у капиталистических стран. К поискам привлекли не только участников более ста специализированных экспедиций, но и местное население, юных натуралистов и пионеров.
Оказалось, что наиболее перспективным сырьем для производства резины могут стать два вида одуванчика — в их корнях содержалось 10–14% каучука, а полученный материал не уступал по качеству каучуку из гевеи. Вместе с еще одним растением — тау-сагызом, принадлежащим к роду козелец (астровые), в сухих корнях которого содержание каучука могло достигать 40%,— каучуконосные одуванчики стали массово культивироваться на территории России, Казахстана, Белоруссии, Украины и Прибалтики. С одного гектара удавалось получить до 100 кг каучука. Но промышленное производство оставалось не слишком рентабельным, а селекция в те времена была долгой — так что к моменту вступления во Вторую мировую войну СССР не удалось обеспечить себя собственным каучуком, и страна зависела от его поставок союзниками. Поскольку к 1942 году после японской оккупации Малайзии государства нацистского блока сосредоточили в своих руках около 97% мирового производства натурального каучука, США и Великобритания были вынуждены интенсивно развивать технологию получения дешевого синтетического каучука из нефти. Послевоенный распад колониальной системы и возможность закупать каучук напрямую у бывших колоний поставили окончательный крест на советском проекте одуванчиковых полимеров. В 1954 году от него было решено отказаться полностью.
Старые одуванчики на новый лад
Шестьдесят лет спустя новые глобальные вызовы, развитие технологий селекции и генной инженерии позволили подойти к проблеме получения каучука из одуванчиков с новой стороны. Во главе угла оказались не проблемы национальной безопасности, а волатильность цен на сырье, возможность быстрого реагирования на колебания спроса, устойчивость производства и задачи его локализации, а также доступность трудовых ресурсов. Разработкой проектов для широкомасштабного промышленного производства каучука из одуванчиков сегодня занимаются в Канаде и Европе, производители шин и независимые стартапы.
Основные преимущества одуванчиков таковы: они могут выращиваться в северных регионах рядом с промышленными центрами, что позволяет значительно сократить затраты на логистику и снизить выбросы парниковых газов; растения крайне неприхотливы и могут выращиваться на землях, непригодных для традиционного сельского хозяйства. Цикл их производства гораздо короче, чем у гевеи — год вместо семи-восьми лет,— что позволяет оперативно реагировать на скачки спроса, а процесс уборки урожая может быть полностью автоматизирован. Наконец, высокое генетическое разнообразие упрощает процесс селекции.
Впрочем, чтобы обеспечить рентабельность производства в тех масштабах, что требуются для шинной индустрии, может потребоваться еще как минимум 10–15 лет. Среди рисков — недостаточно изученная способность одуванчиков противостоять вредителям и болезням и отсутствие простых и эффективных методов контроля за распространением растения — злостного сорняка, чьи семена переносятся ветром,— и возможность скрещивания с естественными природными видами. В этих направлениях и будет развиваться генетическая селекция видов. Кроме того, в производстве каучука используется лишь 10–15% растения, что требует гигантских объемов первоначального сырья и производит столько же отходов, которым нужно найти применение. Одно из потенциальных решений — производство инулина — полисахарида, использующегося в качестве источника пищевых волокон и для производства пребиотиков (сейчас его часто производят из корня цикория). Но нынешний рынок инулина сравнительно небольшой и едва ли способен аккумулировать количество биомассы, которое останется после производства каучука. Еще одна проблема — нехватка свободных земель.
Одуванчики, наряду с гваюлой, широко использовались для получения каучука в СССР с 1930-х по 1950-е годы, благо корни отдельных их видов (сейчас известных на Западе как Russian dandelion) содержат до 14% каучука по сухому весу. Растение это предельно неприхотливо, может культивироваться на затенённых и засолённых участках, что позволяет не тратить на него земли, имеющие сельхозценность.
В отличие от гевеи — основного каучуконоса, существующего в природе, — одуванчик можно возделывать и в странах умеренного климата; он не подвержен многочисленным болезням, столь затрудняющим произрастание гевеи в Южной и Центральной Америке.
Рис. 1. Станет ли этот сорняк вновь культурным? (Фото Fraunhofer IME).
Институт молекулярной биологии и прикладной экологии Общества имени Фраунгофера (Германия) вместе с небезызвестным производителем шин Continental в октябре этого года намерен возобновить в Мюнстере свёрнутое в 1950-х производство каучука из одуванчиков.
Между тем соответствующие советские промышленные предприятия, напомним, были закрыты, потому что проиграли ценовую борьбу синтетическим каучукам. Неужели сходное начинание удастся сегодня?
Рис. 2. Самое интересное, что одуванчик уже побывал каучуконосом в странах Запада, когда во время Второй мировой его семена были доставлены из СССР в США и Канаду. Но окончание войны привело к свертыванию его возделывания: натуральный каучук из третьего мира был дешевле. Растущий спрос на натуральное вещество и селекционные усилия немецких специалистов способны принципиально изменить ситуацию. (Фото Wikimedia Commons).
В Германии искренне надеются, что отсутствие расходов на транспортировку одуванчика-каучуконоса позволит дополнительно удешевить натуральный каучук, сделав его сравнительно дешёвой альтернативой и синтетике, и ввозу из тропических стран.
Учитывая экспортную ориентированность как германского автомобилестроения, так и производства шин, можно надеяться, что этот высококачественный и недорогой каучук появится на рынке уже в ближайшие годы.
В обычных одуванчиках найден ценный продукт: природный каучук. Именно поэтому этим распространенным и неприхотливым растением всерьез заинтересовались представители промышленности. В настоящее время команда ученых в точности определила растительные белки, которые смогут играть важную роль в производстве резины на заводе. Таким образом, недалек день начала производства биотехнологической резины. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Беловатая жидкость, содержащая каучук, вырабатывается специальными клетками растения. Ключевую роль в биосинтезе каучука в одуванчиках играет особый белковый комплекс, расположенный на поверхности так называемых резиновых частиц. Эти округлые частицы содержат полиизопрен — основной компонент каучука, а сами они заключены в защитную оболочку. Исследователи из Мюнхенского технологического университета (Германия) и TRM Ltd. (Великобритания) показали на примере одуванчика российского, что это растение содержит белок под названием активатор трансферазы резины.
Ученые предполагают, что этот белок может быть полезен для создания комплекса биотехнологического производства резины. Новое исследование обнаружило также еще один важный белок, который играет ключевую роль в формировании длинной цепи полиизопренов. Именно эти ферменты придают каучуку его естественные свойства, такие как эластичность и упругость. Международный научный проект существует уже в течение ряда лет. Профессор Вольфганг Эйзенрайх (Wolfgang Eisenreich) рассказывает, что сначала они исследовали использование стабильных изотопов в процессе производства латекса. В нынешнем проекте они команда ученых сосредоточилась на изучении полиизопренов.
До сих пор не удавалось получить каучук биотехнологическим способом. Ученые рады тому, что смогли определить два важных компонента биосинтеза резины. Следующим этапом станет серия лабораторных экспериментов, в ходе которых исследователям предстоит выяснить роль каучука в растениях. Согласно предварительной гипотезе, это вещество обеспечивает им защиту от патогенных микроорганизмов. Работа была выполнена при поддержке Германского федерального экологического фонда и федерального министерства продовольствия и сельского хозяйства.
Читайте также: