Применение биодеградированной древесины для получения плит без связующих. C. 139-151

УДК

674.817

DOI:

10.37482/0536-1036-2026-2-139-151

Аннотация

В настоящее время изменение климата приводит к увеличению количества случаев гибели древостоев. Отпавшие деревья подвергаются воздействию дере воразрушающих грибов. Отсутствие способов промышленного использования такого вида сырья обусловлено низкими физико-механическими свойствами биодеградиро ванной древесины, особенно на последних стадиях биодеструкции. В работе установлено, что через 15 лет с момента гибели при поражении белой волокнистой гнилью плотность древесины пихты сибирской составляет 305 кг/м 3, предел прочности при статическом изгибе – 27 МПа, ударная вязкость – 3,48 Дж/м 2, а у древесины, пораженной грибами бурой трещиноватой гнили, – 13 МПа и 1,08 Дж/м 2 соответственно. Термический анализ показал, что содержание углеводной части у древесины, пораженной беловой волокнистой гнилью, сопоставимо со здоровой древесиной. При этом у древесины с бурой трещиноватой гнилью доля гемицеллюлоз и ароматической части целлюлозы составляет 46,83 %. Направлением переработки такой древесины принято получение плит без связующих веществ с применением гидродинамической активации сырья. Изготовленные горячим прессованием плиты при плотности 800 кг/м 3 имеют следующие свойства: предел прочности при статическом изгибе – 27 МПа, предел прочности при разрыве перпендикулярно к пласти плиты – 0,92 МПа для плит из древесины, пораженной бурой трещиноватой гнилью, и 35 и 0,86 МПа соответственно для плит из древесины с белой волокнистой гнилью. Также установлено, что водостойкость плит из биодеградированной древесины существенно превышает требования, предъявляемые к существующим аналогам. При этом плиты из древесины пихты сибирской, пораженной бурой трещиноватой гнилью, сохраняют до 90 % прочности после кипячения в течение 2 ч и последующей сушки. Плиты из древесины, пораженной белой гнилью и находящейся на последних стадиях биодеструкции, сохраняют 60 % прочности. Сфера применения полученных плит – это производство мебели и строительство, как в сухих, так и во влажных условиях.

Сведения об авторах

В.Н. Ермолин, д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: X-9597-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2113-4142
М.А. Баяндин*, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: S-1990-2019,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6228-2715
Н.В. Смертин, аспирант; ORCID: https://orcid.org/0009-0003-1566-669X

Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», д. 31, г. Красноярск, Россия, 660037; vnermolin@yandex.ru, mihailbayandin@yandex.ru*, kolya.smertin@mail.ru

Ключевые слова

пихта сибирская, Abies sibirica, древесина пихты сибирской, гниль, бурая трещиноватая гниль, белая гниль, дереворазрушающие грибы, кавитация, плитный материал, плиты без связующих, плиты из биодеградированной древесины, свойства древесины, применение пора

Для цитирования

Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Смертин Н.В. Применение биодеградированной древесины для получения плит без связующих // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 2. С. 139–151. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-2-139-151

Литература

1. Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В., Острякова В.А. Водостойкость древесных плит, получаемых без использования связующих веществ // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 3. С. 151–158. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-3-151-158
2. Ерицов А.М., Волков В.Д., Ломов В.Д. Катастрофические лесные пожары последних лет // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2016. Т. 20, № 5. С. 106–110.
3. Ермолин В.Н., Баяндин М.А.., Намятов В.Н., Острякова В.А. Структурномеханические свойства гидродинамически активированной древесной массы в аддитивных технологиях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 2. С. 121–131. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-121-131
4. Казицин С.Н., Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Намятов А.В. Разработка режима горячего прессования плит без связующих веществ из механоактивированных древесных частиц // Хвойные бореал. зоны. 2016. Т. 34, № 5-6. С. 315–318.
5. Лоскутов С.Р., Шапченкова О.А., Анискина А.А. Термический анализ древесины основных лесообразующих пород Средней Сибири // Сиб. лесн. журн. 2015. № 6. С. 17–30. https://doi.org/10.15372/SJFS20150602
6. Лоскутов С.Р., Шапченкова О.А., Петрунина Е.А., Пляшечник М.А., Тютькова Е.А., Пашенова Н.В., Гродницкая И.Д., Анискина А.А., Сенашова В.А. Диагностика ранних изменений физико-химических свойств древесины под действием грибных инфекций // Химия растит. сырья. 2022. № 2. С. 61–72. https://doi.org/10.14258/jcprm.2022029801
7. Тютиков С.С. Плиты из пораженных гнилями древесных включений торфяных месторождений и валежника без связующих // Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI в.: тр. IX Междунар. евразийск. симпоз. Т. 9. Екатеринбург: Уральск. гос. лесотехн. ун-т, 2014. С. 100–103.
8. Adhi T., Korus R., Pometto I. Lignin Degradation and Production of Microbially Modified Lignin Polymers by Streptomyces Viridosporus in Slurry Reactors. Appl Biochem Biotechno, 1988, no. l18, pp. 291–301. https://doi.org/10.1007/BF02930833
9. Barrette J., Thiffault E., Saint-Pierre F., Wetzel S., Duchesne I., Krigstin S. Dynamics of Dead Tree Degradation and Shelf-Life Following Natural Disturbances: Can Salvaged Trees From Boreal Forests ‘Fuel’ the Forestry and Bioenergy Sectors? Forestry: An International Journal of Forest Research, 1991, vol. 88, no. 3, pp. 275–290. https://doi.org/10.1093/forestry/cpv007
10. Bashaml J.T. Degradation and Loss of Wood Fibre in Spruce Budworm-Killed Timber, and Effects on Utilization. The Forestry Chronicle, no. 3, pp. 76–83.
11. Bekhta P. Effects of Wood Particles from Deadwood on the Properties and Formaldehyde Emission of Particleboards. Polymers, 2022, vol. 14, no. 17, pp. 35–37. https://doi.org/10.3390/polym14173535
12. Byrne T., Stonestreet C., Peter B. Characteristics and Utilization of Post-Mountain Pine Beetle Wood in Solid Wood Products. The Mountain Pine Beetle: A Synthesis of Biology, Management, and Impacts on Lodgepole Pine. Eds.: L. Safranyik, B. Wilson. Victoria, BC, Canada: Natural Resources Canada, Canadian Forest Service, Pacific Forestry Centre, 2006, pp. 233–253.
13. Felby C., Thygesen L., Sanadi A., Barsberg S. Native Lignin for Bonding of Fiber Boards-Evaluation of Bonding Mechanisms in Boards Made From Laccase-Treated Fibers of Beech. Industrial Crops and Products, 2004, no. 20, pp. 181–185. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2004.04.020
14. Goodell B. Brown-Rot Fungal Degradation of Wood: Our Evolving View. ACS Symposium Series, 2003, vol. 845, pp. 97–118. https://doi.org/10.1021/bk-2003-0845.ch006
15. Hoeger T., Gleisner R., José Negrón J., Orlando Rojas J., Zhu J.Y. Mountain Pine Beetle-Killed Lodgepole Pine for the Production of Submicron Lignocellulose Fibrils, Forest Science, 2014, vol. 60, no. 3, pp. 502–511.
16. Jouzani G., Tabatabaei M., Aghbashlo A. Fungi in Fuel Biotechnology. Springer International Publishing, 2020, no. 2, pp. 141–146.
17. Kaliyan N., Morey R.V. Factors Affecting Strength and Durabilityof Densified Biomass Products. Biomass Bioenergy, 2012, no. 33, pp. 337–359. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2008.08.005
18. Körner I., Kühne G., Pecina H. Unsterile Fermentation von Hackschnitzeln eine Holzvorbehandlungsmethode fr die Faserplattenherstellung. Holz als Roh-und Werkstoff, 2001, vol. 59, pp. 334–341. (In Germ.). https://doi.org/10.1007/s001070100222
19. Lewis K.L., Thompson D., Hartley I., Pasca S. Wood Decay and Degradation in Standing Lodgepole Pine (Pinus contorta var. latifolia Engelm.) Killed by Mountain Pine Beetle (Dendroctonus ponderosae Hopkins: Coleoptera). Natural Resources Canada, Mountain Pine Beetle Initiative Working Paper, 2006, no. 11, pp. 26–31.
20. Muhcu S., Nemli G., Ayrilmis N., Bardak S., Baharoğlu M., Sarı B., Gerçek Z. Effect of Log Position in European Larch (Larix decidua Mill.). Tree on the Technological Properties of Particleboard. Scandinavian Journal of Forest Research, 2015, vol. 30, no. 4, pp. 357–362. https://doi.org/10.1080/02827581.2014.986522
21. Nassar M., MacKay G. Mechanism of Thermal Decomposition of Lignin. Wood and Fiber Science, 1984, no. 16, pp. 441–453.
22. Poletto M., Dettenborn J., Pistor V., Zeni M., Zattera A.J. Materials Produced From Plantbiomass. Part I: Evaluation of Thermal Stability and Pyrolysis of Wood. Materials Research, 2010, no. 13(3), pp. 375–379. https://doi.org/10.1590/S1516-14392010000300016
23. Poletto М., Zattera A.J., Forte M.M.C., Santana R.M.C. Thermal Decomposition of Wood: Influence of Wood Components and Cellulose Crystallite Size. Bioresource Technology, 2012, vol. 109, no 1, pp. 148–154. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.11.122
24. Qi J., Li F., Zhang X., Luo B., Zhou Y., Fan M., Xia Y. Different Selectivity and Biodegradation Path of White and Brown Rot Fungi Between Softwood and Hardwood. Research Square, 2022. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2116440/v1
25. Rayner A., Boddy L. Fungal Decomposition of Wood. Its Biology and Ecology. UK, Wiley, 1998. 587 p.
26. Scheffer T., Wilson T., Luxford R., Hartley C. The Effect of Certain Heart Rot. USDA Technical Bulletin. Washington D.C, 1941, no. 779, pp. 1024–1031.
27. Schell D.J., Harwood C. Milling of Lignocellulosic Biomass. Applied Biochemistry and Biotechnology, 1994, no. 45, pp. 159–168. https://doi.org/10.1007/BF02941795
28. Watson P. Impact of the Mountain Pine Beetle on Pulp and Papermaking. The Mountain Pine Beetle: A Synthesis of Biology, Management, and Impacts on Lodgepole Pine. Ed. by L. Safranyik, B. Wilson. Victoria, BC, Natural Resources Canada, Canadian Forest Service, Pacific Forestry Centre, 2006, pp. 255–275.
29. Widsten P., Laine J.E., Tuominen S. Radical Formation on Laccase Treatment of Wood Defibrated at High Temperatures. Part 1. Studies With Hardwood Fibers. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2002, no. 17, pp. 139–146. https://doi.org/10.3183/npprj-2002-17-02-p139-146
30. Witomski P., Olek W., Bonarski J.T. Effects of White and Brown Rot Decay on Changes of Wood Ultrastructure. BioResources, 2014, vol. 9, no. 4, pp. 7363–7371. https://doi.org/10.15376/biores.9.4.7363-7371