ВИКОРИСТАННЯ ВОЛОКНИСТИХ ВІДХОДІВ КОМПЛЕКСНОЇ ПЕРЕРОБКИ ВОДОРОСТЕВОЇ БІОМАСИ РОДУ ZOSTERA ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ПАПЕРОВИХ МАТЕРІАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.66.19918Ключові слова:
паперова основа, відновлювані ресурси, водорості, біомаса, волокнисті матеріалиАнотація
У роботі доведена потенційна можливість використання біомаси морських трав родини Zosteraceae (зокрема Zostera marina) зі штормових викидів як альтернативи традиційній сировині для виробництва паперу. Дослідні зразки були зібраних у різні сезони на узбережжях Чорного моря (Україна) та Середземного моря (Туреччина), що дозволило провести порівняльний аналіз впливу регіональних та сезонних факторів на властивості сировини.
Встановлено, що вихід ліпідів, пектинових речовин та целюлозовмісного залишку суттєво варіюється залежно від місця та сезону збору біомаси. З твердого целюлозовмісного залишку виготовлено експериментальні зразки паперу без додавання зв'язуючих компонентів. Найкращі показники міцності, щільності мають зразки паперу, виготовлені з біомаси, зібраної у весняно-літній період, коли вміст целюлози в рослинах досягає максимуму. Папір, отриманий з української сировини, демонструє вищу міцність на розрив порівняно зі зразками з турецької сировини, що пояснюється відмінностями в екологічних умовах зростання рослин. Мікроскопічний аналіз підтвердив наявність довгих волокон у структурі паперу, що позитивно впливає на його фізико-механічні властивості.
Розроблена технологічна схема комплексної переробки біомаси Zostera marina дозволяє ефективно трансформувати штормові викиди морських трав у цінну сировину для паперової промисловості. Застосування цієї технології має значний екологічний ефект, сприяючи очищенню прибережних екосистем, зменшенню вирубки лісів та розвитку циркулярної економіки. Отримані результати підтверджують можливість виробництва паперових матеріалів задовільної якості з біомаси Zostera, що може стати важливим кроком у напрямку диверсифікації сировинної бази целюлозно-паперової промисловості. Подальші дослідження будуть спрямовані на оптимізацію технологічних параметрів переробки та покращення якісних характеристик паперової продукції з морських трав.
Посилання
Bánki, O., Roskov, Y., Döring, M., Ower, G., Hernández Robles, D. R., Plata Corredor, C. A., Stjernegaard Jeppesen, T., Örn, A., Vandepitte, L., Hobern, D., Schalk, P., DeWalt, R. E., Ma, K., Miller, J., Orrell, T., Aalbu, R., Abbott, J., Adlard, R., Aedo, C., et al. (2024). Catalogue of Life Checklist (Version 2024-03-26). Catalogue of Life. https://doi.org/10.48580/dfz8d
McRoy C. P., Helfferich C. Seagrass Ecosystem: A Scientific Perspective. - New York: Marcel Dekker, 1977. - 314 p. http://dx.doi.org/10.1515/BOT.2009.058
Kalugina-Gutnik A.A. 1975. Phytobenthos of the Black Sea. Kyiv: Naukova Dumka. 248 p. [Калугина-Гутник А.А. 1975. Фитобентос Черного моря. Киев: Наук. думка. 248 с.].
Milchakova N, Phillips R (2003) Black Sea seagrasses. Marine Pollution Bulletin 46 (6): 695 699. https://doi.org/10.1016/s0025-326x(02)00361-2
Milchakova NA, Alexandrov VV (2011) Seagrasses of the Crimean coastal zone, the Black Sea (1960 -2009). 1.0. Sevastopol, IBSS NASU. Release date: 2021-12-11. URL:
http://ipt.vliz.be/eurobis/resource?r=milchakova_seagrasses_ccz
Кустовська А.Д., Шипілова А.Ю. Переробка штормових викидів морської трави родини Zosteracea з подальшим використанням їх у різних галузях промисловості/ А.Д. Кустовська, А.Ю. Шипілова // VIII Міжнародній науково-практичній інтернет конференції "Хімія, біотехнологія, екологія та освіта", м. Полтава, 2024 р. - 98-100 с.
Патент US4016084A URL: https://patents.google.com/patent/US4016084
Uchida M, Miyoshi T, Kaneniwa M, Ishihara K, Nakashimada Y, Urano N. Production of 16.5% v/v ethanol from seagrass seeds. J Biosci Bioeng. 2014 Dec;118(6):646-50. doi: 10.1016/j.jbiosc.2014.05.017. Epub 2014 Jun 24. PMID: 24969514. https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2014.05.017
Holmer, Marianne (1 November 2018). "Underwater Meadows of Seagrass Could Be the Ideal Carbon Sinks". Smithsonian Magazine. Retrieved 11 August 2021.
Custódio, L.; Laukaityte, S.; Engelen, A.H.; Rodrigues, M.J.; Pereira, H.; Vizetto-Duarte, C.; Barreira, L.; Rodríguez, H.; Alberício, F.; Varela, J. A comparative evaluation of biological activities and bioactive compounds of the seagrasses Zostera marina and Zostera noltei from southern Portugal. Nat. Prod. Res. 2016, 30, 724–728. https://doi.org/10.1080/14786419.2015.1040791
Pirvu, L., Berquand, A., Rabenoelina, F., Couteau, C., Coiffard, L., & Hardouin, K. (2025). Phytochemical Characterization and Antioxidant Properties of Zostera marina Extracts for Potential Cosmetic Applications. Molecules, 30(3), 485. https://doi.org/10.3390/molecules30030485
El-Beltagi HS, Mohamed AA, Mohamed HI, Ramadan KMA, Barqawi AA, Mansour AT. Phytochemical and Potential Properties of Seaweeds and Their Recent Applications: A Review. Mar Drugs. 2022 May 24;20(6):342. PMID: 35736145; PMCID: PMC9227187. https://doi.org/10.3390/md20060342
Cattò, C., Dell’Orto, S., Villa, F., Villa, S., Gelain, A., Vitali, A., Marzano, V., Baroni, S., Forlani, F., & Cappitelli, F. (2015). Unravelling the structural and molecular basis responsible for the anti-biofilm activity of zosteric acid. PLOS ONE, 10(7), e0131519. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0131519
Davies, P., Morvan, C., Sire, O. et al. Structure and properties of fibres from sea-grass (Zostera marina). J Mater Sci 42, 4850–4857 (2007). https://doi.org/10.1007/s10853-006-0546-1
Kumaravel, Sangeetha & Thiruvengetam, Prabaharan & . K, Karthick & Selvasundrasekar, Sam Sankar & Karmakar, Arun & Kundu, Subrata. (2020). Green and sustainable route for oxidative depolymerization of lignin: New platform for fine chemicals and fuels. Biotechnology Progress. 37. 10.1002/btpr.3111. https://doi.org/10.1002/btpr.3111
НАКАЗ від 12.12.2024 № 4295 Міністерствіюстиції України 18 грудня 2024 року за № 1943/43288 Про затвердження Режиму промислу в басейні Чорного моря у 2025 році / https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1943-24#Text
ISO 5269-2:2004 / Pulps — Preparation of laboratory sheets for physical testing. Part 2: Rapid-Köthen method Режим доступу: https://www.iso.org/standard/39341.html
ISO 5636-5:2013 / Paper and board — Determination of air permeance (medium range). Part 5: Gurley method Режим доступу: https://www.iso.org/standard/53062.html.
