Российские учёные создали безопасные катализаторы для производства фурановых соединений

Российские исследователи из Федерального исследовательского центра «Институт катализа СО РАН» представили новые экологичные катализаторы, предназначенные для переработки фурфурола — химического соединения, получаемого из отходов деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленности. Эта разработка имеет значение не только для снижения экологической нагрузки, но и для развития отечественной химической отрасли, в том числе в сфере импортозамещения.

Фурфурол представляет собой гетероциклическое фурановое соединение, которое получают из растительного сырья — шелухи, косточек, стеблей и других побочных продуктов сельского хозяйства и деревообработки. Его используют как растворитель, компонент для синтеза полимеров, твердых смол и бактерицидных препаратов. Кроме того, на основе фурфурола получают целый ряд производных, таких как фурфуриловый спирт и 2-метилфуран, применяемых в фармацевтической и агрохимической промышленности, а также в производстве функциональных материалов.

Несмотря на значительный потенциал, фурфурольная промышленность в России развита ограниченно: по данным специалистов, сегодня в стране действует лишь одно предприятие мощностью около двух тысяч тонн в год, тогда как мировой выпуск превышает 400 тысяч тонн. По словам инженера Инжинирингового центра Института катализа СО РАН Анастасии Суминой, отечественная сырьевая база позволяет увеличить производство и использовать отходы лесной промышленности для получения востребованных химических продуктов. Она отмечает, что при наличии достаточного объема древесных остатков переработка их в ценные фурановые соединения могла бы стать экономически выгодным направлением.

Над созданием новых катализаторов работают специалисты Лаборатории катализаторов и материалов малотоннажных химических процессов — молодежного подразделения Инжинирингового центра ИК СО РАН, открытого в 2024 году. В рамках исследований разработаны доступные и экологичные катализаторы, содержащие переходные металлы, такие как медь, никель, кобальт, железо и алюминий. Они применяются в процессах парофазной и жидкофазной гидроконверсии фурфурола, обеспечивая высокую эффективность реакции.

Кандидат химических наук Светлана Селищева, научный сотрудник лаборатории, отмечает, что при использовании одной из созданных систем удается достичь селективности по фурфуриловому спирту до 100%, а по 2-метилфурану — до 80%. Часть разработанных катализаторов уже запатентована, другие находятся на стадии регистрации. Работа ведется в рамках государственного задания и включает сотрудничество с промышленными партнеами.

Одним из ключевых направлений исследований является поиск альтернативы традиционным катализаторам, содержащим соединения хрома. Такие системы широко применяются в промышленности, но обладают высокой токсичностью: содержание хрома может достигать 30 %, а использованные катализаторы не подлежат регенерации и подлежат утилизации.

— В наших планах — исследовать регенерацию разрабатываемых систем, — поясняет Анастасия Сумина.

Учёные также планируют перейти к опытно-промышленным испытаниям. В ближайшее время новые катализаторы будут протестированы на опытной установке, где оценят их стабильность, эффективность и возможности масштабирования.