Продукты подсочки леса и их применение

Живица

Подсочка леса — это регулярное нанесение специальных ранений на стволы деревьев хвойных пород в период вегетации для получения живицы. Живица является продуктом жизнедеятельности деревьев и выделяется из вскрытых ранением смоляных ходов (сосна, ель), смоляных ходов и полостей (лиственница, пихта). Это жидкое или полужидкое вещество, довольно вязкое и липкое с характерным смолистым запахом, состоит из смеси в разной степени летучих углеводородов. Смесь смоляных кислот обычно называют канифолью, а смесь жидких углеводородов — скипидаром. Плотность живицы при 20 °C в среднем равняется 1,000 с колебанием от 0,997 до 1,038 в зависимости от содержания в ней смоляных кислот.

На воздухе живица вследствие испарения скипидара густеет и со временем превращается в твердую сухую массу белого, светло-желтого или коричневого цвета, называемую баррасом (у сосны) и серкой (у ели).

Химический состав живицы

Живица — сложное природное органическое терпеноидное соединение, относящееся по строению углеродного скелета ее структурных подразделений к изопентановой группе. Структурной основой составляющих живицы является изопрен — пятиуглеродный углеводород С₅Н₈, поэтому все они являются его производными — изопреноидами. Изопентановая группа составляющих живицы, состоящая из пяти атомов углерода, кратно повторяется. Объединение двух С₅-единиц дает углеродный скелет монотерпенов, трех — сесквитерпенов и четырех — дитерпенов. При этом соединения, соответствующие общей формуле (С₅Н₈)_П образуют группу терпенов. Это монои сесквитерпены. Все остальные составляющие живицы являются терпеноидами.

Изопреноиды по количеству индивидуальных соединений составляют самую крупную группу природных органических веществ и встречаются не только у растений, но и у животных, грибов и микроорганизмов. Не существует в природе ни одного живого организма, который не содержал бы хотя бы одного типа изопреноидов, как, например, каротиноидов, фитола или гормонов, входящих в большую группу соединений, называемую стероидами. Присутствие же терпенов, по мнению Л. А. Иванова, в природе должно быть связано только с растительным миром и притом с ограниченным числом растений.

Состав и количественное соотношение индивидуальных соединений живицы (моно-, сесквии дитерпены) главным образом зависят от вида хвойной породы, а в пределах вида — от разновидностей и географических форм. Свойства живицы, полученной от отдельных деревьев, произрастающих в одном и том же насаждении, могут быть различными. Кроме того, существуют различия в составе живицы разных частей и тканей дерева и в живице, полученной при различных технологических режимах подсочки.

Монотерпены. Элементарный общий состав монотерпенов в живице С₁₀Н₁₆. Они образуют ее жидкую фазу — скипидар. Содержание скипидара в живице, находящейся в смоляных ходах заболони древесины (нативной), варьируется от 30—35 до 38%. В товарной живице, собираемой при подсочке, вследствие испарения содержание скипидара снижается до 13—20%, а в живице, длительное время находящейся на стволах деревьев (баррасе), составляет всего несколько процентов. Содержание монотерпенов в скипидаре различных хвойных пород России колеблется от 4 до 11. В том числе в живице сосны обыкновенной обнаружено 11 монотерпенов. Основными из них в процентном отношении являются: а-пинен (50,1—67,0), Д³-карен (18,7—39,1), лимонен (1, 4—6,0), (3-пинен (1 , А—3,5).

Сесквитерпены. Сесквитерпены содержатся в живице в количестве нескольких процентов и при переработке живицы попадают в основном в скипидар, и лишь некоторые из них можно обнаружить в нейтральных веществах канифоли. Их элементарный состав С₁₅Н₂₄. В живице различных пород хвойных нашей страны выявлено от 7 до 17 сесквитерпенов, в том числе в живице сосны обыкновенной 10 сесквитерпенов. Среди них более всего количественно представлены а-муролен, лонгифолен, v-муролен, v-кадинен.

Дитерпены. Дитерпены в живице в основном представлены их производными — дитерпеноидами. После отгонки от живицы скипидара в процессе ее переработки дитерпеноиды дают сплав твердых соединений, называемый канифолью. В составе канифоли в основном присутствуют смоляные кислоты и прочие дитерпеноиды, составляющие группу нейтральных неомыляемых веществ.

Смоляные кислоты имеют элементарный состав С₁₉Н₂₉СООН. Они в основном являются трициклическими соединениями и присутствуют в живице в количестве 40—65%. Количество смоляных кислот в хвойных породах, произрастающих на территории России, колеблется от 4 до 7, в том числе у сосны обыкновенной — 6. В процентном соотношении от их суммы: левопимаровая + палюстровая (35,9), абиетиновая (17,9), дегидроабиетиновая (17,2), неоабиетиновая (13,1), пимаровая (11,2), изопимаровая (4,4).

Нейтральные дитерпеноиды образуются на основе дитерпеновых углеводородов. Их наличие в живице составляет от 5 до 12%. По составу эти соединения очень разнообразны, а их количество в зависимости от вида хвойной породы может колебаться от 2 до 18 (у сосны обыкновенной около 10).

Применение живицы

Выделившаяся на поверхность подновки живица не имеет посторонних примесей, цвет ее может быть белый, желтоватый или зеленоватый. В дальнейшем при реакции смоляных кислот живицы с железом металлических приемников и бочек она приобретает темный цвет. Во время нахождения живицы в живицеприемниках в нее попадают атмосферные осадки, сор (кора, стружка, хвоя, шишки, насекомые) и излишки стимуляторов смоловыделения и смолообразования. Все эти примеси влияют на качество живицы, и их количество учитывается на лесохимзаводах при ее переработке.

По своим физико-химическим качествам живица, добываемая на подсочных предприятиях, согласно ОСТ 13−128−93 делится на четыре сорта (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Технические требования на сосновую живицу по ОСТ 13−128−93

Живица в натуральном виде большого применения не имеет и используется в незначительном объеме для приготовления водоизолирующих мастик и лекарств. Особенно широко экологически чистая живица применяется в народной медицине как основа мазей для наружного применения и как один из компонентов составов для внутреннего применения. В основном же живицу используют для получения скипидара и канифоли, которые непосредственно или продукты их переработки широко применяются более чем в 100 отраслях народного хозяйства.

При переработке на лесохимзаводах живица прежде всего освобождается от сора, а затем с использованием специальной технологии разделяется на скипидар и канифоль. Подробно данный процесс освещен в гл. 15.