Химия на дровах. Перспективы лесохимической отрасли России

Лесохимия ― без преувеличения старейшее направление химической промышленности, технологии из эпохи граммофонов и дирижаблей. Лесохимическая промышленность в России (если включать в нее целлюлозно-бумажное производство) традиционно чувствует себя довольно уверенно. Но есть свои проблемы, на которые стоит обратить внимание.

В рамках подготовки Стратегии развития химического комплекса РФ ИХТЦ детально изучил состояние и перспективы отечественной лесохимической отрасли. Статистика говорит, что по общим показателям наблюдается стабильный рост первичной переработки древесины. Лесохимия ориентирована на экспорт, импорт составляет незначительную долю внутреннего потребления (меньше 4%), есть крепкие производители и свои «кластеры». Однако также имеются проблемы со вспомогательным сырьем, оборудованием, которое в стране не производится и со времен СССР устарело, выпуском продукции высоких переделов и некоторыми технологиями.

В отрасль «Лесохимия» сейчас включены базовые продукты химической переработки древесины: целлюлоза, талловое масло, скипидар, канифоль, жирные кислоты таллового масла, дистиллированное талловое масло, пек, экстракты и переделы хвои и другие. Это шире определения отрасли в Советском Союзе, где строго лесохимическими предприятиями считались канифольно-терпентинное производство на основе переработки живицы и пиролиз (сухая перегонка) древесины. Отдельно располагалась гидролизная промышленность, которая перерабатывала древесное сырье в этиловый спирт (в 1930-1940 гг. он использовался для производства синтетического каучука).

Кстати, лесохимии уже больше 200 тыс. лет: производство клеев для составных орудий из березового дегтя, смол и битума было известно еще неандертальцам. Технологии древних людей не ограничивались простой температурной обработкой, применялись сложные методы дистилляции. 

Российский рынок лесохимии

На долю РФ приходится пятая часть мировых запасов древесины. В нашей стране насчитывается более 700 предприятий, занимающихся переработкой древесной массы, из которых 140 это производители целлюлозы. Объем отгрузки товаров отраслью в денежном выражении в 2024 г. составил 395 млрд руб., или 4,5% от всего объема отгруженных товаров в химическом комплексе.

Ключевые игроки на рынке лесохимической продукции России сосредоточены в регионах с развитой лесной промышленностью и включают как крупные холдинги, так и отдельные специализированные предприятия.

Ключевые игроки на рынке лесохимической продукции

По данным Росстата, общий объем мощностей российских предприятий по производству древесной целлюлозы и целлюлозы из прочих волокнистых материалов на 2024 г. составил порядка 8,5 млн. тонн.

В период с 2020 по 2024 гг наблюдалось увеличение производства в натуральном выражении древесного угля на 32%, скипидара сульфатного ― в 2,6 раза, соснового масла и аналогичных продуктов ― в 6,8 раз. Снижение производства зафиксировано для скипидара живичного ― почти вдвое, канифоли и кислот смоляных ― на 46%, щелоков, остающихся при производстве целлюлозы ― на 39%.

Наиболее перспективные и ценные продукты, которые можно получить химической переработкой или модификацией возобновляемого сырья лесохимического производства: целлюлоза и ее эфиры, лигнин, скипидар, канифоль и ее эфиры, древесный уголь и др. Данные вещества востребованы в строительной, пищевой, лакокрасочной, фармацевтической и других отраслях промышленности. 

Наследство СССР

В Советском Союзе гиганты лесохимической отрасли были введены в 1930-х гг.: Ашинский лесохимический завод (производил уксусную кислоту, метанол, ацетатные растворители), Сявский лесохимический завод. Строились они на иностранном оборудовании и на передовых западных технологиях, как практически все химические предприятия периода индустриализации. После войны построили Моломский лесохимический завод, Амзинский лесокомбинат.

После открытия крупных месторождений нефти и газа в Поволжье и Западной Сибири лесохимия несколько потеряла в своей значимости. Заводы продолжали вырабатывать древесный уголь, некоторые объемы уксусной кислоты для пищевой химии, перешли на производство ацетатных растворителей и древесных смол (последние до этого считались отходами).

В 1990-е, когда деревообработка переживала кризис и многие химические, и не только, комбинаты закрывались, лесохимические предприятия (в первую очередь пиролизные) держались неплохо. Пищевая уксусная кислота, ацетатные растворители и древесный уголь находили свой рынок. На канифольном заводе в Барнауле, например, продолжали выпускать иммерсионное масло. Этилацетат шел на экспорт. 

Старейшие в России лесохимические предприятия не пережили кризис 2008-2009  гг. Первым закрылся Сявский завод, в 2013 году пришла очередь Ашинского, а в 2019 году банкротом был признан Амзинский комбинат.

Что и для кого производит лесохимическая отрасль

В отличие от большинства отраслей химического комплекса продукция лесохимических производств не относится к конечным товарам, а является сырьевым компонентом, который используется затем для производства лакокрасочной продукции, клеев, пластмасс в первичных формах и пр.

В лакокрасочной промышленности в качестве пленкообразующих веществ и их модификаторов применяются многочисленные продукты передела канифоли (димеры смоляных кислот и их эфиры, соли смоляных кислот, аддукты смоляных кислот с малеиновым ангидридом или фумаровой кислотой), скипидара (терпеновые смолы), жирных кислот (сложные эфиры, алкидные смолы, димеры и тримеры жирных кислот, олигомеры малеинового ангидрида и смеси жирных и смоляных кислот). Кроме этого используют сиккативы на основе солей смоляных и жирных кислот, дисперсанты на основе модифицированных смоляными кислотами реактивных смол или лигносульфонатов). Сложные эфиры жирных кислот и одноатомных спиртов применяются в качестве нелетучих растворителей и лубрикантов.

В производстве клеев используются агенты липкости на основе димеров смоляных кислот, сложных эфиров димеров смоляных кислот и одно- и многоатомных спиртов, солей смоляных кислот, модифицированных смоляными кислотами реактивных смол, аддуктов смоляных кислот с малеиновым ангидридом или фумаровой кислотой, терпеновых смол, сложных эфиров жирных кислот и одно- и многоатомных спиртов.

Сложные эфиры смоляных кислот или их димеров и одно- и многоатомных спиртов, дигидроабиетол применяются в производстве пластмасс в первичных формах в качестве пластификаторов.

N-алкиламиды дигидроабиетиновой кислоты нужны в качестве нуклеатора в производстве пластмасс в первичных формах. Сложные эфиры смоляных кислот или их димеров и многоатомных спиртов, сложные эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов, этоксилированные и пропоксилированные жирные кислоты применяются в качестве эмульгаторов и смачивающих веществ в синтезе пластмасс и каучуков, в лакокрасочных материалах и косметической продукции.

Абиетол и дигидроабиетол используются в качестве модификаторов вязкости косметических составов.

Соли абиетиновой кислоты и аддукты смоляных кислот с малеиновым ангидридом или фумаровой кислотой используются в целлюлозно-бумажной промышленности в качестве агентов проклейки бумаги.

Олигомеры малеинового ангидрида, жирных и смоляных кислот находят применение в качестве ингибиторов коррозии в нефтепереработке.

Сложные эфиры жирных кислот и жирных спиртов и талловые амины представляют собой воски и применяются в производстве лакокрасочных материалов, клеев, пластмасс в первичных формах и косметической продукции.

Соли абиетиновой кислоты, лигносульфонаты и талловый пек входят в состав бетонов и строительных смесей в качестве эмульгаторов и пластификаторов. Кроме этого талловый пек представляет собой модификатор битумов и асфальтов и эмульгатор для буровых растворов. Лигносульфонаты в буровых растворах играют роль модификаторов вязкости.

Импорт продукции лесохимии в Россию

Импорт продукции лесохимии в 2024 году, по данным Федеральной таможенной службы, составил 231,3 тыс. тонн стоимостью 400 млн долларов США (37,4 млрд руб.). С 2021 по 2024 гг. наблюдалось снижение импортных поставок. В 2022 году падение импорта составило 36,9% в натуральном выражении.

Динамика общего импорта лесохимической продукции 2020-2024 гг.

Внутреннее потребление лесохимической продукции в 2024 году составило 6 889,6 тыс. тонн, при импорте 231,3 тыс. тонн, внутреннем производстве 8 971,2 тыс. тонн и экспорте 2 312,9 тыс. тонн. То есть отрасль является экспортоориентированной. При этом в экспорте преобладает продукция первого передела (древесина и целлюлоза), а завозятся более глубокие переделы, имеющие большую добавочную стоимость.

В этом плане именно собственное развитие переделов целлюлозы обосновано и может дать мультипликативный эффект для других отраслей ― фармацевтика, ЛКМ, химические средства защиты растений, РТИ, пищевая химия.

Экспорт лесохимической продукции

Экспорт лесохимии в 2024 году составил 2 312,9 тыс. тонн стоимостью 1,23 млрд долларов (113,6 млрд руб.). С 2020 по 2024 гг. наблюдалось снижение экспортных поставок ― на 16% (в натуральном выражении) в 2024 году относительно 2020 года. Причем основное снижение экспорта мы видим только в 2021 году на 12%, а с 2021 года по 2024 год значительных изменений экспортных поставок не произошло. 

Барьеры для развития лесохимии в России

Потребности в сырье

Ключевые сырьевые компоненты, необходимые для производства базовой лесохимической продукции, производство которых в России недостаточно или отсутствует представлены в таблице.

Основные и вспомогательные компоненты для производства лесохимической продукции

*Дефицит по серной кислоте связан с текущей ситуацией ― потребностями оборонной промышленности и объемами экспорта. На этом фоне расширяется, например, производство серной кислоты в Бийске. Производство хлората натрия на данный момент отсутствует: запуск одного из проектов (ПАО «Химпром») приостановлен, еще один проект компании «Еврохим» заморожен. Ситуация с перекисью водорода постепенно стабилизируется, запускаются новые производства. Однако импорт все еще сохраняется, в основном из-за требований к чистоте и высокой концентрации перекиси.

Дефицит оборудования
В России практически отсутствует собственное производство оборудования для варки целлюлозы. Оно вместе с комплектующими до 2022 года поставлялось в основном из стран Европы, после 2022 года производители целлюлозы переориентировались на оборудование КНР.

С оборудованием для получения талловых продуктов аналогичная ситуация. Оборудование установлено со времен СССР, его производство отсутствует. На ряде предприятий были проведены мероприятия по модификации существующих производств для автоматизации и увеличения качества и производительности существующих установок.

Технологии

В России утрачены технологии получения канифоли и ее переделов, переделов целлюлозы, несмотря на достаточно высокий спрос в разных отраслях промышленности. Причины ― закрытие производств сырьевых компонентов, нестабильность качества сырья, широкое число модификаций и применений продуктов, особенности подготовки сырья и конечного продукта, ограниченность сырьевой базы.

В РФ отсутствуют производства сосновой живичной канифоли, которая находит свое применение в отраслях, где требуются стабильно высокие показатели качества продукции (медицина, лакокрасочная промышленность,  применение в производстве ВВ).

Научный задел по производным целлюлозы ранее развивался во Владимире (Полицелл), Санкт-Петербурге (СПбГЛТУ), Саранске (МГУ), Каменск-Шахтинском (Комбинат Каменский), но на текущий момент в целом имеющиеся технологии утрачены либо для них отсутствует подтверждение возможности масштабирования.

Инжиниринговый химико-технологический центр готов помочь с восстановлением утраченных технологий и их диверсификацией, опытно-промышленной отработкой технологий для востребованных на российском рынке продуктов лесохимии, сопровождением их внедрения в промышленное производство. В одной из следующих публикаций расскажем о наших возможностях на примере конкретных переделов базовых продуктов лесохимической отрасли.

Приложение. Базовые продукты лесохимии, их переделы и отрасли-потребители