Люди старшего поколения помнят времена, когда даже на коробках спичек размещали лозунги: «Хлеб и лес — богатство страны». Но щепки летят и при заготовке! Примерно 40 процентов биомассы дерева остаётся в лесу. Нужно утилизировать крону, ветви, хвою, корни и пни. В среднем от дерева в товарную продукцию идёт только чуть больше трети биомассы, а остальное переходит в отходы. Раньше к сырьевым источникам был рациональный комплексный подход, позволяющий увеличить степень использования биомассы и получить новые продукты. Сегодня леса сдают в аренду. Арендаторы бывают разные, но многие преследуют цель продать бревно, а в лучшем случае — получить древесную продукцию. Об использовании отходов лесозаготовки они не задумываются. Остатки сжигаются или закапываются в землю. Зарытые отходы гниют, выделяется углекислый газ и метан — яд для озонового слоя. А ведь леса России дают 25 процентов кислорода и имеют глобальное значение для планеты.
Ствол дерева состоит в основном из мёртвых клеток. Растение с его помощью тянется к солнцу. Хвоя, наоборот, — живой материал, клетки которого работают с полной нагрузкой для жизнеобеспечения. Хвойная иголочка живёт от четырёх до пятнадцати лет и имеет несколько уровней защиты от вредителей, болезней, бактерий и грибов. Это целая фабрика веществ, которые, не поражая собственные клетки, борются с патогенами. Санатории и дома отдыха не зря строят в сосновых лесах. Один гектар зелёного массива в течение дня выделяет около восьми килограммов фитонцидов. Эти летучие вещества, испускаемые растениями, являются первым барьером в защите от вирусов и микроорганизмов. Они способствуют тому, что растения живут сотни и тысячи лет.
Виктор Рощин в рабочем кабинете в Санкт-Петербургском лесотехническом университете.
Фотография Алексея Леняшина
Профессор Лесотехнической академии Фёдор Тимофеевич Солодкий первым в мире решил заниматься исследованиями хвои. В 1933 году он стал проводить эксперименты в Проблемной лаборатории по использованию живых элементов дерева. Во время Великой Отечественной войны в стенах академии из хвои, которую заготавливали в Сосновке и привозили на саночках, получали хвойные экстракты. Напитки на их основе отправляли на линию фронта, в госпитали, детские сады и школы, чтобы поддержать бойцов, жителей и защитников города лесными витаминами. Так в блокадном городе удалось избежать серьёзных заболеваний и эпидемий.
Важно было найти вещества, которые обеспечивают защиту растений и участвуют в работе клеток. Все организмы имеют разный набор соединений. Их структура зависит от вида хвойных. Пихта, лиственница и сосна защищают себя по-разному. Следующий этап — получение экстрактов. Существует несколько способов экстракции: углеводородная и экстракция жидким диоксидом углерода. Преимущество последней состоит в том, что в конце не остаётся следов остаточного растворителя.
Древесная зелень загружается в экстрактор — металлический цилиндр. После подачи растворителя начинается экстракция. Углекислый газ под давлением превращается в жидкость, затем его пары поднимаются вверх. Пары конденсируются и, пройдя сквозь слой древесной зелени, забирают из неё полезные вещества. Всё это собирается в нижней части, где растворитель отгоняется и остаётся чистый продукт с лесным запахом. Например, густая как смола жидкость. Такая масса содержит около 700 соединений, каждое из которых зачем-то нужно растению, а значит необходимо выяснить его свойства и правильно применить.
Для экстракции подходят все хвойные растения. Главное, понять, какие вещества для чего служат. У каждого вида дерева есть свои вредители, и они работают только против них, используя различные соединения. Клетки растения и человека близки по внутреннему устройству, способам получения энергии и переработки веществ. Это даёт возможность создавать препараты, которые не наносят вреда организму, в отличие от синтетики. Медицинские препараты на основе хвойной вытяжки прошли полный цикл клинических исследований. Над ними работали около тридцати лет. В стенах нашего университета создан препарат «Ропрен». Благодаря австралийским партнёрам в лесном массиве был построен завод, где и проводились разработки. Из хвойного экстракта мы получили соединение, которое позволяет лечить заболевания печени и даже определяет группу крови, модифицируя белок в эритроцитах.
В 2010 году 18 международных центров провели исследования и выяснили, что человеческий ген, который содержит информацию о синтезе аналогичного соединения, мутирует. При этом возникают заболевания высшей нервной деятельности вплоть до болезни Дауна. Растения тоже синтезируют такие соединения, и ими можно замещать соединения у человека. Профессор О. Н. Минушкин из клинической больницы Управления делами Президента России проводит данным препаратом лечение цирроза печени. Оказалось, что это помогает устранить и сопутствующие заболевания, связанные с нарушениями в работе головного мозга.
Сосна на фоне Ленинградской атомной станции. Фотография из архива ЛАЭС
Хвойный экстракт используется и в косметических изделиях. Он обладает мощным бактерицидным действием. Хвоя также является природным красителем. При правильном использовании из неё можно получить всю цветовую гамму и усилить вкусовые и полезные качества пищевых продуктов.
До 1990-х годов только в сельском хозяйстве работало более двух тысяч установок для получения хвойной витаминной муки и добавок в корм крупному рогатому скоту. Живой зелёный экстракт необходим животным в стойловый период. Для сельского хозяйства также использовались продукты, содержащие каротиноиды и витамин Е. В чистом виде он плохо усваивается организмом, а в составе зелёного экстракта оказывает нужное действие. Препараты обеспечивают яйценоскость кур и выживаемость цыплят, насыщают желток витаминами, отчего он становится ярким. Используется хвойный экстракт и в ветеринарии. Разработаны препараты, которые позволяют вылечить заболевания копыт, мочекаменную болезнь у котов и даже чумку у собак.
Нами разработаны препараты для защиты растений. Яблони-дички хоть и неказисты, борются с вредителями, а сельскохозяйственные культуры не обладают защитным механизмом. Их необходимо обрабатывать ядохимикатами, которые потом оказываются в земле и на плодах. В конце 1980-х годов стало ясно, что почва в Крыму, на Кавказе и в Молдавии загрязнена химией, и даже целебные минеральные источники были заражены. Мы старались уйти от искусственных компонентов и разработали натуральные препараты. Известно, что из 1000 гектаров сада 150 выводится зайцами и мышами. Они прогрызают внизу штамб, и дерево засыхает. Когда таким образом умирает каждое второе дерево, это сельскохозяйственная катастрофа. Мы сделали экологически безопасный препарат, и после обработки им яблонь грызуны не прикасались к деревьям.
В советские годы было построено много цехов, которые находились в местах заготовок и перерабатывали отходы. Сейчас их почти не осталось. Современный лесной бизнес не расположен к решению проблем по реализации зелёной массы. Правда всё больше проявляют интерес зарубежные бизнесмены и планируют строить у нас заводы по переработке отходов. Например, российско-австралийское предприятие открыло крупный перерабатывающий завод в Томске и реконструировало завод в Твери. Эта компания сотрудничает с институтами Минздрава России и с Лесотехническим университетом. Разработки, сделанные на кафедре, наши партнёры активно внедряют в жизнь. Приятно, что наши труды не пропали и целые коллективы работают над изготовлением реальной продукции. Жаль только, российские бизнесмены не понимают, что надо рачительно относиться к древесному сырью и правильно использовать то, что дала природа. Иностранцы раньше прониклись идеями, которые были заложены в нашем университете Фёдором Тимофеевичем Солодким и его последователями.
На совместном предприятии получают продукты из российского сырья, а потом вывозят их в Австралию и расфасовывают на местных фабриках. Например, были изготовлены капсулы для лечения гастрита, колита и язвенных болезней. Препарат борется с бактерией «Хеликобактер пилори», которая и вызывает многие из этих заболеваний, включая онкологические. Эффективность препарата была доказана в совместных исследованиях с институтом Луи Пастера.
Сейчас медицинские исследования в академии не проводятся. Раньше в лаборатории Фёдора Тимофеевича была фармакологическая группа, которую возглавлял ученик академика И. П. Павлова. Первичные исследования проводились на высоком уровне. Теперь в аспирантуру идут неохотно, а научных сотрудников сократили ещё в 1990-х. Многие выпускники нашей кафедры работают в зарубежных вузах. Конечно, это составляет нам конкуренцию. С другой стороны, приятно, что ребята продолжают наше дело. За границей проблема переработки лесных ресурсов воспринимается правильно, здесь же мы со своими идеями находимся на грани вымирания.
Парк Лесотехнического университета используется редко. Однако некоторые породы лиственницы и берёзы мы исследуем и сравниваем с деревьями, растущими в Томской области, Красноярском крае и на Дальнем Востоке. Сейчас моя аспирантка собирает опавшую хвою, чтобы весной сопоставить её с новыми образцами и определить, какие изменения происходят с растением за год. В основном же мы работаем в местах, имеющих промышленное значение. Проводятся глубокие исследования жизни самого растения, состава соединений хвои. Надеюсь, что бизнес лесопромышленного комплекса России «повзрослеет» и будет более бережно относиться к лесным сырьевым ресурсам, увеличивать степень их использования, расширять ассортимент продукции и получать больше прибыли с единицы сырья.
А пока у нас такие времена.
