Хмельная технология

Interfax-Russia.ru – Новосибирские ученые предложили получать биотопливо из микроводорослей, растущих на отходах пивоваренных производств.

Ни для кого не секрет, что биотопливо сегодня считается одним из самых перспективных направлений альтернативной энергетики. Причем, получать его можно сразу из нескольких источников.

Сначала для создания биотоплива ученые предложили использовать традиционные сельскохозяйственные культуры с высоким содержанием жиров, крахмала и сахаров. Первые хорошо перерабатывались в биодизель, вторые и третьи – в этанол. Однако производство такого сырья оказалось слишком затратным, в результате чего метод был признан не эффективным.

Затем создатели биотоплива обратили свой взор на древесину и непищевые остатки культивируемых растений. Такое сырье уже можно было сжигать (как это традиционно делали с дровами), газифицировать (получая горючие газы) и даже осуществлять с ним пиролиз (термическое разложение органических и многих неорганических соединений - ИФ). Получать его было также куда менее затратно, нежели биотопливо так называемого первого поколения. Однако свои недостатки оказались и у этого метода: для производства необходимого количества сырья требовалось привлекать достаточно большие земельные ресурсы, при этом отдача с единицы площади была совсем невысокой.

Третьим же источником сырья для создания биотоплива стали микроводоросли, которые в отличие от древесины, сельскохозяйственных и культивируемых растений не требовали вообще никаких земельных ресурсов, имея при этом лучшую концентрацию биомассы и более высокую скорость воспроизводства.

"Они подходят для этих целей, потому что быстро растут, широко распространены в природе (имеются многочисленные виды в почвах, как в пресных, так и в соленых водоемах), к тому же запасают большое количество липидов, которые можно потом перерабатывать в ценные химические вещества, например, в биодизель", - пояснил младший научный сотрудник Института катализа им. Г.К.Борескова СО РАН Александр Пилигаев.

По его словам, сегодня существует три способа выращивания этой культуры. Первый - в специальных фото-биореакторах, куда подается определенное количество органических, либо неорганических веществ (фосфатов, нитратов). Микроводоросли потребляют их, накапливают биомассу, затем ученые отделяют ее от воды и извлекают липиды, которые потом перерабатывают в биотопливо и ценные химические вещества.

"Для работы фото-биореактору необходим свет. Где-то в теплых краях эту проблему можно было бы решить за счет солнца, но в нашем случае подойдет только искусственное освещение, а это автоматически повышает стоимость технологии", - сообщил Пилигаев Interfax-Russia.ru.

Также, по его словам, в южных условиях для выращивания микроводорослей могли бы подойти и открытые пруды, куда бы в качестве основы для культивирования также закладывался определенный питательный компонент.

"В теплых климатических условиях выращивать микроводоросли таким способом достаточно дешево – нужен лишь свет и углекислый газ, которым они питаются. Однако в северных широтах такая технология опять же таки экономически невыгодна", - сказал ученый.

По мнению специалиста, самым оптимальным способом получения данной культуры является выращивание водорослей на сточных водах пищевой промышленности. Именно эту технологию новосибирские ученые и хотят в ближайшее время испробовать, используя отходы некоторых местных пивоваренных предприятий.

"Иная (промышленность – ИФ) не подходит потому, что в ее отходах обязательно присутствуют тяжелые металлы. Если пропустить их через микроводоросли, они окажутся в сырье и сделают его непригодным для переработки в биотопливо. Пивные же стоки, напротив, содержат только органические компоненты, в том числе сахарозу, которую можно использовать как культивационную среду для этих растений. Ведь если в среде имеется достаточное количество питательного вещества, эта культура может расти и в темноте", - пояснил Александр Пилигаев.

Также, по его словам, данная технология пойдет на пользу и самим пивоваренным предприятиям. Ведь попадая в стоки муниципальных систем, пивные отходы начинают бродить и приводят к "вспуханию" илов, из-за чего очистные сооружения плохо справляются с нагрузкой.

"Было бы эффективнее, чтобы туда поступали менее богатые органическими компонентами отходы. Как раз с этим могут справиться микроводоросли, которые способны осуществлять так называемую "предпереработку". Так что с помощью одной технологии можно убить сразу двух зайцев - и снизить нагрузку на городские сточные системы, и получать биотопливо", - считает ученый.

Впрочем, перед тем как перейти к опытам ученым необходимо подобрать штамм микроводорослей, который сможет расти на стоках. Всего, по информации специалиста, в природе существует более 50 тыс. видов такой культуры. Но не каждый из них обладает нужной скоростью роста и высоким содержанием липидов.

"В разных регионах России (и даже дальнего зарубежья) специалисты собирали образцы почв, воды, из них выделяли водоросли и тестировали их на наличие липидов. Отбирались самые богатые ими продуктивные быстрорастущие штаммы. На выходе осталась коллекция, в которой сейчас находится около сотни экземпляров. Все они сейчас проходят тестирование на пилотных установках по наработке биомассы в Институте катализа СО РАН. Когда будут найдены наиболее эффективные штаммы, на них оформят патенты, и если какие-то из предприятий заинтересуются разработкой, исследователи смогут с ними сотрудничать", - говорится в сообщении, опубликованном в еженедельной газете СО РАН "Наука в Сибири".

Также повысить "продуктивность" микроводорослей специалисты планируют и при помощи методов генетической инженерии.

"Мы хотим изменить метаболизм клеток, чтобы они для технического процесса получения биотоплива были более жизнеспособны. Мы считаем, что это имеет определенную перспективу", - сказал Пилигаев.

Впрочем, как отмечают ученые, до практического применения этой технологии еще очень далеко.

"Пока что рынка сбыта биотоплива и микроводорослей не существует. Это такой сегмент, который в России будет развиваться тяжело, поскольку у нас есть много других природных ресурсов. Тем не менее, уже приняты законопроекты, обязующие переходить в будущем на возобновляемые источники энергии. В разработку таких технологий привлекаются большие инвестиции", - сказал специалист.

"В Европе, США к этому подходят более серьезно - там уже строятся экспериментальные заводы по наработке и выращиванию нужных культур. У нас же такие проекты пока единичны - например, где-то используют микроводоросли для получения кормового белка для животных. Однако развитой отрасли биотоплива ни в России, ни в мире еще нет. Она пока больше носит характер демонстрационных установок и прототипов", - добавил он.

По мнению Пилигаева, на сегодняшний день основная проблема, которая тормозит развитие данной технологии в России – ее высокая себестоимость. Ведь, если сейчас попытаться применить ее на практике, конечный продукт может оказаться в 5-6 раз дороже нефти. Поэтому, как считает биолог, дальнейшее развитие технологии будет всецело зависеть от того, насколько ученым удастся удешевить способы культивирования водорослей, извлечения из них масла, а из него – биотоплива.

Обозреватель Наталья Пономарева

Присоединяйтесь к Interfax-Russia в "Twitter‘е", "Вконтакте" и на "Facebook"