Новое исследование может сделать производство этанола более эффективным и экономичным

Исследование в Лаборатории интегрированной биопереработки (IBRL) Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне может значительно изменить производство этанола, снизив эксплуатационные расходы и упростив процесс сухого помола.

В настоящее время существует более 200 заводов по сухому помолу, перерабатывающих кукурузу для производства этанола. Этот процесс требует двух разных ферментов для преобразования кукурузного крахмала в глюкозу, которая затем сбраживается дрожжами в этанол.

Процесс был упрощен за счет комбинированного использования и оптимизации трех новых технологий:

• Новая трансгенная кукуруза (амилазная кукуруза) производит один из ферментов (α-амилазу) непосредственно в зерне. Высокий уровень экспрессии фермента позволяет смешивать лишь небольшое количество такой кукурузы (в исследовании — 15%) с обычной зубовидной кукурузой.
• Новые «улучшенные дрожжи» обеспечивают второй фермент (глюкоамилазу) и сбраживают глюкозу. Они также предоставляют альтернативный метаболический путь, снижающий образование побочных продуктов при ферментации.
• Совместное использование этой кукурузы и дрожжей позволяет сократить общее добавление ферментов более чем на 80%.

Другой подход к улучшению процесса — использование высоких концентраций твердых веществ (до 40% вместо 30-35%). Однако это приводит к накоплению этанола, который ингибирует жизнеспособность и активность дрожжей. Для решения этой проблемы была добавлена третья технология: удаление этанола по мере его производства с помощью запатентованного вакуумного флешинг-процесса. Всего несколько вакуумных циклов по 1–1,5 часа снижают концентрацию этанола ниже ингибирующего уровня, не влияя на дрожжи, и позволяют полностью сбродить твердые вещества.

Использование большего количества твердого материала означает меньший расход воды в процессе. Поскольку этанол производится в разбавленном растворе, сокращение объема воды также снижает количество энергии, необходимой для ее удаления.

Это исследование имеет потенциал для улучшения экономики, повышения эффективности и упрощения процесса сухого помола. За свою работу, в частности за статью "Dry-grind Processing using Amylase Corn and Superior Yeast to Reduce the Exogenous Enzyme Requirements in Bioethanol Production", авторы получили премию Bioenergy Society of Singapore (BESS) Achievement Award 2016 года.