Новая техника повышает эффективность производства биотоплива

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали более эффективный метод производства биотоплива из древесных растений, который значительно сокращает количество отходов по сравнению с традиционными методами. Этот метод — важный шаг к созданию коммерчески жизнеспособного нового источника биотоплива.

«Эта техника делает процесс более эффективным и менее дорогим», — говорит д-р Ратна Шарма-Шивваппа, соавтор исследования. — «Она может открыть путь к тому, чтобы богатое лигнином растительное сырье стало коммерчески жизнеспособным, уменьшив зависимость биотоплива от основных продовольственных культур».

Традиционно для производства этанола, бутанола или других видов биотоплива используют кукурузу, свеклу или другое сырье с высоким содержанием крахмалов или простых сахаров. Однако, поскольку эти культуры также являются важными продуктами питания, биотопливо конкурирует с людьми за это сырье.

Другие формы биомассы, такие как просо прутьевидное или несъедобные стебли кукурузы, также можно использовать для производства биотоплива. Но они создают свою проблему: их энергетический потенциал «заперт» внутри лигнина растения — древесного защитного материала, обеспечивающего структурную поддержку. Разрушение этого лигнина для доступа к углеводам растения — важнейший первый шаг.

В настоящее время исследователи, изучающие создание биотоплива из такого «древесного» материала, обрабатывают сырье агрессивными химикатами, которые расщепляют его на богатое углеводами вещество и жидкий поток отходов. Затем эти углеводы подвергаются воздействию ферментов, превращающих их в сахара для последующего сбраживания в этанол или бутанол.

При такой технике значительная часть углеводов растения часто уходит с жидкими отходами. Исследователям приходится либо добавлять процессы для их извлечения, либо терять их полностью.

Теперь исследователи из NC State разработали новый способ высвобождения углеводов из лигнина. Обрабатывая растительное сырье газообразным озоном с минимальным количеством влаги, они получают богатый углеводами твердый продукт без образования твердых или жидких отходов.

«Это более эффективно, потому что лигнин разрушается очень эффективно, а потери углеводов растения минимальны или отсутствуют», — объясняет Шарма-Шивваппа. — «Твердый продукт затем можно напрямую направлять на обработку ферментами для получения сахаров, необходимых для производства биотоплива».

Исследователь отмечает, что сам процесс дороже, чем использование ванны с агрессивными химикатами, но в конечном итоге он более рентабелен из-за более эффективного использования растительного сырья.

Недавно исследователи получили грант от Центра исследований и разработок в области биоэнергетики для тонкой настройки процесса под использование с просо прутьевидным и мискантусом. «Наша конечная цель — применять эту технику для любого типа сырья, чтобы производить любое биотопливо или биохимикаты, которые могут использовать эти сахара», — говорит Шарма-Шивваппа.