Получение водорода из виноградной лозы для производства биотоплива

Исследователи из Университета Хаэна (Испания) и Университета Сан-Паулу (Бразилия) подтвердили возможность получения водорода из виноградной лозы с помощью процесса, не требующего ископаемого топлива и не выделяющего загрязняющих веществ. Эта работа позволяет найти новое применение отходам винодельческой промышленности и создать экологически чистую энергию.

Около 93% отходов сбора винограда составляют обрезки лозы, которые до сих пор использовались для производства органического компоста или в качестве дров. Однако исследователи ищут альтернативные способы переработки этого отхода, который может быть привлекателен для фармацевтической и косметической промышленности из-за высокого содержания лигнина — источника соединений с антиоксидантными свойствами.

Кроме того, ферментация биомассы даёт другие продукты, например водород, используемый в качестве топлива. В статье "Vine shoots pre-treatment strategies for improved hydrogen production and metabolites redistribution in Clostridium butyricum", опубликованной в журнале Industrial Crops and Products, эксперты подтверждают, что биологическая предобработка лозы ферментом — лучший вариант для начала промышленного производства.

В отличие от методов, использующих химические или физические реагенты, этот процесс более экологичен, так как не требует утилизации отходов и не выделяет токсичных соединений. "Он также увеличивает производство водорода почти на 250% по сравнению с другими методами предварительной обработки", — заявил один из авторов статьи Хуан Мигель Ромеро-Гарсия.

Таким образом, эксперты открывают новые направления исследований для получения чистой энергии из биомассы виноградной лозы с использованием чистого и устойчивого метода, который не требует химических реагентов (которые затем нужно утилизировать) и высокого энергопотребления.

Химия и физика против биологии

Процесс деградации виноградной лозы может быть разным:

• Физический метод включает паровую взрывную обработку биомассы, требующую высоких энергозатрат.
• Химическая система добавляет такие соединения, как этанол, которые могут образовывать загрязняющие отходы.
• Биологический метод вводит ферменты, например лакказу, которые разделяют соединения.

Эти процедуры приводят к разложению лигнина и изменению целлюлозы в растительных волокнах, что вызывает высвобождение сахаров.

Затем вводится микроорганизм Clostridium butyricum, который ферментирует полученную массу и производит органические кислоты (масляную и уксусную), пользующиеся высоким спросом в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности, а также водород.

Эксперты сравнили уровни водорода, лигнина и этих кислот, полученные каждым из методов, и пришли к выводу, что система на основе биологического процесса производит больше всего экологически чистого топлива.

Одновременно они сравнили эти результаты, применяя ферментативный гидролиз для расщепления молекулярной структуры и производства сахаров перед ферментацией. В этом случае наибольшую эффективность показал метод, подвергавший виноградную лозу химической обработке.

Исследователи теперь предлагают продолжить изучение для проведения технико-экономической и экологической оценки процесса. Следующий шаг — анализ экологического воздействия масштабного развёртывания таких установок и экономической целесообразности создания биорефайнинга на основе виноградной лозы.