Альтернативная энергетика

Биомасса

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В настоящее время нет единого мнения относительно целесообразности производства топливного этанола ферментацией. Более того, до сих пор продолжаются дебаты по поводу возможного сопоставления стоимости энергии, содержащейся в этаноле, со стоимостью энергии, затраченной на его производство []. Однако помимо этих проблем существуют проблемы технического характера, связанные с производством этанола. Одна из них заключается в процессе отгонки этанола. Для того чтобы этанол был конкурентоспособен по стоимости с бензином, для его производства необходимо доступное дешевое сырье и эффективный процесс переработки субстрата в этанол. На сегодняшний день таким эффективным способом переработки является только дрожжевая ферментация. Поэтому все усилия должны быть сосредоточены на совершенствовании биохимического способа переработки субстрата. В процессе бактериальной ферментации этанол является одним из многих конечных продуктов, и его общий выход значительно снижается, если углеродсодержащий субстрат расходуется на образование различных кислот, спиртов и диоксида углерода. Биохимический механизм обмена, с помощью которого производятся эти отходящие продукты, регулируется генетически и физиологически, и понимание этого механизма позволит изменять соотношения конечных продуктов []. Если эксперименты окажутся успешными, то можно будет разработать достаточно эффективные системы ферментации при высоких температурах. Кроме того, необходимо для каждого субстрата, предназначенного для ферментации в этанол, выбрать наилучшую микробную культуру. Так, Saccharomyces cerevisiae оказывается эффективной для ферментации сахарозы или глюкозы, но совершенно бесполезна для молоч-нокислотной ферментации.

Многие промышленные процессы могут быть использованы для переработки более чем одного субстрата, т.е. картофеля, кукурузы и хлебных злаков вместе взятых. Однако влияние смешанных субстратов на производство этанола пока не ясно. Возможно, что большая эффективность может быть достигнута именно за счет применения смешанных, а не чистых дрожжевых культур. До сих пор остается неизвестным, допустимо или нет использование в качестве сырья сельскохозяйственных продуктов, загрязненных афлатоксинами или пестицидами, поскольку эти загрязнители могут оказывать отрицательное действие на образование протеина одноклеточных микроорганизмов и тем самым ограничивать их использование. Кроме того, токсины могут ингибировать кинетику превращения сахара в этанол.

Процесс отгонки этанола, по-видимому, может быть улучшен либо путем создания культуры, способной расти в растворах с высоким содержанием этанола, либо путем совершенствования химической технологии производства этанола. Вероятно, предпочтение следует отдать второму пути, тем более что в этом направлении уже сделан решительный шаг - вакуумная перегонка этанола. Не исключено, что сочетание вакуумной перегонки и ферментации с участием клеток, лишенных подвижности, позволит значительно уменьшить стоимость отгонки этанола. Стоимость извлечения этанола может быть также снижена за счет усовершенствования сольвентной экстракции.