Казанский ГАУ: Технология получения экологичного топлива из соломы

2024: Анонс технологии получения экологичного топлива из соломы

Ученые Казанского ГАУ разработали технологию получения экологичного топлива из соломы. Об этом 16 июня 2024 года сообщили представители Казанского ГАУ.

Казанский ГАУ

Как сообщалось, ключевым фактором эффективности разработанной технологии является оптимизация процесса предварительной обработки соломы перед ферментацией.

Выбор метода предварительной обработки зависит от ряда условий и параметров процесса, таких как тип биомассы, доступность оборудования и энергетические затраты. Эффективная предварительная обработка позволяет использовать потенциал растительных отходов для производства биоводорода и снизить негативное воздействие на окружающую среду. На июль 2024 года не существует универсальной оптимальной технологии предварительной обработки субстрата. Ее целью служит создание таких условий состава среды, при которых происходит подавление штаммов-потребителей водорода и стимулирование штаммов-продуцентов. Однако некоторые водород- потребители могут выживать в субстратах после предварительной обработки, а некоторые водород-продуценты, напротив, могут быть ингибированы. Это в большей степени зависит от состава питательной среды субстрата, наличия в ней антипитательных веществ и метаболических процессов, происходящих при ферментации. рассказал Ильнур Гайфуллин, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры машин и оборудования в агробизнесе Казанского ГАУ

Исследователи Казанского ГАУ провели серию экспериментов, в ходе которых изучили влияние различных методов предварительной обработки соломы на эффективность последующей ферментации и выход биоводорода. В результате была разработана двухстадийная технология, включающая паровзрывную обработку соломы при температурах 165-210°C с последующим кислотным или ферментативным гидролизом.Надежная ИТ-инфраструктура для финтеха: как перевести на российский Kubernetes крупнейшую финансовую платформу 3.1 т

Паровзрывная обработка позволяет разрушить структуру лигноцеллюлозного комплекса соломы, повышая доступность целлюлозы и гемицеллюлоз для ферментативного гидролиза. В ходе гидролиза происходит расщепление полисахаридов на простые сахара, которые затем могут быть использованы бактериями для синтеза молекулярного водорода.

Для ферментации гидролизатов соломы исследователи использовали два штамма бактерий - Clostridium butyricum и Enterobacter cloacae, известных своей способностью продуцировать водород. Экспериментальным путем были определены оптимальные параметры ферментации для каждого штамма, обеспечивающие максимальный выход целевого продукта:

• Для Clostridium butyricum наибольший выход водорода (73 мл/г субстрата) был достигнут на кислотных гидролизатах соломы, обработанной при 165°C, при концентрации субстрата 2%, температуре ферментации 37°C и pH 6.
• Для Enterobacter cloacae максимальная продукция водорода (50 мл/г субстрата) наблюдалась на ферментативных гидролизатах соломы, полученных после паровзрывной обработки при 210°C, при концентрации субстрата 2%, температуре ферментации 36°C и pH 6.

Теоретический выход биоводорода при использовании разработанной технологии составляет до 73 кубометров из 1 тонны соломы для штамма Clostridium butyricum и до 50 кубометров для штамма Enterobacter cloacae. При этом себестоимость производства биоводорода из соломы может быть значительно ниже по сравнению с использованием традиционного пищевого сырья, такого как глюкоза или сахароза.

Промышленное внедрение разработанной технологии позволит не только снизить зависимость от ископаемых видов топлива, но и решить проблему утилизации сельскохозяйственных отходов, уменьшив негативное воздействие на окружающую среду. Результаты исследования опубликованы в научном журнале "Вестник Казанского государственного аграрного университета". Дальнейшие исследования будут направлены на масштабирование технологии и оптимизацию процессов предварительной обработки и ферментации.