Украинские ученые разработали технологию получения биотоплива из соломы

Специалисты Института биологии клетки Национальной академии наук Украины, расположенного во Львове, ведут работу над технологией производства биотоплива из непищевого сырья, в частности, из соломы. Директор Института Константин Дмитрук в интервью РБК-Украина сообщил, что разработка пока нуждается в доработке для промышленного применения.

Получение этанола из растительных отходов

Разрабатываемая технология позволяет производить биотопливо, используя отходы сельского хозяйства и деревообрабатывающей промышленности. Важным аспектом является то, что сырьем служит непищевая продукция, что исключает конкуренцию с пищевой отраслью.

Процесс получения этанола из соломы включает несколько стадий. Сначала сырье измельчается и подвергается предварительной обработке кислотами или щелочами, часто при повышенной температуре или давлении. Затем грибные ферменты расщепляют целлюлозу и гемицеллюлозу до простых сахаров. На заключительном этапе дрожжи преобразуют эти сахары в этанол.

Для экономической эффективности процесса критически важно не только эффективное сбраживание глюкозы, но и ксилозы – сахара, содержащегося в гемицеллюлозе.

Усовершенствование дрожжей для повышения продуктивности

В исследовании используются дрожжи вида Ogataea polymorpha. В отличие от традиционных спиртовых дрожжей, они способны сбраживать как глюкозу, так и ксилозу, а также осуществлять ферментацию при температуре 45-48 градусов Цельсия. Такая термостойкость позволяет объединить ферментативный гидролиз растительного сырья и алкогольную ферментацию в едином технологическом процессе.

Природная способность этих дрожжей к сбраживанию ксилозы была недостаточно эффективной. Ученым удалось повысить продукцию этанола из ксилозы более чем в 30 раз. Для этого были введены необходимые гены, изменена регуляция их экспрессии и модифицирован транспортер глюкозы, чтобы он мог эффективно транспортировать в клетку не только глюкозу, но и ксилозу.

Препятствия на пути к промышленному внедрению

По словам Константина Дмитрука, технология еще далека от промышленного внедрения и требует существенной доработки. Одной из ключевых проблем является наличие токсичных соединений, образующихся на этапе предварительной обработки сырья. Вещества, высвобождающиеся при обработке соломы кислотами, подавляют жизнедеятельность дрожжей. В связи с этим, исследователи работают над повышением устойчивости дрожжей к этим соединениям.

Также необходимы пилотные установки для комплексной проверки всего производственного процесса, начиная от подготовки сырья и заканчивая дистилляцией этанола.

Директор Института отметил, что производство этанола из соломы или опилок требует предварительной обработки непищевого сырья и использования дорогостоящих ферментов для высвобождения сахаров. Это делает конечный продукт, вероятно, дороже того, что производится из сахара или крахмала. Однако, главным преимуществом технологии является возможность использовать непродовольственное сырье, избегая конкуренции с производством продуктов питания.

В настоящее время этанол чаще всего получают из кукурузы, пшеницы, других зерновых культур, а также из сахарного тростника и свеклы. Производство из соломы или опилок рассматривается как перспективное направление, позволяющее избежать конкуренции за пищевые ресурсы.

Ранее РБК-Украина сообщало о проекте выращивания энергетической ивы на Волыни, который помогает местным общинам экономить на отоплении. Также было отмечено, что с 1 июля в Украине введен стандарт бензина Е10, содержащий до 10% биоэтанола, что считается безопасным для автомобилей.