Производство биотоплива: решены две главные проблемы

Новый процесс, разработанный учеными из Университета Иллинойса, удваивает производство альтернативных видов топлива при одновременном сокращении расходов.

Данное открытие должно сделать горючее на основе бутанола более коммерчески выгодным. Ученые, наконец, нашли способ обойти проблемные места в производственной цепочке, которые ранее разочаровали промышленность и не позволили наращивать объемы производства альтернативного горючего.

Главная проблема при производстве бутанола с помощью микроорганизмов (например, Clostridium pasteurianum) состоит в том, что при определенной концентрации бутанол становится токсичным для бактерий. Это ограничивает количество топлива, которое можно изготовить в единицу времени в одном биореакторе. Соответственно, на тонну горючего требуется больше оборудования, что увеличивает стоимость конечного продукта. Вторая проблема заключается в большом расходе энергии на удаление бутанола из "супа" с ферментами в биореакторе.

Американские ученые решили обе эти проблемы. Для этого ученые использовали неионные поверхностно-активные вещества или сополимеры, которые захватывают и удерживают молекулы бутанола. Это позволяет поддерживать низкую концентрацию бутанола в биореакторе, а значит - бактерии не гибнут и продолжают производить горючее. В целом выход бутанола увеличивается на 100 и более процентов.

Но это только начало высокоэффективного процесса. Ученые также используют одно из свойств сополимера – термочувствительность. После нагрева ферментного раствора с бутанолом первый разделяется на два слоя: богатый бутанолом и насыщенный сополимером. Благодаря этому не только легко отделить горючее, но и можно использовать сополимер повторно до трех раз. При этом наблюдается 3-4-кратная экономия электроэнергии по сравнению с современными технологиями разделения.

Бутанол – очень перспективный вид топлива. Его можно производить из отходов, но при этом он содержит на 30% больше энергии, чем этанол. Кроме того, бутанол менее горюч и легко смешивается с бензином.