26.05.2014

Солома масличных культур – новый источник биотоплива
Ярко-желтые поля рапса – привычное зрелище для этого времени года, но для ученых интерес представляет и то, что лежит под ними.

Учёные из Института пищевых исследований занимаются вопросами превращения рапсовой соломы в биотопливо. Предварительные результаты уже указывают на способы более эффективной организации процесса, а также на то, как можно улучшить саму солому.

Солома таких зерновых культур, как пшеница, ячмень, овес и рапс рассматривается как потенциальный источник биомассы для производства биотоплива второго поколения. В настоящее время Великобритания производит около 12 миллионов тонн соломы. Хотя немалая её часть используется в качестве подстилки для животных, грибного компоста и для производства энергии, огромный излишек все еще остаётся.

В соломе содержится смесь сахаров, которая может быть использована в качестве источника биотоплива, при этом она не конкурирует с производством продуктов питания, а вместо этого представляет собой стабильный вариант утилизации отходов. Тем не менее, соломенные сахара находятся в такой форме, которая делает их недоступными для ферментов, высвобождающих их для преобразования в биотопливо, и поэтому им требуется предварительная обработка.

Предварительные процедуры превращают сложные углеводы в соединения более доступные для ферментов, которые преобразуют их в глюкозу, в ходе процесса под называнием осахаривание. После чего дрожжи ферментируют полученную глюкозу в этанол.

Воспользовавшись средствами Биоперерабатывающего центра в Научно-исследовательском парке Нориджа, профессор Кит Уолдрон и его команда занялись изучением действий, необходимых для того, чтобы разблокировать сахара связанные в жесткой соломенной структуре. В частности, они рассмотрели стадию предварительной обработки, сфокусировавшись на паровом взрыве, который включает в себя «варку биомассы под давлением», для осуществления химических реакций. Затем следует быстрый сброс давления, вызывающий разрыв материала для дальнейшего улучшения доступности.

Учёные варьировали температуру и продолжительность парового взрыва, а затем использовали различные физические и биохимические методы, чтобы охарактеризовать то, какой эффект различные предварительные процедуры оказывали на различные типы сахаров до и после осахаривания.

Количество превращающейся в глюкозу целлюлозы увеличивалось вместе с жёсткостью предварительной обработки. Кроме того, эффективность осахаривания также была связана с потерей конкретных сахаров и последующим образованием продуктов распада сахара.

В ходе дальнейшего исследования ученые обнаружили ключевые факторы, определяющие эффективность осахаривания. Вполне конкретный состав, уроновой кислоты, ограничивал скорость, с которой работали ферменты. Конечный выход сахара был тесно связан с удалением ксилана, общего элемента стенок растительной клетки. Обилие лигнина, «древесного» компонента клеточных стенок, также положительно сказывалось на количестве доступных сахаров.

Полученные учёными данные помогут повысить эффективность технологий, с помощью которых солома преобразуется в биотопливо. Например, добавление более эффективно удаляющих ксилан ферментов повысит выход биотоплива. Также полезен будет и контроль уровня лигнина в материале.

Кроме того, учёные полагают, что можно попытаться улучшить и саму солому, например, чтобы уменьшить содержание уроновой кислоты в биомассе. В основном, селекция рапса была направлена на повышение урожайности этой масличной культуры и развитие у неё устойчивости к болезням, не обращая особого внимания на солому. И сейчас учёные из Университета Йорка и Центра Джона Иннеса работают над поиском способов разведения более «биотопливных» сортов рапса, с той же урожайностью масличных семян, но с более сговорчивой соломой. Кроме того, полноценное понимание полисахаридов и других соединений, получаемых в процессе предварительной обработки, может открыть для нас другие ценные побочные продукты, такие как базовые химикаты, которые также можно будет производить из излишков соломы.

Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

6 + 4 =