Биоэтанол, выработанный из зерновых, оказался не таким уж экологичным и энергоэффективным топливом. Кроме того, рост его производства в США считают одной из причин мирового продовольственного кризиса. Идет поиск новых источников и решений энергетической проблемы.

Повальное увлечение биотанолом, для производства которого в США уходят огромные объемы кукурузы, взятой из продовольственного баланса, сегодня  называют в качестве одной из основных причин зернового кризиса, а также фактором увеличения эмиссии парниковых газов в атмосферу, - такую точку зрения высказал в газете Guardian комиссар ЕС по торговле Питер Мэндельсон.

Тем не менее, мировой экономике без альтернативного топлива в ближайшем будущем никак не обойтись… Идет поиск новых, более экологичных и энергоэффективных источников и процессов. Больших успехов здесь достигли специалисты из американских университетов.

Массачусетс: ПРЯМАЯ КОНВЕРСИЯ БИОМАССЫ В ТОПЛИВО

Каталитический пиролиз способен превратить целлюлозу в моторное топливо в ходе всего одной стадии.

Джордж Хубер (George W. Huber) и два его студента из университета штата Массачусетс опубликовали в журнале ChemSusChem статью с описанием метода селективного каталитического пиролиза целлюлозы, результатом которого является образование ароматических соединений (нафталин, толуол, этилбензол и др.), среди побочных продуктов - твердый углеродный материал, СО, СО₂ и вода (информация http://rnd.cnews.ru).

Реакцию проводили при 600^ОC на цеолитном катализаторе ZSM5. Процесс завершался всего за две минуты. Исходным реагентом служил очищенный порошок целлюлозы.

Представления о механизме процесса включают несколько элементарных реакций - разложение целлюлозы с образованием органических соединений, содержащих кислород, затем реакции этих соединений внутри пор катализатора, где происходит дегидрирование, декарбонилирование, олигомеризация и другие химические превращения.

Эксперты высоко оценили новую работу, хотя сами авторы признают, что это лишь первый шаг к эффективному преобразованию биомассы в моторное топливо. Первым делом предстоит изучить возможность использования сырой биомассы, а не порошка целлюлозы.

Далее, основными продуктами пиролиза являются ароматические соединения, а их, согласно требованиям правительственной организации США - Агентства по охране окружающей среды - не должно быть больше 25% в общей массе бензина. Значит, придется ограничиться добавкой полученной ароматики к алканам, либо проводить дополнительную реакцию гидрирования.

Тем не менее, несмотря на все эти ограничения, процесс д-ра Хубера привлечет большое внимание коллег и даст толчок к дальнейшим исследованиям в области экологически чистой энергетики, не приводящей к росту содержания углекислого газа в атмосфере.

Техас: БАКТЕРИИ В ПРИЗВОДСТВЕ БИОТОПЛИВА

Специалисты из Университета штата Техас в США получили бактерии, которые производят целлюлозу, которую далее возможно перерабатывать в этанол и другие виды биотоплива, - сообщает  ПластЭксперт.

По словам исследователей, их цианобактерии могут быть выращены без использования сельскохозяйственных земель, с помощью соленой воды, которая непригодна для потребления людьми или полива зерновых культур.

Микроорганизмы были получены Малькольмом Брауном и Дэвидом Ноблсом. Бактерии относятся к цианобактериям и помимо целлюлозы вырабатывают глюкозу и сукрозу, которые также могут быть использованы для производства этанола. Новая бактерия использует солнечный свет как источник энергии и производит полисахариды и целлюлозу. При этом все продукты жизнедеятельности бактерий могут быть собраны для дальнейшего использования без нанесения вреда микроорганизмам, - пишет журнал «Коммерческая биотехнология».

Как отмечают авторы изобретения, новые микроорганизмы производят относительно чистую целлюлозу в форме геля, которая легко может быть расщеплена до глюкозы. Малькольм Браун считает, что их разработка поможет сократить расход сельскохозяйственных культур, используемых для производства этанола, что, в свою очередь, уменьшит нагрузку на леса.

По подсчетам специалистов, для полного обеспечения США биоэтанолом потребуется засеять зерновыми культурами около 2124 квадратных километров земель. А имеющиеся в настоящее время в лаборатории образцы цианобактерии будут вырабатывать такое же количество сырья на площади в два раза меньшей.

НА ПУТИ К «ЗЕЛЕНОМУ» БЕНЗИНУ

Университет Висконсина в Мэдисоне (University of Wisconsin-Madison) сообщил, что создан прямой процесс превращения растительного сырья в авиационное топливо (ранее та же группа исследователей создала многоступенчатый процесс такого рода, ныне эта технология значительно упрощена - весь химический процесс занимает буквально несколько минут).

Эти открытия делают возможным начало массового производства «зеленого бензина», однако в обоих случаях ученые подчеркивают, что этот процесс займет не менее 5 - 10 лет.

Нидерландские специалисты из сельскохозяйственного университета города Вахенинген (Wageningen) сообщили об открытии способа получения топлива для автомобилей из соломы. Ученые этого университета придумали технологию, согласно которой солома нагревается до высокой температуры и к ней добавляются специальные ферменты, благодаря чему образуются сахара. При помощи бактерий эти сахара превращаются в этанол, который можно использовать в качестве автомобильного топлива.

При этом около трети объема соломы идет в отходы, которые, сгорая, дают энергию, необходимую для получения сахаров из остальных двух третей. К тому же, образуются излишки энергии, которую можно применять в других целях, например, для выработки электричества.

Переработки около пяти тонн соломы хватит одной автомашине на год езды, отмечают ученые. По их словам, получаемые из соломы сахара при помощи микроорганизмов можно также превращать в молочную кислоту, которая используется для производства естественно разрушающейся в природе пластмассы, не наносящей ущерба окружающей среде.

А шотландские ученые разрабатывают технологию изготовления биоэтанола из сусла. Профессор Граэм Волкер (Graeme Walker) предположил, что, как только разработка технологии будет завершена, она может быть взята на вооружение предприятиями по производству алкоголя. При этом ученые не говорят, на каком этапе находятся их исследования.

www.newchemistry.ru