Как вдвое повысить выход биотоплива при меньших затратах

Открытие, сделанное в Иллинойсском университете в Урбане и Шампейне (США), способно представить бутанол в более привлекательном свете и наконец-то заинтересовать им биотопливную индустрию.

Учёные нашли способ обойти то «бутылочное горлышко» традиционного метода получения бутанола, которое в своё время отпугнуло производителей. Ну а в качестве бонуса новая технология предлагает снижение стоимости производственного процесса.

Чашка Петри с колонией биотопливных ГМ-бактерий, осуществляющих ферментацию биомассы в спирт (фото US Department of Energy / Science Photo Library).

Основная проблема производства бутанола заключается в том, что при достижении определённого уровня концентраций этот спирт становится токсичным для производящих его микробов Clostridium pasteurianum и других штаммов. А это ограничивает количество топлива, которое может быть произведено из одной закладки биомассы (да, можно достать то, что осталось, отмыть, отжать и вновь подвергнуть брожению, но цена конечного продукта от этого только возрастёт; проще выбросить, что тоже сказывается на цене). Вторая проблема связана с высоким уровнем энергозатрат, необходимых для отделения бутанола от ферментативного бульона. Теперь, по словам учёных, обе трудности преодолимы.

В статье, опубликованной в журнале Biomass & Bioenergy, авторы рассказывают об успешном использовании неионогенных поверхностно-активных веществ, суть специально разработанных сополимерах, которые предназначены для создания микроскопических структур, способных захватывать и удерживать молекулы бутанола. Что и позволило поддерживать довольно низкую концентрацию этого спирта в ферментативном бульоне, увеличив выход конечного продукта более чем в два раза. При этом наблюдалось образование фазы, обогащённой полимерным ПАВ, содержащим бутанол. Фаза отделялась, и бутанол отгоняли при 120–130 ˚C, собирая водно-спиртовой конденсат с содержанием бутанола в 106 г/л. При этой концентрации наблюдалось автоматическое разделение водной и спиртовой фаз.

Дополнительным плюсом нового процесса стала возможность повторного (не менее трёх раз) использования полимерного ПАВ для экстракции бутанола из реакционного бульона.

Учитывая все очевидные преимущества своего метода, авторы надеются, что производители вновь обратятся к бутанолу, ведь это вещество куда лучше привычного этанола. К примеру, бутанол «запасает» на 30% больше энергии, чем этанол, он значительно менее летуч, менее горюч и лучше смешивается с углеводородами (если говорить о спирте как о добавке к традиционному топливу).

Подготовлено по материалам Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне.