Методы предварительной обработки приближают биотопливо второго поколения из сахарного тростника к коммерциализации

от

Исследователи Центра передовых биоэнергетических и биопродуктовых инноваций (CABBI) в сотрудничестве с другими исследовательскими центрами по биоэнергетике (BRC) разрабатывают промышленно осуществимые методы производства биотоплива второго поколения из масличного тростника — богатого маслом сорта сахарного тростника. Это должно помочь удовлетворить растущий общественный спрос на топливо.

Традиционное производство биотоплива из сахарного тростника

В традиционном биоперерабатывающем заводе сахарный тростник используется в качестве сырья для производства биотоплива — биотоплива первого поколения, то есть топлива, производимого из видов биомассы, которые часто используются в пищу или на корм.

Стебли сахарного тростника измельчают, чтобы извлечь сок, который затем перерабатывают в топливо. Между тем сухой волокнистый материал, оставшийся после измельчения, — лигноцеллюлоза — сжигается.

Производство биотоплива второго поколения

Однако лигноцеллюлозу также можно использовать для производства биотоплива второго поколения — топлива, получаемого из непищевой биомассы. Топливо из лигноцеллюлозы особенно привлекательно, поскольку оно не конкурирует с продовольствием и подходит для крупномасштабного производства биотоплива и биопродуктов, поскольку широко доступно в виде сельскохозяйственных растительных остатков.

Однако работать с лигноцеллюлозой сложно. Упорная структура этих материалов ограничивает гидролиз целлюлозы и гемицеллюлозы для высвобождения сахаров, что необходимо для производства биотоплива. Чтобы получить доступ к этим сахарам для биообработки, лигноцеллюлозу необходимо предварительно обработать.

Исследование методов предварительной обработки

В новой совместной работе BRC, опубликованной в журнале Sustainable Energy & Fuels, исследователи из CABBI, Объединённого института биоэнергетики (JBEI) и Исследовательского центра биоэнергетики Великих озёр (GLBRC) исследовали и сравнивали влияние различных методов предварительной обработки на процесс преобразования лигноцеллюлозы масличного тростника с точки зрения восстановления липидов, выхода сахара и выхода этанола.

Ранее подобные исследования не сравнивали жизнеспособность этих методов предварительной обработки, и ни одно из них не проводилось с использованием масличного тростника.

«Мы оцениваем переработку сельскохозяйственных культур CABBI в промышленном масштабе, что поможет коммерциализировать производство биотоплива и биопродуктов из этих новых культур», — сказал Виджай Сингх, руководитель группы CABBI в исследовании, заместитель директора CABBI по науке и технологиям, выдающийся профессор сельскохозяйственной и биологической инженерии (ABE) и исполнительный директор лаборатории комплексных биотехнологий (IBRL) в Иллинойсе.

В рамках исследования исследователи CABBI продемонстрировали промышленную жизнеспособность метода гидротермальной предварительной обработки, при котором для деструкции сухого растительного вещества и подготовки его к биопереработке используется горячая вода или насыщенный пар.

Для этого метода гидротермальной предварительной обработки требуются только горячая вода, ферменты, мочевина и генетически модифицированные микробы для преобразования лигноцеллюлозного сырья в биоэтанол, что может сделать его идеальным для коммерциализации в будущем.

В дополнение к работе CABBI над гидротермальной предварительной обработкой исследователи GLBRC изучили аммиачную предварительную обработку, а исследователи JBEI — предварительную обработку ионной жидкостью. Все проверенные методы предварительной обработки оказались промышленно жизнеспособными.

«Достижение коммерчески жизнеспособных титров этанола с помощью методов предварительной обработки на основе аммиака, гидротермальной и ионной жидкости без этапов промывки и детоксикации после предварительной обработки имеет отличный потенциал для завода по производству биотоплива второго поколения», — сказал Нарендра Найк Дешаватх, ведущий автор исследования и постдок CABBI в лаборатории Сингха.

Использование компонентов сельскохозяйственного сырья, таких как лигноцеллюлоза из масличного тростника, для преобразования в биотопливо имеет большой потенциал для поддержки экономики США.

Методы предварительной обработки, изученные CABBI, JBEI и GLBRC в этом исследовании, позволяют осуществлять высокоэффективное и экономичное производство топлива в промышленных масштабах, что может помочь удовлетворить наши транспортные потребности при одновременном снижении зависимости от иностранной нефти.

Предоставлено Университетом Иллинойса в Урбане-Шампейне.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте