БИОМАССА Как источник энергии
Основные принципы получения этанола ферментацией
Д. МаннекеХ)
В течение длительного времени этанол получали путем переработки продуктов сельского хозяйства. Лишь в середине XX столетия было освоено производство синтетического этанола из нефти. Однако уже в 70-х годах в связи с истощением нефтяных ресурсов возникла необходимость вплотную заняться изучением возможностей производства топливного этанола из биомассы, чтобы исключить зависимость страны от импортной нефти.
К этому времени в области изучения механизма ферментации были достигнуты значительные успехи. Однако технология промышленного производства этанола ферментацией практически отсутствовала.
Для того чтобы производство этанола ферментацией биомассы было эффективным, необходимо иметь представление о биохимическом механизме превращения биомассы в этанол. Только в этом случае можно целенаправленно влиять на параметры ферментации, поддерживать оптимальный режим производства этанола, обеспечить максимальную конверсию субстрата в этанол, а также понизить стоимость его производства.
Комплекс по производству этанола, где полностью используется сырье (например, пшеничные зерна (рис. 4)), может дать положительный энергетический эффект. Такой комплекс включает установку для пронзвод- Ства этанола и промышленного типа хозяйство для откормки рогатого скота. В энергетическом балансе учитывается энергия, расходуемая на выращивание пшеницы, и энергия для производства пара.
Микроорганизмы, ответственные за производство этанола ферментацией, являются факультативными, так как они могут развиваться как при наличии кислорода, так и без него. В присутствии кислорода из начального субстрата образуется больше клеточной массы (в 5-10 раз больше, чем в анаэробных условиях), и скорость роста ее увеличивается. Другими словами, аэрацией можно увеличить выход клеточной массы и интенсивность процесса.
Для составления энергетического баланса необходимо точно определить границы рассматриваемой системы. Энергетический к. п.д. может быть использован для оценки к. п.д. различных систем по переработке биомассы. Однако в тех случаях, когда процесс переработки биомассы включает стадии производства энергии (например, водяного пара или электроэнергии), более полезным будет сравнение термодинамических к. п. д., поскольку последний дает возможность установить, какая из систем для производства работы (энергии) лучше по сравнению с идеальной.