БИОМАССА Как источник энергии
Сахар
Количество производимого спирта пропорционально количеству добавленного сахара. Следовательно, желательна высокая концентрация сахара [36]. Однако при очень высоких концентрациях сахара происходит игибирование процесса вследствие повышенного осмотического давления. Вместе с тем очень низкое содержание сахара, как это может иметь место при непрерывной ферментации, ведет к снижению интенсивности производства этанола. Таким образом, в каждом отдельном случае необходимо установить оптимальную концентрацию глюкозы или эквивалентного количества другого сахара.
Концентрация различных Сахаров в процессе ферментации смешанного субстрата может влиять на метаболизм микроорганизмов. Так, например, если в смеси Сахаров присутствует глюкоза, то некоторые микробы вначале будут разлагать глюкозу, что приведет к репрессии или блокированию метаболизма других Сахаров (катаболитная репрессия). Метаболизм мальтозы и других Сахаров, полученных путем гидролиза крахмала, может начаться, например, только после полного расщепления глюкозы. Такая метаболическая последовательность практически не влияет на периодическую ферментацию [15, 24], но может привести к снижению эффективности производства этанола при непрерывной ферментации, поскольку один вид сахара в сырье может ингибировать или подавлять метаболизм другого вида сахара.
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.
