БИОМАССА Как источник энергии

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МОРСКИХ РАСТЕНИЙ [8-14]

Неорганические соединения. Морские растения содержат около 50-89% воды в виде растворов солей и связанных в коллоидной структуре ве­ществ. Общее содержание воды в различных видах растений колеблется в довольно широких пределах и зависит от времени года, географиче­ского района, а также возраста и состояния растения. Наибольшее ко­личество (до 89%) воды содержится в крупных бурых водорослях, около 80%-в малых бурых и зеленых водорослях и около 70%-в красных во­дорослях. В морских семенных растениях, особенно в таласии (Thalassia), содержание воды составляет всего лишь 50-55%. Вообще го­воря, в простейших листовидных культурах содержится более 80% во­ды, в то время как в кустообразных и листиковых видах менее 80%.

Кроме воды общим показателем содержания неорганических ве­ществ в морских растениях является зола. Зола морских растений, как правило, содержит щелочные металлы и соли (хлориды, сульфаты, фос­фаты, карбонаты и силикаты). Обычно содержание золы в растениях со­ставляет около 5% на сухую массу, причем 4% золы растворимы в воде.

Основными неорганическими элементами, входящими в состав ра­стений являются бром, кальций, иод, железо, магний, фосфор, калий, кремний и сера (табл. 4). Особенно важное значение имеет содержание в растениях серы: в морских водорослях содержится серы больше (0,5-1,0% сухой массы), чем в любых других живых организмах, за ис­ключением бактерий, связывающих серу.

Более 90% азота в морских растениях встречается в составе протеи­на, а остальная часть-в составе нитратов, нитритов и аммиака, причем от 1/2 до 2/3 протеина и практически весь неорганический азот ра-

Таблица 4. Содержание химических соединений в морских водорослях

Вид растения Химические соединения, % иа сухую беззольную массу

--------------------------------------------------------------------------------------

Na20

K20

MgO

CaO

SO3

P2O5

Cr

Fe203

Si02

Laminaria digitata

18,3

25,9

6,7

8,7

11,3

2,8

28,5

0,4

Laminaria saccharina

18,3

24,6

5,8

9,6

12,9

2,7

24,9

0,4

0,7

Macrocystis pyriferia

13,75

34,0

3,6

6,7

6,4

1,7

33,7

0,4

Condrus species

18,7

17,3

1,4

7,2

41,2

13,0

Fucus serratus

23,3

8,7

9,7

14,6

22,7

2,8

17,6

0,8

1,0

Fucus vesiculosus

20,4

12,0

8,8

14,0

25,2

3,0

15,0

2,7

4,5

Porphyra canaliculata

5,0

3,3

0,8

1,5

9,8

0,2

Iredia edulis

16,9

23,4

.20,5

25,2

13,0

1,0

Sargassum vulgare

4,7

4,2

3,7

57,8

18,9

1,0

1,8

2,7

5,8

Enteromorpha species

20,9

7,1

3,3

16,6

27,9

2,2

14,2

0,8

10,3

Створимы в воде. Средняя концентрация азота в морских растениях со­ставляет около 3% сухой массы. Наибольшее и наименьшее содержание азота соответственно в красных (3-7% сухой массы) и бурых (1,5-2%) водорослях; в зеленых водорослях оно около 3%. Содержание азота в водорослях, особенно бурых, зависит от географической широты и уменьшается по мере перемещения популяций от больших широт к малым.

Органические соединения. Содержание протеинов колеблется от 7,4 до 41,1% сухой массы [15]. При этом состав протеинов в различных частях растения неодинаков, но, по-видимому, не изменяется с возрастом ра­стения. В некоторых морских водорослях встречаются токсичные бел­ковые соединения, например 2-аминокаприловая кислота. Однако ами­нокислоты, содержащиеся в большинстве водорослей, являются по­лезными питательными веществами.

Был исследован целый ряд органических соединений, содержащихся в морских водорослях, в том числе линолевая и акриловая кислоты, сесквитерпены, терпеноидные лактоны, фенолы и производные хлоро­филла [16]. Особенно тщательно исследовались некоторые ком­плексные углеводы, имеющие практическое значение:

- альгиновая кислота-малорастворимый в воде полисахарид бурой водоросли, состоящий в основном из солей кальция и магния, смесей полимеров D-маннуроновой и L-глюкуроновой кислот. Натриевые соли этих полимеров называют алъгином;

- агар-комплексный полисахарид, который содержится главным образом в красных водорослях. Он подобен альгину и содержит ней­тральную гелеобразующую фракцию-агарозу и сульфированную геле - необразующую фракцию-агаропектин;

- ламинарины - содержатся главным образом в Laminaria, в состав которого входят полисахариды p-D-глюкозы по связям 1 :3. Известны как водорастворимые, так и водонерастворимые виды. Другие из этих так называемых фикоколлоидов включают фукоидин (содержащий L - фукозу), каррагеенан (комплексный галактин), иридофицин и фунорин (табл. 5).

Исследования углеводородов, содержащихся в Macrocystis pyriferia, с помощью методов жидкостной и газовой хроматографии [17] позво­лили установить в них наличие небольшого количества насыщенных (2-9 мкг/г сухой массы) и ненасыщенных (2-5 мкг/г сухой массы) угле­водородов. На долю неомыляющихся липидов приходилось около 0,1% сухой массы. Из ненасыщенных углеводородов (44-81%) преобладали 3, 6, 9, 12, 15, 18-генейкозангексен и 3, 6, 9, 12, 15-генейкозанпентен. Содер­жание сквалена (2, 6, 10, 15, 19, 23-гексаметил-2, 6, 10, 14, 18, 22-тетрако - зангексен) составляло до 7,4% общего содержания углеводородов. Из предельных углеводородов преобладает н-пентадекан, на долю которо­го приходилось 9-92% предельных углеводородов и до 15% общего со­держания углеводородов. В значительных количествах содержится так­же н-гептадекан. Алканы нормального строения С18-С22 и более тяжелые, чем С32, отсутствовали. В незагрязненных образцах отсут­ствовали многоядерные ароматические углеводороды. Аналогичные ре­зультаты были получены для Macrocystis и Eisenia [18]. Было установ­лено несколько более высокое содержание (0,5-1,5% сухой массы)

Таблица 5. Распространение ценных полисахаридов

Водоросли

Полисахарид

Ассоциированные кислота и производные

Бурые водоросли

Htminaria

Ламинарии

Альгиновая кислота

Фукоидин

Альгинат натрия

Альгин

Альгинат аммония

Macrocystis

»

Альгинат кальция

Sargassum

»

Альгинат хрома

Fucus

Фукоидин

Альгин

Красные водоросли

Gelidium

Агар

Агариновая кислота

Gracilaria

»

Агаринат натрия

Pterocladia

»

Агаринат калия

Ahnfeltia

»

Агаринат кальция

Агаринат магния

Gigartina

Карагеенан

Карагеенановая кислота

Chondrus

»

Карагеенат калия

Карагеенат кальция

Iridea

Иридофицин

Иридофициновая кислота

Иридофицинат натрия

Gloiopeltis

Фунорин

Неомыляющейся фракции, а также полициклических ароматических углеводородов, которые, по-видимому, содержались в незагрязненных образцах.

Потенциально важное значение имеют обнаруженные в значи­тельных количествах внеклеточные продукты морских водорослей. Так, было установлено [19], что содержание внеклеточного органического вещества может достигать 30% общего органического вещества в куль­турах морских видов Chlamydomonas. В некоторых сине-зеленых водо­рослях было обнаружено до 50% связанного азота в растворимой фор­ме, возможно в составе полипептидов [19]. Кроме того, оказалось, что водоросли образуют вне клеток большое количество гликолевой и ща­велевой кислот, а также полисахариды, составляющие до 25% общего содержания органических соединений. Во всех случаях вещества, обна­руженные в растворе, были характерны для здоровых клеток и не явля­лись продуктами распада.

БИОМАССА Как источник энергии

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

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.

Кислород

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.

Тепловой и энергетический к. п. д

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.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.