БИОМАССА Как источник энергии

СУБСТРАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛА

Как известно, в присутствии кислорода сахара разлагаются под дей­ствием микроорганизмов на диоксид углерода и воду. Однако неко­торые микроорганизмы способны расщеплять органические соединения, в частности сахара, в отсутствие кислорода, при этом в качестве побоч­ного продукта образуется этанол, а не вода. Микроорганизмы, ответ­ственные за образование этанола, являются факультативными, т. е. они могут расти в присутствии кислорода или без него. Если при фермента­ции поступает достаточное количество воздуха, то анаэробный процесс становится более эффективным аэробным (цикл Кребса) и производство этанола прекращается. Ранее образовавшийся этанол может быть ис­пользован (гликолитический метод) и окислен до диоксида углерода. Таким образом, этанол образуется только тогда, когда параметры ро­ста микроорганизмов не могут обеспечить окислительный обмен. При этом факультативные микроорганизмы используются менее эффективно и этанол является продуктом отходов.

В качестве субстрата для производства этанола методом анаэробной ферментации может быть использована любая сельскохозяйственная культура с высоким содержанием крахмала или Сахаров (кукуруза, кар­тофель, сахарная свекла, зерно) или целлюлозные материалы (древеси­на, солома, бумага, отходы лесозаготовительной промышленности) и навоз.

Сахара в сельскохозяйственных продуктах содержатся в виде либо димеров гексозных Сахаров (сахароза или глюкоза-фруктоза, в сахарном тростнике и сахарной свекле), либо крахмала (полимер глюкозы), полу­чаемого из кукурузы, картофеля и зерна. Поскольку при использовании в качестве жидкого топлива этанола, а в качестве газообразного метана и водорода одних сельскохозяйственных ресурсов страны недостаточно для одновременного удовлетворения потребностей как в энергии, так и в пищевых продуктах [3, 4], изучалась возможность использования других источников ферментирующихся Сахаров или не содержащих Са­харов субстратов.

Несомненно, что самым мощным источником углеводов, из которых может быть получен этанол, являются целлюлозные материалы. Так, древесина содержит целлюлозу (полимер глюкозы), гемицеллюлозу (смешанные гексозы и пентозы) и ксилан (полимер ксилозы), которые при правильной предварительной обработке могут оказаться субстра­том для производства этанола ферментацией. Источником ферменти­рующихся Сахаров для производства этанола могут быть также целлю - лозосодержащие отходы, такие, как солома, шелуха риса, обрезки де­ревьев и бумага [7]. Для производства этанола могут быть использо­ваны отходы производства пищевых продуктов, в частности молочная сыворотка-отход сыроваренной промышленности [8].