БИОМАССА Как источник энергии

Производства топливного этанола

В настоящее время нет единого мнения относительно целесообразности производства топливного этанола ферментацией. Более того, до сих пор продолжаются дебаты по поводу возможного сопоставления стоимости энергии, содержащейся в этаноле, со стоимостью энергии, затра­ченной на его производство [3, 4]. Однако помимо этих проблем суще­ствуют проблемы технического характера, связанные с производством этанола. Одна из них заключается в процессе отгонки этанола. Для то­го чтобы этанол был конкурентоспособен по стоимости с бензином, для его производства необходимо доступное дешевое сырье и эффективный процесс переработки субстрата в этанол. На сегодняшний день таким эффективным способом переработки является только дрожжевая фер­ментация. Поэтому все усилия должны быть сосредоточены на совер­шенствовании биохимического способа переработки субстрата. В про­цессе бактериальной ферментации этанол является одним из многих конечных продуктов, и его общий выход значительно снижается, если углеродсодержащий субстрат расходуется на образование различных кислот, спиртов и диоксида углерода. Биохимический механизм обме­на, с помощью которого производятся эти отходящие продукты, ре­гулируется генетически и физиологически, и понимание этого меха­низма позволит изменять соотношения конечных продуктов [18]. Если эксперименты окажутся успешными, то можно будет разработать доста­точно эффективные системы ферментации при высоких температурах. Кроме того, необходимо для каждого субстрата, предназначенного для ферментации в этанол, выбрать наилучшую микробную культуру. Так, Saccharomyces cerevisiae оказывается эффективной для фермента­ции сахарозы или глюкозы, но совершенно бесполезна для молоч - нокислотной ферментации.

Многие промышленные процессы могут быть использованы для переработки более чем одного субстрата, т. е. картофеля, кукурузы и хлебных злаков вместе взятых. Однако влияние смешанных субстра­тов на производство этанола пока не ясно. Возможно, что большая эф­фективность может быть достигнута именно за счет применения сме­шанных, а не чистых дрожжевых культур. До сих пор остается не­известным, допустимо или нет использование в качестве сырья сельско­хозяйственных продуктов, загрязненных афлатоксинами или пестицида­ми, поскольку эти загрязнители могут оказывать отрицательное действие на образование протеина одноклеточных микроорганизмов и тем самым ограничивать их использование. Кроме того, токсины мо­гут ингибировать кинетику превращения сахара в этанол.

Процесс отгонки этанола, по-видимому, может быть улучшен либо путем создания культуры, способной расти в растворах с высоким со­держанием этанола, либо путем совершенствования химической техно­логии производства этанола. Вероятно, предпочтение следует отдать второму пути, тем более что в этом направлении уже сделан реши­тельный шаг - вакуумная перегонка этанола. Не исключено, что сочета­ние вакуумной перегонки и ферментации с участием клеток, лишенных подвижности, позволит значительно уменьшить стоимость отгонки эта­нола. Стоимость извлечения этанола может быть также снижена за счет усовершенствования сольвентной экстракции.