Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика. Монография - Евгений Панцхава

Новый фотокаталитический процесс позволит получать значительно больше этанола, метанола и метана, чем это возможно с существующими сегодня аналогичными технологиями. Полученное топливо может быть направлено для централизованного теплоснабжения в многоквартирных домах, а также для использования в самолетах.

В 2009 году компания Arizona Public Service получила средства в размере 70,5 млн. долларов США для финансирования проекта преобразования выбросов углекислого газа от угольной электростанции в биотопливо с использованием водорослей.

Другой компанией, специализирующейся на создании авиационного биологического топлива, является LanzaTech. Компания использует биологические процессы для извлечения дымовых газов от металлургических, нефтеперерабатывающих заводов и предприятий других отраслей химической промышленности, и последующего преобразования их в биотопливо, пригодное для использования в авиалайнерах.

Кстати, технологии утилизации парниковых газов от энергоемких отраслей могут оказаться полезными не только для авиакомпаний, но и для развивающихся стран, которые стремятся обуздать продолжающийся рост выбросов.

Ученые MIT модифицировали клетки дрожжей для получения более эффективного биотоплива [4-17].

Массачусетский технологический институт объявил о результатах работ по генной модификации обычных дрожжей для изготовления тяжелого алкоголя – изобутанола.

Дрожжи обычно создают изобутанол в небольших количествах в клетки – в митохондрии и цитоплазме. Изменив дрожжевые микроорганизмы на клеточном уровне так, чтобы производство алкоголя происходило исключительно в митохондриях, ученые смогли увеличить количество выхода этого химического вещества аж на 260 процентов. Кроме того, они смогли добиться увеличения содержания изопентанола на 370 процентов и двуметил-бутанола на 500 процентов.

Ученые разрабатывают новый метод преобразования метана в жидкое дизельное топливо [4-17]..

Национальная лаборатория по возобновляемой энергетике (NREL) Департамента энергетики США будет способствовать разработке микробов, которые преобразуют метан, содержащийся в природном газе, в жидкое дизельное топливо. Количество природного газа, выпускаемого нефтяными скважинами во всем мире, огромно, и составляет примерно одну треть от ежегодного объема нефти, которая используется на предприятиях Соединенных Штатов. При этом каждая молекула метана, выбрасываемого в атмосферу, по причиняемому вреду окружающей среде эквивалентна 12-ти молекулам диоксида углерода.

Рис. 4–4. Клетки бактерий, перерабатывающие метан в дизельное топливо.

По мнению ученых из консорциума, образованного университетом Вашингтона, NREL и компаний Johnson Matthey и Lanza Tech, если сбрасываемый в атмосферу газ превратить в жидкость, то его можно будет транспортировать вместе с нефтью на НПЗ, где его можно будет конвертировать в дизельное топливо для грузовых и легковых автомобилей или даже топливо для реактивных двигателей. Для этого они предложили разработать микроб, который будет поглощать метан из газа. Это предложение поддержало Агентство перспективных исследований в энергетике (ARPA-E), выделив грант в размере 4,8 миллиона долларов США на проведение необходимых работ.

Как сообщается, работа ученых из университета Вашингтона сосредоточена на генетической модификации микробов. Лаборатория NREL будет отвечать за разработку более эффективных процессов брожения и извлечения липидов из микроорганизмов, а также проводить анализ экономического потенциала новой технологии. Третий партнер, компания Johnson Matthey из Великобритании, будет производить катализаторы, которые превращают липиды в метановое топливо. И, наконец, компания Lanza Tech из Иллинойса, пионер в области технологий преобразования отходов в топливо, подписала контракт на проведение лабораторного тестирования технологии и в случае его успеха на коммерциализацию и запуск в промышленное производство.

Ученые будут использовать свой опыт в области производства биотоплива и липидов из морских водорослей для разработки технологии, основанной на новом сырье – природном газе. Они начнут с микроорганизмов, которые для своего естественного роста используют метан, и которые имеют природную способность выделять из него липиды. Однако, для того, чтобы микроорганизмы смогли производить достаточно липидов, их нужно модифицировать с помощью генной инженерии. Конечный продукт деятельности микроорганизмов представляет собой промежуточное топливо, которое подлежит переработке в дизельное или реактивное топливо, или же может быть использовано в качестве источника питания для оборудования или источника тепла для обогрева зданий.

Прорыв в производстве биотоплива: выявлены ферменты для повышения сахара галактана[4-17]..

Исследователи от Министерства энергетики (DOE) недавно идентифицировали ферменты, способные существенно повысить количество сахара галактана, который присутствует в клеточных стенках растений. Галактан представляет собой один из видов галактозы, 6-углеродную сахарозу, которая легко ферментируется в этанол с использованием дрожжей. Это давно известное в научном мире вещество представляет особый интерес для исследователей, которые разрабатывают технологии производства биотоплива из «целлюлозной биомассы».

Новая городская система генерирует энергию, очищая сточные воды Парижа[4-17].

На днях парижская компания Ennesys, производитель энергетический систем, и американская компания по уборке водорослей OriginOil представили новый городской демонстрационный проект для городка Ла Дефане, что недалеко от Парижа. В этой инновационной системе используются морские водоросли, которые будут не только вырабатывать электричество, но и фильтровать сточные воды для смыва в унитазах здания или полива растений.

Растительно-микробные топливные элементы генерирует электроэнергию из живых растений [4-17].

Согласно оценкам, водно-болотные угодья составляют около шести процентов поверхности Земли, и новая технология создания растительно-микробных топливных элементов, разработанная в нидерландском НИИ Вагенингена, смогла бы превратить эти районы в жизнеспособные источники возобновляемой энергии. Разработчики считают, что их технология может быть использована не только для обеспечения электроэнергией отдаленных районов, но и для генерации электричества на зеленых крышах домов.

В отличие от обычных микробных элементов, которые вырабатывают биогаз путем анаэробного сбраживания или ферментации “мертвой” биомассы, растительно-микробные топливные элементы генерируют электричество, но при этом растения остаются живыми и продолжают расти. Важно отметить, что система не влияет на рост растений и не приносит вреда окружающей среде.

Система работает за счет использования органического материала, который образуется в результате фотосинтеза, но который не может быть использован растением и выводится через корни. Естественные бактерии вокруг корней расщепляют эти органические остатки, высвобождая электроны. Разместив электроды непосредственно около бактерий, исследователи из университета Вагенингена получили топливно-микробный элемент, который генерирует энергию.

В настоящее время созданный ими опытный образец растительно-микробного топливного элемента может генерировать только 0,4 Ватта электричества на квадратный метр выращиваемых растений. Однако, исследователи утверждают, что он гораздо эффективнее, чем топливные элементы на основе брожения биомассы. В будущем система сможет генерировать до 3,2 Ватта на квадратный метр – это значит, что зеленая крыша площадью 100 квадратных метров полностью обеспечит дом электроэнергией при среднем потреблении 2800 кВт*ч в год.

Технология еще нуждается в совершенствовании, но несмотря на это, растительно-микробные топливные элементы уже могут конкурировать по рентабельности и экономичности с солнечными батареями в отдаленных районах. Ученые провели первые испытания системы и открыли компанию под названием Plante, в рамках деятельности которой они планируют довести технологию до коммерциализации и выпустить первые готовые продукты уже в следующем году.

Новый процесс позволяет получить дизельное топливо напрямую из сахара[4-17].

Исследователи из института энергетических биологических наук (EBI) разработали процесс производства биотоплива из возобновляемых источников, таких как сахар и крахмал, который может быть коммерциализован всего через пять – десять лет. Несмотря на то, что получаемое топливо дороже, чем нефть, оно выделяет больше энергии на галлон, чем этанол. Более того, по словам ученых, производство биотоплива по новой технологии будет способствовать сокращению выбросов парниковых газов от транспорта.