Исследователи Казанского государственного аграрного университета (Казанского ГАУ) и Казанского национального исследовательского технологического университета достигли значительных результатов в разработке экономически выгодного и экологически чистого способа производства биоводорода. Данный вид топлива является наиболее перспективным альтернативным источником энергии.
В качестве сырья для производства учёные предложили использовать солому – широко доступный и недорогой отход сельскохозяйственной деятельности. Ключевым фактором эффективности разработанной технологии является оптимизация процесса предварительной обработки соломы перед ферментацией. Кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры машин и оборудования в агробизнесе Казанского ГАУ Ильнур Гайфуллин, рассказал Национальному аграрному агентству, что выбор метода предварительной обработки зависит от ряда условий и параметров процесса, таких как тип биомассы, доступность оборудования и энергетические затраты. «На сегодняшний день не существует универсальной оптимальной технологии предварительной обработки субстрата. Её целью служит создание таких условий состава среды, при которых происходит подавление штаммов-потребителей водорода и стимулирование штаммов-продуцентов», - пояснил учёный.
Исследователи Казанского ГАУ провели серию экспериментов, в ходе которых изучили влияние различных методов предварительной обработки соломы на эффективность последующей ферментации и выход биоводорода. В результате была разработана двухстадийная технология, включающая паровзрывную обработку соломы при температурах 165-210°C с последующим кислотным или ферментативным гидролизом. Паровзрывная обработка позволяет разрушить структуру лигноцеллюлозного комплекса соломы, повышая доступность целлюлозы и гемицеллюлоз для ферментативного гидролиза. В ходе гидролиза происходит расщепление полисахаридов на простые сахара, которые затем могут быть использованы бактериями для синтеза молекулярного водорода. Для ферментации гидролизатов соломы исследователи использовали два штамма бактерий - Clostridium butyricum и Enterobacter cloacae, известных своей способностью продуцировать водород. Экспериментальным путём были определены оптимальные параметры ферментации для каждого штамма, обеспечивающие максимальный выход целевого продукта.
Теоретический выход биоводорода при использовании разработанной технологии составляет до 73 кубометров из 1 тонны соломы для штамма Clostridium butyricum и до 50 кубометров для штамма Enterobacter cloacae. При этом себестоимость производства биоводорода из соломы может быть значительно ниже по сравнению с использованием традиционного пищевого сырья, такого как глюкоза или сахароза.
Промышленное внедрение разработанной технологии позволит не только снизить зависимость от ископаемых видов топлива, но и решить проблему утилизации сельскохозяйственных отходов, уменьшив негативное воздействие на окружающую среду, отмечают в КазГАУ.
