Теоретический выход биоводорода с использованием новой технологии составляет до 73 кубометров из 1 т соломы.
Казань, 16 июл - ИА Neftegaz.RU. Исследователи двух университетов из Казани - Казанского государственного аграрного университета (КазГАУ) и Казанского национального исследовательского технологического университета (КНИТУ) - достигли значительных успехов в разработке экономически выгодного и экологически чистого способа производства биоводорода.
Об этом сообщила пресс-служба КазГАУ.
Биоводород считается одним из самых перспективных альтернативных источников энергии.
Ученые предложили использовать солому в качестве сырья для получения
биоводорода, т.к. это материал широко доступен и недорог.
Ключевым фактором успешности разработанной технологии является оптимизация процесса предварительной обработки соломы перед ферментацией.
Эффективная предварительная обработка позволяет максимально использовать потенциал растительных отходов для производства биоводорода и снизить негативное воздействие на окружающую среду, отметил старший преподаватель кафедры машин и оборудования в агробизнесе КазГАУ И. Гайфуллин.
Исследователи провели серию экспериментов, чтобы изучить влияние различных методов предварительной обработки соломы на эффективность последующей ферментации и выход биоводорода.
В результате была разработана двухстадийная технология, которая включает паровзрывную обработку соломы при температурах 165-210C, за которой следует кислотный или ферментативный гидролиз.
Паровзрывная обработка может изменить структуру лигноцеллюлозного комплекса соломы, увеличивая доступность целлюлозы и гемицеллюлозы для ферментативного гидролиза.
В процессе гидролиза полисахариды разлагаются на простые сахара, которые бактерии могут использовать для производства молекулярного водорода.
Для ферментации соломы использовались два штамма бактерий - Clostridium butyricum и Enterobacter cloacae, известные своей способностью производить водород.
Оптимальные параметры ферментации для каждого штамма были определены экспериментально и обеспечивают максимальный выход целевого продукта:
- Clostridium butyricum достиг наилучший выход водорода (73 мл/г субстрата) на кислотных гидролизатах соломы, обработанной при 165C, при концентрации субстрата 2%, температуре ферментации 37C и pH 6.
- Enterobacter cloacae продуцировал максимальное количество водорода (50 мл/г субстрата) на ферментативных гидролизатах соломы, полученных после паровзрывной обработки при 210C, при концентрации субстрата 2%, температуре ферментации 36C и pH 6.
Теоретический выход биоводорода с использованием данной технологии составляет до 73 кубометров из 1 т соломы для штамма Clostridium butyricum и до 50 кубометров для штамма Enterobacter cloacae.
При этом себестоимость производства биоводорода из соломы может быть значительно ниже, чем при использовании традиционных пищевых видов сырья, таких как глюкоза или сахароза.
Промышленное применение данной технологии поможет сократить зависимость от
ископаемых видов топлива и решить проблему утилизации сельскохозяйственных отходов, что снизит воздействие на окружающую среду.
Результаты исследования опубликованы в журнале Вестник Казанского государственного аграрного университета.
Дальнейшие исследования будут направлены на масштабирование технологии и оптимизацию процессов предварительной обработки и ферментации с целью повышения экономической эффективности производства биоводорода из растительных отходов.
