В тематическом обзоре рассмотрен зарубежный опыт в области производства биотоплива. В него включены материалы из электронных ресурсов с открытым доступом.
С полными текстами статей можно ознакомиться в зале информационно-справочной службы, комната 613, и в читальном зале периодических изданий, комната 614. Телефон для справок +375 17 226 61 88.
Bio-oil production from multi-waste biomass co-pyrolysis using analytical Py-GC/MS [Electronic resource] / S. Mariyam [et al.] // Energies. – 2022. – Vol. 15, iss. 19. – Article number: 7409. – Режим доступа: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/19/7409/html. – Дата доступа: 22.01.2023.
Переведенное заглавие: Получение бионефти способом совместного пиролиза биомассы и проведение анализа с использованием пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрии.
Развитие биоэнергетики предполагает более широкое внедрение процесса получения энергии из различных видов топлива. Перспективным направлением является переработка биомассы. Отходы биомассы требуют эффективных и экологически чистых технологий обращения с ними. Одним из таких методов обращения является пиролиз. Быстрый пиролиз происходит при высоких скоростях нагрева (10–100°C/с), дает высокий процент выхода бионефти и является наиболее широко используемой технологией в области производства биотоплива. Выполнено сравнение влияния пиролиза на поведение биомассы при термической деструкции и состав бионефти между одиночной, бинарной и тройной сырьевой смесью. С этой целью проведен термогравиметрический анализ (TGA). Его осуществляли, постоянно повышая температуру на 30°C/мин, начиная от комнатной температуры и до температуры 850°C. Для быстрого пиролиза при температуре 500°C со скоростью нагрева 10°C/с использовали пиролизер Pyroprobe®, а содержание летучих веществ было определено количественно при помощи газовой хромато-масс-спектрометрии. Термогравиметрический анализ показал три основные стадии разложения – обезвоживание, удаление летучих веществ и коксовый остаток. Компоненты бионефти широко идентифицируются как альдегиды, амины, алифатические, ароматические соединения, спирты, фураны, кетоны и кислоты. Три продукта пиролиза из одной биомассы имели четыре общих соединения, уксусную кислоту и кетоновые группы (уксусная кислота, 2-пропанон, 1-гидрокси-, бензилметилкетон и 1,2-циклопентандион).
Бионефть, синтезированная из такого сырья, обладает большим потенциалом для производства летучих веществ, дизельного топлива и бензина с атомами углерода в диапазоне от C2 до C33.
Enhancing biofuels production by engineering the actin cytoskeleton in Saccharomyces cerevisiae [Electronic resource] / H. Liu [et al.] // Nature Communications. – 2022. – Vol. 13, iss. 1. – Article number: 1886. – Режим доступа: https://www.nature.com/articles/s41467-022-29560-6. – Дата доступа: 22.01.2023.
Переведенное заглавие: Повышение производства биотоплива путем модификации актинового цитоскелета у Saccharomyces cerevisiae.
Дрожжи Saccharomyces cerevisiae широко используются в качестве клеточной фабрики для производства биотоплива. Однако токсичность продукта препятствует развитию данной технологии. Спроектирован актиновый цитоскелет S. cerevisiae, как для увеличения роста клеток, так и для выработки н-бутанола и среднецепочечных жирных кислот. Извитость актинового скелета регулируется при помощи автономного двунаправленного формирователя сигнала на основе промотора, реагирующего на н-бутанол, у дрожжей. Индекс бутонизации увеличивается на 14,0%, что приводит к высокой линейной плотности н-бутанола – 1674,3 мг л−1. Кроме того, плотность актиновых пятен точно настраивается при помощи автономного двунаправленного формирователя сигналов на основе промотора, реагирующего на среднецепочечные жирные кислоты. Внутриклеточный рН стабилизируется на уровне 6,4, что дает самый высокий вес среднецепочечных жирных кислот – 692,3 мг л−1 в среде с пептон-декстрозой дрожжевого экстракта.
Разработка актинового цитоскелета S. cerevisiae дает возможность эффективно снижать токсичность биотоплива и увеличить его производство.
Hydrothermal co-liquefaction of biomass and plastic wastes into biofuel: study on catalyst property, product distribution and synergistic effects [Electronic resource] / S. Mukundan [et al.] // Fuel Processing Technology. – 2022. – Vol. 238. – Article number: 107523. – Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378382022003630. – Дата доступа: 22.01.2023.
Переведенное заглавие: Гидротермальное сжижение биомассы и пластиковых отходов для получения биотоплива: исследование свойств катализатора, распределение продукта, синергетический эффект.
Описан эффективный способ превращения биомассы в бионефть высокого качества посредством процесса каталитического гидротермального сжижения (HTL) с систематически замещаемыми пластиковыми отходами, с большим количеством водорода «полипропилен (PP)» и использованием оксида металла на основе оксида алюминия (Mo, Ni, W и Nb) в качестве катализатора. HTL-обработка биомассы и полипропилена (0–75 мас.%) исследована как в субкритических, так и в сверхкритических водных условиях. Синергетический эффект между полипропиленом и биомассой наблюдался даже в докритических условиях (97,6% синергии при 340 °C при соотношении 25% полипропилена к биомассе), в то время как эффективное разжижение полипропилена наблюдалось только в сверхкритических условиях. Отмечено, что оптимальная температура и замещение полипропилена составляют 420°C и 25% соответственно, с выходом биомасла 46,5%, высокой дезоксигенизацией (65,1%) и извлечением углерода (78,9%) при использовании Nb/Al2O3 в качестве катализатора. Произведен углубленный анализ физико-химических свойств и распределения бионефтяного продукта по отношению к каждому катализатору и соотношению замещения полипропилена/биомассы. Катализатор Nb/Al2O3 показал отличную способностью к вторичной переработке до 10 циклов.
Полученная бионефтяная смесь из-за низкого содержания кислорода очень перспективна для переработки в прекурсоры для химических веществ и транспортного биотоплива.
Karthikeyan, B. Fusion of vermicompost and sewage sludge as dark fermentative biocatalyst for biohydrogen production: a kinetic study [Electronic resource] / B. Karthikeyan, V. Gokuladoss // Energies. – 2022. – Vol. 15, iss. 19. – Article number: 6917. – Режим доступа: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/19/6917. – Дата доступа: 22.01.2023.
Переведенное заглавие: Совместное использование биогумуса и осадка сточных вод в качестве «темного» ферментативного биокатализатора для производства биоводорода: кинетическое исследование.
Исследована синергия между биогумусом и анаэробным осадком сточных вод (AS) в качестве инокулята для производства биоводорода с использованием пищевых отходов в качестве субстрата. Эксперименты были разработаны и проведены в два этапа. На первом этапе вермикомпост (VC) использовали в качестве инокулята, а пищевые отходы – в качестве субстрата при трех различных нормах загрузки: 10 г/л (VC1), 20 Г/л (VC2) и 30 г/л (VC3). На втором этапе инокуляты были объединены в пропорции 50% (VC+AS). Исследование показало, что эффективное производство биоводорода составляет 20 ГВ/л при соотношении смеси биогумуса и анаэробного ила 50:50. Между объединенными инокулятами наблюдалась эффективная синергия, которая индуцирует более эффективный метаболический путь для усиления выработки водорода. Выработка H2 составила 33 мл/г (VC 1), 48 мл/г (VS 2), 35 мл/gVS (VC3), 46 мл/gVS (AS) и 50 мл/г (VC+AS). Предварительная термическая обработка (100–120°C) инокулята подавляет микроорганизмы, продуцирующие метан, и увеличивает количество микробов, продуцирующих водород. В дополнение к образованию водорода в жидкой фазе образуются различные метаболиты, такие как уксусная кислота (2,957 г/л), масляная кислота (4,286 г/л) и пропионовая кислота (2,123 г/л). Содержание энергии составило 257 Дж/день.
Использование биогумуса и осадка сточных вод в качестве «темного» ферментативного биокатализатора пригодно для производства биоводорода.
Pretreatment of corncob with green deep eutectic solvent to enhance cellulose accessibility for energy and fuel applications [Electronic resource] / S. Phromphithak [et al.] // Energy Reports. – 2022. – Vol. 8. – P. 579–585. – Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352484722013373. – Дата доступа: 22.01.2023.
Переведенное заглавие: Предварительная обработка кукурузных початков «зеленым» глубоким эвтектическим растворителем для повышения количества получаемой целлюлозы и для ее дальнейшего использования при производстве биоэнергетических ресурсов.
Кукурузные початки – это отходы сельскохозяйственного производства, которые можно использовать для производства биоэнергии. Однако способы и эффективность их переработки ограничены. Хлорид холина (ChCl) и глицерин считаются синтетическими глубокими эвтектическими растворителями (DESs), также известными как «зеленые» растворители. Эвтектические растворители фракционируют гемицеллюлозу и лигнин из сырой биомассы, за счет чего извлечение целлюлозы может быть улучшено. Исследована предварительная обработка кукурузных початков глубоким эвтектическим растворителем, приготовленным из ChCl и глицерина, при различных температурах реакции (60–150°C), времени выдержки (6–15 ч.) и молярных соотношениях ChCl и глицерина (1:0,5–4). Результаты показали, что гемицеллюлоза и лигнин были эффективно экстрагированы из сырого кукурузного початка, и, следовательно, содержание целлюлозы в оставшемся твердом остатке, известном как материал, обогащенный целлюлозой (CRM), может быть повышен на 140%. Температура реакции, время пребывания и присутствие ChCl в растворителе значительно влияли на предварительную обработку кукурузных початков. Увеличение температуры реакции и времени выдержки привело к более высокому содержанию целлюлозы в материале, обогащенном целлюлозой, и увеличению количества извлеченной гемицеллюлозы и лигнина из сырого кукурузного початка. Без использования растворителя содержание целлюлозы в CRM-материалах и извлечение гемицеллюлозы и лигнина из образца были заметно снижены. Оптимальные условия: температура в 150°C, 12-часовая выдержка и молярное соотношение ChCl к глицерину в соотношении 1:4 могут быть использованы для повышения количества целлюлозы в материалах, обогащенных целлюлозой более чем на 150%.
Данные материалы с улучшенными лигноцеллюлозными свойствами могут быть использованы в качестве сырья для производства альтернативных источников топлива и энергии.