Микробный синтез на основе целлюлозы: белок и другие ценные продукты - Лобанок А.Г.
ISBN 5-343-00283-8
Скачать (прямая ссылка):
В США после 2-летнего изучения способов получения энергии пришли к выводу, что к 2000 г. 20% производства энергии будут получать за счет древесины и других видов растительного сырья. Наиболее целесообразно, считают эксперты, использование для получения этанола лигноцеллюлозных материалов и отходов сельского и лесного хозяйства. Процессы делигнифика-ции и осахаривания, предшествующие получению этанола и
201
органических кислот, пока малоэффективны, поэтому широкомасштабное получение этих продуктов еще экономически не выгодно (Vaara, J 985).
В связи с этим внимание исследователей сосредоточено на разработке способов делигнификации целлюлозосодержащих растительных субстратов. Особое внимание уделяется способу обработки древесины острым паром с последующим резким снижением давления. Такая обработка позволяет получить свободную целлюлозу, пентозаны и лигнин (Khan, 1984). Свободный от примесей лигнин обладает высокой реакционной способностью, низкой молекулярной массой и является источником получения различных химических веществ, например полимеров (Jotech, J986). Деградация лигноцеллюлоз высокоэффективными микроорганизмами позволит рационально использовать целлюлозосодержащие источники. Сейчас стоимость биотоплива из растительных материалов может быть определена с точностью до 35%, поэтому окончательно дать оценку процессу с точки зрения его экономичности пока не представляется возможным (Douglas, 1985). Проводимые исследования в конечном счете направлены на удешевление технологии получения биотоплива из целлюлозосодержащих субстратов.
Глава 8
БИОКОНВЕРСИЯ БИОМАССЫ И ОТХОДОВ В МЕТАН И ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ
Запасы природных источников энергии: нефти, газа, угля и торфа ощутимо истощаются. Рост потребности в энергии, с одной стороны, и уменьшение ресурсов ископаемого топлива — с другой, побуждают ученых всех стран активнее вести поиск новых источников энергии. Одним из возможных путей решения энергетической проблемы на длительный период является превращение возобновляющихся источников органического вещества, таких, как отходы и биомасса, в продукты, которые могут быть использованы в качестве топлива.
Успехи современной науки и практическая деятельность человека свидетельствуют о том, что реальным источником дополнительной энергии может стать биологический метан. Он образуется в результате разложения в анаэробных условиях биомассы, основная часть которой состоит из целлюлозы. В природе интенсивное образование метана постоянно происходит в плохо аэрируемых условиях: в иле рек, озер, лиманов, в болотах, в местах скопления различных органических отходов. Подсчитано, что из 1 кг сухих органических веществ образуется 200—600 л биогаза (метан +-углекислый газ), содержащего до 60—85% чистого метана (Панцхава, 1978).
Основными положениями Энергетической программы СССР предусмотрено на первом этапе ее реализации создать материально-техническую базу для широкого применения нетрадиционных источников энергии, в том числе биомассы. Особенно важное значение утилизация биомассы имеет в сельском хозяйстве, где на различные технологические нужды ежегодно расходуется большое количество топлива и непрерывно растут потребности в удобрениях. При анаэробной ферментации отходов и биомассы наряду с биогазом получают остаток органического вещества, представляющий собой обеззараженное, лишенное запаха удобрение более высокого качества, чем обычный навоз.
В нашей стране в 1990 г. планируется построить несколько сотен комплексов по откорму свиней и крупного рогатого скота. В связи с этим проблема реализации отходов становится очень острой. Утилизация их позволила бы получать миллиарды кубометров биогаза и миллионы тонн ценного удобрения. Кроме того, возможно получение значительного количества энергии в результате утилизации городских отходов. В Советском Союзе оно ежегодно может составлять около 2 млрд м3. В соответствии с
203
Таблица 37. Теплотворная способность различных видов топлива (Паицхава, Березин, 1986)
Топливо Количество Теплотворная Топливо Количество Теплотворная
способность, способность,
ккал ккал
Биогаз 1 м3 5000 Уголь 1 кг 8000
Керосин 1 л 9100 Древесина » 4700
Бутан 1 кг 10900 Навоз (брикеты) » 2100
принятой Энергетической программой на длительный период в СССР особое значение придается предотвращению загрязнения окружающей среды, интенсификации сельского хозяйства п>тем применения более эффективных и дешевых удобрений. Все вышеприведенное свидетельствует о необходимости интенсификации теоретических и практических исследовании для решения проблемы биоконверсии биомассы и отходов в метан и органические удобрения.
Приоритет в создании и развитии теории биологического метана в глобальных масштабах принадлежит ученым Омелянско-му и Кузнецову. Эта теория открывает широкие перспективы в плане направленного биосинтеза метана в недрах или в локальных искусственных емкостях. Омелянский считал, что выделение метана связано не только с термокатализом или вулканической деятельностью. Этот процесс очень широко распространен в природе — метан выделяется при анаэробном разложении органических веществ. Считается, что 80% атмосферного метана имеет современное биологическое происхождение, а 20% образовалось более 50 тыс. лет назад (цит. по Беляеву, 1979).
