Источник фото — rscf.ru
Одной из альтернатив «классическим» углеводородам является биотопливо, которое производится из растительного сырья, в том числе из культур микроскопических водорослей и цианобактерий. Микроорганизмы отличаются не только высокой скоростью роста и низкой требовательностью к среде для культивирования, но и способностью улавливать углекислый газ в процессе фотосинтеза, тем самым помогая снижать концентрацию CO2 в атмосфере.
Ученые из Объединенного института высоких температур РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова и РУДН провели эксперименты по получению биотоплива из культур Arthrospira platensis – свободно плавающих нитевидных цианобактерий, которые способны расти и развиваться в условиях высокой температуры и освещенности и, как следствие, встречаются преимущественно в тропических и субтропических озерах. Более ранние исследования показали, что на скорость роста Arthrospira platensis влияет концентрация углекислого газа, в которой происходит выращивание бактерии: чем выше концентрация, тем быстрее происходит рост. Поэтому авторы исследования поместили культуру Arthrospira platensis в биореактор объемом 90 литров, к которому была присоединена камера, подающая в среду углекислый газ в постоянной концентрации 8%.
Ученые выращивали цианобактерии в биореакторе, после чего удаляли из культуры всю воду и нагревали до 330 градусов Цельсия. Эти операции позволили получить из Arthrospira platensis жидкое биотопливо и биоуголь. Выход бионефти – доля исходной биомассы, преобразовавшейся в конечный продукт – составила около 14%. Затем авторы изменили условия эксперимента, снизив концентрацию CO2 до атмосферного уровня (0,035%) – это позволило увеличить выход бионефти до 37%. Выяснилось, что большое количество углекислого газа не только ускоряет рост бактерий, но и меняет химический состав клеток. В результате цианобактерия синтезирует на 25% меньше липидов, которые вносят основной вклад в выход бионефти.
Химический анализ полученного биотоплива показал, что, в сравнении с ископаемой нефтью, оно отличается высокой концентрацией тяжелых металлов: удельный вес железа превышает «норму» в 90 раз, а удельный вес меди и молибдена – в 3 и 10 раз соответственно. Поэтому бионефть из Arthrospira platensis требует дополнительных стадий очистки.
«В данной работе мы реализовали путь от выращивания Arthrospira platensis при повышенной концентрации углекислого газа до получения бионефти методом гидротермального сжижения. В дальнейшем мы планируем рассмотреть возможность получения других видов биотоплива из этого типа биомассы. Полученные результаты могут в будущем использоваться при создании полигонов по поглощению углекислого газа и производству ценных продуктов, включая биотопливо», – цитирует Российский научный фонд Михаила Власкина, кандидата технических наук, заведующего лабораторией Объединенного института высоких температур РАН.
