Методы предобработки приближают коммерциализацию биотоплива второго поколения из масличного тростника

Исследователи из Центра инноваций в области передовой биоэнергетики и биопродуктов (CABBI) совместно с другими центрами биоэнергетических исследований разрабатывают промышленно осуществимые методы производства биотоплива второго поколения из масличного тростника — богатой маслами разновидности сахарного тростника.

В традиционном биоперерабатывающем заводе сахарный тростник используется для производства биоэтанола — биотоплива первого поколения из биомассы, часто применяемой в пищу. После отжима сока для переработки в топливо остается сухой волокнистый материал — лигноцеллюлоза, которую обычно сжигают.

Однако лигноцеллюлозу также можно использовать для производства биотоплива второго поколения из непродовольственной биомассы. Такое топливо не конкурирует с пищевыми ресурсами и подходит для крупномасштабного производства.

Основная сложность — рекальцитрантная структура лигноцеллюлозы, которая затрудняет гидролиз целлюлозы и гемицеллюлозы до сахаров, необходимых для производства топлива. Для доступа к этим сахарам требуется предварительная обработка (pretreatment) сырья.

В новом междисциплинарном исследовании, опубликованном в Sustainable Energy & Fuels, ученые из CABBI, Объединенного института биоэнергетики (JBEI) и Центра биоэнергетических исследований Великих озер (GLBRC) сравнили влияние различных методов предобработки на конверсию лигноцеллюлозы масличного тростника по ключевым параметрам:

  • Выход липидов
  • Выход сахаров
  • Выход этанола

Это первое подобное исследование для масличного тростника.

Исследованные методы предобработки:

  1. Гидротермальная предобработка (CABBI): Использует горячую воду или насыщенный пар для деконструкции сухого растительного материала. Для последующего превращения лигноцеллюлозного сырья в биоэтанол требуются только горячая вода, ферменты, мочевина и инженерные микроорганизмы, что делает метод перспективным для коммерциализации.

  2. Аммиачная предобработка (GLBRC)

  3. Предобработка ионными жидкостями (JBEI)

Все три метода были признаны промышленно жизнеспособными.

«Достижение коммерчески жизнеспособных титров этанола с помощью аммиачной, гидротермальной и ионно-жидкостной предобработки без дополнительных стадий промывки и детоксикации имеет отличный потенциал для биоперерабатывающего завода второго поколения», — отметил ведущий автор исследования Нарендра Наик Дешават.

Использование лигноцеллюлозы из масличного тростника для производства биотоплива обладает большим потенциалом для поддержки экономики США. Изученные методы предобработки позволяют осуществлять высокоэффективное и экономичное производство топлива в коммерческих масштабах, что поможет удовлетворить транспортные потребности и снизить зависимость от импортной нефти.