Быстрый способ оценки трав для производства этанола

Исследователи из Министерства сельского хозяйства США (USDA) разработали недорогой способ оценки потенциала многолетних трав для производства этанола прямо на погрузочной площадке биоперерабатывающего завода.

Это стало возможным благодаря команде ученых из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS), включая Кена Фогеля, Роба Митчелла и Стива Мастерсона (Линкольн, Небраска); Ханса Юнга (Сент-Пол, Миннесота); Брюса Дина (Пеория, Иллинойс) и Майкла Казлера (Мэдисон, Висконсин). ARS — главное внутриведомственное научно-исследовательское агентство USDA.

Ученые впервые применили ближнюю инфракрасную спектроскопию (NIRS) для измерения 20 компонентов биомассы проса прутьевидного, определяющих её ценность для переработчиков. Эти компоненты включают сахара клеточной стенки, растворимые сахара и лигнин. На основе этих данных можно определить 13 характеристик, включая эффективность конверсии сахаров в этанол.

Это первое применение NIRS для прогнозирования максимального и фактического выхода этанола из трав с помощью базового процесса конверсии. Аналогичная возможность для зерна кукурузы с использованием NIRS уже существовала.

Прогнозы фактического выхода этанола основывались на содержании гексоз (шестиуглеродных сахаров) в клеточной стенке растения и в виде растворимых сахаров. Поскольку дополнительный этанол может быть произведен из пентоз (пятиуглеродных сахаров) по мере совершенствования технологии конверсии, метод NIRS можно использовать для оценки общего потенциального выхода этанола или других биотоплив, если будут переработаны все сахара растения.

Ученые протестировали сорта и экспериментальные линии проса прутьевидного, адаптированные для Среднего Запада, с помощью NIRS-анализа и обнаружили значительные различия в фактическом и потенциальном выходе этанола как на тонну биомассы, так и на акр.

Исследование показывает, что использование NIRS для оценки выхода этанола из проса прутьевидного осуществимо по цене около $5 за образец, вместо 300–2000 за образец при использовании традиционных аналитических методов.

Калибровки, разработанные в этом исследовании (и их будущие улучшенные версии), могут использоваться во всех аспектах исследований растений, включая фундаментальную генетику, а также исследования уборки и хранения для различных многолетних трав. Уравнения NIRS уже используются для создания новых сортов в селекционных программах ARS в Небраске и Висконсине.

Этот метод также можно использовать для поиска способов выращивания трав с целью получения максимального выхода этанола.

ARS и Консорциум ближней инфракрасной спектроскопии (NIRSC, Хиллсборо, Висконсин) недавно заключили соглашение о сотрудничестве с целью передачи калибровок NIRS для состава проса прутьевидного другим государственным и частным лабораториям, занимающимся исследованиями по превращению проса в энергетическую культуру, а также отраслям, которые используют или будут использовать просо для производства биотоплива. NIRSC — это ассоциация коммерческих лабораторий, университетов, государственных групп, компаний по исследованию растений и производителей приборов.

Фогель и его коллеги опубликовали результаты этого исследования в журнале BioEnergy Research.