Новый метод предобработки может снизить стоимость биотоплива на 30% и более

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали новую технологию предобработки, которая может снизить стоимость производства биотоплива примерно на 30% и более. Это достигается за счёт резкого сокращения количества ферментов, необходимых для расщепления сырья, из которого производят биотопливо.

Команда из Колледжа инженерии Боурнса и Центра экологических исследований и технологий (CE-CERT), работающая в рамках Центра биоэнергетических наук (BESC), показала, что новый метод, названный Co-solvent Enhanced Lignocellulosic Fractionation (CELF), позволяет устранить около 90% ферментов, необходимых для биологической конверсии лигноцеллюлозной биомассы в топливо, по сравнению с предыдущими практиками. Это может означать снижение стоимости ферментов с примерно $1 за галлон этанола до 10 центов или менее.

"Мы создали преобразующую технологию, которая имеет потенциал сделать биотопливо экономически устойчивой альтернативой нефтяному топливу", — заявил профессор Чарльз Вайман.

Исследование команды Ваймана сосредоточено на превращении сельскохозяйственных и лесных остатков, а также других несъедобных растительных материалов, известных как лигноцеллюлозная биомасса, в жидкое транспортное топливо. Такая биомасса привлекательна, поскольку она устойчива, обильна и дешевле нефти. Например, биомасса стоимостью около 60засухуютонну * *эквивалентнапоудельнойстоимостиэнергиинефтипоценеоколо * *20 за баррель.

Проблема и решение

Лигноцеллюлозная биомасса состоит из гемицеллюлозы, целлюлозы и лигнина. Биологические процессы преобразуют гемицеллюлозу и целлюлозу в сахара, которые затем можно ферментировать в биотопливо. Однако сложная структура биомассы затрудняет работу ферментов, и необходим этап предобработки. Лигнин, остающийся после большинства методов предобработки, препятствует доступу ферментов, снижая выход продукта и требуя больше ферментов, что увеличивает стоимость.

CELF решает эти проблемы. В лабораторных испытаниях сравнивали общий достижимый выход сахаров между предобработкой CELF и разбавленной кислотой (нынешний ведущий метод) с последующим ферментативным гидролизом.

Результаты:

• При использовании метода разбавленной кислоты выход сахара составил только около 70% от максимально возможного за 14 дней при использовании 2 мг ферментов. Этот процент увеличился до около 85% за 14 дней при добавлении 15 мг ферментов.
• Напротив, предобработка CELF увеличила выход сахаров до около 95% от максимально возможного независимо от того, добавляли ли 2 мг, 5 мг или 15 мг ферментов.
• Время, необходимое для достижения этих высоких показателей, сократилось до 5 дней при использовании 5 мг ферментов и до 2 дней при использовании 15 мг.

Кроме резкого сокращения количества и стоимости ферментов, CELF способен растворять и извлекать до 90% лигнина из кукурузной соломы и даже больше из древесной биомассы. После предобработки и высвобождения сахаров лигнин, который ранее предлагалось просто сжигать, теперь может стать ресурсом для производства дополнительных ценных химикатов и топлива.

"Эти выводы очень значимы, поскольку они устанавливают новый процесс предобработки, который может резко снизить нагрузку и стоимость ферментов, тем самым улучшив конкурентоспособность биологической конверсии лигноцеллюлозной биомассы в топливо", — сказал Вайман.