Wiley жаңартылатын энергия
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| Сурет 2.9
Балдырлар биомассасын өңдеудің негізгі тәсілдеріне шолу. Модификацияланған микроорганизмдерді пайдалану қантты синтетикалық дизель отынына гидрациялауға болатын көмірсутектерге айналдыруға мүмкіндік береді. Алайда, аталған процестердің ешқайсысы өнеркәсіптік ауқымда көрсетілмеді [9]. Балдырларды ферменттеу арқылы отындық биоэтанолды өндіру штаммды таңдаудан және оның өсуінен басталады. Екі тәсіл қолданылады: табиғи мекендеу ортасынан жиі инвазивті, макробалдырлардан шикізатты пайдалану; немесе жасанды жағдайларда тиісті түрде таңдалған микробалдырлар штаммының өсуі. Микробалдырларды өңдеу алдында ұсақтау қажет. Жер үсті шикізатынан жасалған целлюлозды этанол сияқты балдырлар, олардың қанттары ферментацияға ұшырамас бұрын, физикалық, химиялық және/немесе ферментативтік процестер барысында алдын ала өңделуі және қанттануы тиіс. Алайда балдырлар биомассасы лигниннің жетіспеушілігі бар өсімдік биомассасына қарағанда моносахаридтерге түрлендіруге аз төзімді. Целлюлоза мен гемицеллюлозадан басқа, балдырлардың көптеген түрлері крахмалдың көп мөлшерін қосалқы зат ретінде жинақтайды [15, 50]. Қазіргі уақытта биоэтанолдың жоғары шығуы макро балдырларға қарағанда микробалдырлардан алынуы мүмкін. Негізгі себеп-ферменттеуші этанолдың барлық негізгі ағзалары крахмал, целлюлоза және гемицеллюлоза (микробалдырлар көмірсулары) гидролизі барысында босатылатын қанттарды тиімді пайдалану үшін іріктеліп алынды және әзірленді, бірақ агар немесе каррагинан сияқты макобалдырлар көмірсулары үшін емес. Микробалдырлардан жасалған көмірсулар жер бетіндегі көмірсуларды еске түсіретіндіктен, оларды өңдеу кезінде шығу көп. Микробалдырлардан этанол өндірісіндегі елеулі өзгерістер болуы ықтимал, әсіресе лигноцеллюлозды этанол өндірісіндегі инвестицияларды ескере отырып, бұл микробалдырлардың биомассасына қолайлы болады. Сонымен қатар, лигноцеллюлозаны қанттандыру үшін жаңа ферменттерді әзірлеумен микро және микробалдырлардан бастапқы шикізатты түрлендіру тиімділігі арасындағы алшақтық артады деп күтілуде. Екінші жағынан, макробалдырлардан тұратын биомассаның қалдықтарын пайдалану ерекше назар аударуға тұрарлық. Бұл балдырлардан биоотын өндірісін биомассаның энергиясын ескере отырып, ұзақ мерзімді тұрақты шешім болып саналатын биоөңдеу тұжырымдамасына қарай жылжытады[50]. Жоғары табысты микробалдырлар биодизель үшін шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін. Дұрыс 26 жағдайларда (температура, жарық, жеткілікті кеңістік) балдырлардан отынды зерттеуді тоқтатқан кемшіліктерді жеңу үшін әлеует бар. Жасушалық стресс жағдайында балдырлардың кейбір түрлеріне тән жоғары теориялық өнімділігі мен майдың жиналуы балдырлар майын қайта этерификациялау жолымен жасалған биодизель өндірісі балдырлардын басқа шикізат түрлерінен алынған салыстырмалы нәтижелерден кейін оны зерттеулер мен әзірлемелер үшін таңдау қылды. Қазіргі уақытқа дейін макробалдырлардан алынатын биодизельді отын туралы ақпараттың аз көлемі бар және оның өнімділігі микробалдырлардан әлдеқайда төмен [50]. Биодизель өндірісі үшін микробалдырларды өңдеу келесі кезеңдерден тұрады: микробалдырларды өсіру, жинау, құрғату және кептіру. Балдырлар майын трансформациялаудың екі әдісі қолданылады: майды экстракциялауға және майды қайта этерификациялауға бөлінген екі кезеңді әдіс және балдырлар майларын биодизельге дейін жергілікті бір сатылы қайта этерификациялау. Конверсия әдістерінің үш түрі басым: химиялық, термохимиялық және ферментативті. Бұл реакцияны орындайтын катализаторлардың төрт негізгі түрі балдырлық биодизель үшін қолданылды: сілтілік, қышқылдық, липазалық және гетерогенді катализаторлар. Бұл әдістің негізгі кемшілігі-экономикалық тиімділікке, глицериннің тұрақтылығы мен қолданылуына, өнеркәсіптің көптеген салалары үшін жанама өнімге әсер ететін реакцияны алға жылжыту үшін метанолға қойылатын талап. Гетерогенді катализді және метанолдың аса сыни конверсиясын қоса алғанда, басқа әдістер көп перспективалы көрінеді, бірақ олар конверсияның негізгі әдісі ретінде гомогенді қышқыл катализді ығыстыра алады ма туралы айтуға әлі ерте. Биологиялық катализатор липазамен биодизель синтезі туралы бірнеше есептер бар. Бұл әдіс бұрыннан биодизель өндірісіндегі әлеуетті серпіліс ретінде қарастырылады, алайда катализатордың жоғары құны әлі де өнеркәсіптік ауқымда липазамен катализацияланатын биодизель өндірісін дамытуға кедергі келтіреді [50]. Бүгінгі күні балдырлар шикізатынан биоотын өндірудің ең тиімді әдістері микробалдырларды биоэтанолға ферменттеу және микробалдырлардан тұратын биомассаны жергілікті қайта этерификациялау жолымен биодизель өндірісі болып табылады. Алайда, балдырлар шикізатынан этанолдың ферментативті өндірісі, сондай-ақ балдырлар майларының қайта этерификациясы кейіннен кең өңдеуді талап етеді, бұл балдырлардан биоотынды коммерцияландыруға елеулі кедергі болып саналады. [54]. Осылайша, нақты серпіліс биоотынды өндіру және бөлу үшін фотосинтез жасайтын ағзалардың метаболикалық инженериясынан күтіледі, бұл келесі өңдеуді айтарлықтай жеңілдетеді [50]. Алдағы уақытта спирттерді, дизельдерді, алкандарды және сутекті өндіру қабілеті жақсартылған балдырлардың штамдары жүйелі метаболикалық инженерия тұжырымдамаларының көмегімен әзірленеді деп күтілуде. [38]. АҚШ - та, Жаңа Зеландия мен Израильде балдырлардан отынды коммерциялауға тырысатын стартап- компаниялар бар [55]. Олардың кейбіреулері балдырлық май өндіру жайлы жоғары шығуға сілтейді және алдағы айларда немесе жылдары олар балдыр отын биодизельдерінің үлкен мөлшерін өндіретін болады дегенді баспасөз мәлімдемелері жариялады. Дегенмен, осы компаниялардың ешқайсысы да өнеркәсіптік ауқымда балдырлардан биоотынды өндірмеді және олардың бірде-бірі өз отынының ПГ шығарындыларының қарқындылығы жайлы дәлелдемелерін ұсынбады. Балдырлар майын өндіру шығындары 2,86 АҚШ долларынан бастап бағаланды. АҚШ /л 3,51 доллға дейін. [56]. Осылайша, бұл әлеуетті перспективалы технология болса да, іргелі зерттеулер тұрғысынан үдерісте ПГ шығарындыларының қарқындылығын түсіну және жақсарту үшін әлі де көп нәрсе істеу керек. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|