Wiley жаңартылатын энергия
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
85ed3add3d2c01aa56fd50434f088231 original.4943233
| 5.1 Кіріспе
Отынның қазбалы түрлерін пайдаланудың артуы парниктік газдардың шығарындыларын тудырды және қоршаған ортаға жағымсыз зиян келтірді. Қазба отынына бастапқы энергияны тұтынудың 88%- ы келеді, бұл ретте мұнай (35%), көмір (29%) және табиғи газ (24%) отынның негізгі түрлері болып табылады, ал ядролық энергия мен су энергетикасы бастапқы көздерден энергияны жинақты тұтынудың 5% және 6% - ын құрайды [1]. Мұнай жеткізудің қазіргі тұрақсыздығы және бағаның тұрақты ауытқуы мұнайға деген тәуелділікті төмендету және күн, жел, гидравликалық энергия және басқа да табиғи құбылыстарды зерттеу арқылы энергия өндірісін арттыру үшін баламалы энергия көздеріне үлкен қызығушылық тудырды. Бұдан басқа, биомасса отын мен энергияны өндіру үшін әлеуеттік мақсатқа ие, бірақ оны негізінен шикізат ретінде пайдаланады. Экономикалық, экологиялық және геосаяси мәселелерге бағытталған бұл факторлар жаңартылатын энергия көздеріне ағымдағы қызығушылық үшін негізгі мәнге ие. Соңғы бірнеше жылда мұнай бағасының өсуі және климаттың өзгеруіне байланысты экологиялық мәселелер биоотын өндірісіне деген қызығушылықтың артуына алып келді. Биоотын жаңартылатын отын болып табылады, қазбалы отынды алмастыра алады, парниктік газдар шығарындыларын қысқарта алады және оны қажет болған жерде өндіре алады және мұнай өндіруші елдерге деген тәуелділікті қысқартуға алады. 1925 жылы Генри Форд отынның ферменттеуге болатын барлық өсімдік материалдарында бар екенін байқаған және күндердің күнінде американдықтардың өз отынын өсіретіні туралы болжаған. Өткен жылы әлемдік биоотын өндірісі 28 млрд. АҚШ галлонына жетті, ал биоотынға әлемдегі көлік отынының 2,7% - нан келді. Биотынның танымал түрі биоэтанол негізінен жүгері және қант қамысы сияқты қант қосылған азықтық дақылдардан алынады [2]. Осылайша, биомасса мұнай отынын ұзақ 80 уақыт бойы тиімді алмастыра алады [3–9]. Биоотын тұжырымдамасы 1970 жылдары әлем ауқымды мұнай дағдарысына тап болған кезде ойластырылғанымен, синтетикалық биология [10, 11], метаболизмдік инженерия [11–14], жүйелік биология [15, 16] саласындағы соңғы жетістіктер биоотын өндірісіне үлкен қызығушылық тудырды. Қазіргі уақытта болуы мүмкін түрлі отын көздері қарастырылуда. Олардың арасынан көпшілігі сутекті болашақ сутегі экономикасында энергия тасымалдаушы ретінде пайдалануды ұсынды. Алайда, бұл экономика үшін сутегімен тұрақты жаңартылып отыруын қамтамасыз ету талап етіледі. Нұсқалардың бірі сутегі өндірісі үшін биологиялық құралдарды пайдалану болады. Тәсілдердің бірі – күн сәулесін басып алу және суды ыдырату үшін фотосинтез энергиясын пайдалану, бұл процесс биофотолиз деп аталады [17, 18]. Бұл тәсіл тартымды болғанымен, оларды жеңу үшін зерттеудің бірнеше жылдарын талап етуі мүмкін елеулі мәселелерді бастан кешіреді. Фотоферментация, күн энергиясын сіңіру және оны басқа себептер бойынша қол жетпейтін субстраттардан сутегін бөлу мақсатында пайдалану үшін бактериялық фотосинтезді пайдалану субстраттың сутегіге толық айналуын көрсету үшін қолданылуы мүмкін [19–21]. Осы кезеңде биотехнология жаңартылатын көздерден отын мен химиялық заттектердің биоөндірілуін қамтитын маңызды рөл атқарады [22]. Бұл технологиялар биологиялық жеңіл ыдырайтын өнімдерді синтездеу үшін тірі жасушалар мен ферменттерді пайдалануға негізделген, энергияны аз талап етеді және оларды өндіру немесе пайдалану кезінде пайдалы ресурстардан өндірілетін қалдықтардан қарағанда аз қалдық шығарады. Бұл идея жаңартылатын энергияның барлық саласында кеңінен таралған, бірақ ол әсіресе, инженерлер, зерттеушілер мен сала көшбасшылары жыл сайын қазба отынды импорттауды есепке ала отырып, бағалар тепе-теңдігін сақтау арқылы мұнай және мұнай – химия импортын 4,3 млрд. баррельмен алмастыру бойынша маңызды міндеттерге тап болған кезде биоотынды дамыту саласында айқын көрсетілген [23]. Осы фактілерді ескере отырып, Еуропа, Солтүстік және Оңтүстік Америка мен Азияның көптеген елдері халықаралық ережелерге сәйкес қазбалы отынды биомассадан отынға ауыстырады. Еуропалық одақ директиваларының бірі (2009/28/CE) 2020 жылға дейін көлік құралдарына арналған отынның барлық түрлеріне биоотын үшін 10% квота белгілейді [22, 24]. Азықтық және азықтық емес дақылдар, целлюлоза материалдары және әртүрлі көздерден қалдықтар сияқты биомассаға арналған шикізаттың көптеген түрлері биоотын өндірісіне арналған энергия көздері ретінде пайдаланылуы мүмкін. Микробиологиялық отынның құнын мұнайдан жасалған өнімдермен бәсекеге қабілетті ету үшін оның негізгі мақсаты - осы қосылыстарды олардың артық болуына байланысты лигноцеллюлоза биомассасынан тікелей өндіру, тамақ тізбегіне араласпау және жыртылған жерлерді пайдаланбай биоэтанол өндіру болуы керек [25, 26]. Лигноцеллюлоза биомассасы – сүт қышқылы, сірке қышқылы, фурфурол, метанол, сутегі және биомассадағы қанттардан алуға болатын басқа да көптеген өнімдер сияқты түрлі қосылыстарды қосылған құнмен алу үшін әртүрлі тәсілдермен өңдеуге болатын күрделі шикізат. Бірақ лигноцеллюлоза биомассасының күрделі химиялық құрылымы қайта өңдеу процесін қиындатады. Осылайша, қазіргі заманға процестер әр түрлі алдын ала өңдеу үшін қантты босату ферменттерін қамтиды. Целлюлоза, гидролиз және ферменттеу генетикалық түрлендірілген микроағзаларды пайдалана отырып, бір кезеңде жүзеге асырылатын біріккен биоөңдеу (ББӨ) деп аталатын өңдеудің балама технологиясы жетілдіріледі [27]. Түрлендірілген микробта алдын ала өңделген биомассаны гидролиздейтін және ферменттерді қосу қажеттілігін жоятын ферменттер бар, осылайша олар өндіріс құнын төмендетеді. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|