Водоросли могут стать надежным и экологически чистым источником топлива

НаукаНаука

Нефть можно получить даже из канализации

Нефть, газ, уголь и прочие традиционные топливные материалы можно не только добывать из недр, но и получать из возобновляемого биологического сырья. По химическим и физическим свойствам такие материалы практически не отличаются от ископаемых аналогов и не уступают им как энергоносители.

В исследовании участвовали ученые Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (Москва), Российского университета дружбы народов (Москва), а также сотрудники компаний «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг», РИТЭК, Strata Solutions и университета Graphic Era (Индия)

Фото: Bloomberg / Getty Images

Как делают бионефть из цианобактерий Arthrospira platensis и как углекислый газ сказывается на их росте, корреспонденту «Ъ-Науки» рассказал заведующий лабораторией энергоаккумулирующих веществ Объединенного института высоких температур РАН, кандидат технических наук Михаил Власкин.

Откуда сырье

Из любой биомассы возможно получить любой тип биотоплива: все определяется лишь методом выделения — теми физическими и химическими воздействиями, которые к ней применяют. Поскольку биомасса бывает разная по биохимическому составу, некоторые комбинации метода и типа биомассы целесообразны, другие же — заведомо неэффективны. К примеру, если биомасса богата липидами (жирами), тогда имеет смысл выделять из нее биодизель: в результате реакции трансэтерификации метиловые эфиры жирных кислот конвертируются в биотопливо. Если в биомассе много углеводов, тогда путем ферментации можно получить из нее биоэтанол.

Биохимический состав биомассы зависит от того, откуда она взялась. В зависимости от того, какое было использовано сырье для получения биотоплива, его принято разделять на три поколения. Так называемое биотопливо первого поколения вырабатывают из специально выращенных для этого сельскохозяйственных культур. Например, рапс и сахарный тростник как биомасса для производства биоэтанола первого поколения. Для производства биотоплива второго поколения специально биомасса не выращивается — используются непищевое сырье (целлюлоза) и органические отходы. Сырьем для биотоплива третьего поколения служат фотосинтезирующие микроорганизмы (главным образом цианобактерии и микроводоросли), для которых свет — основной источник энергии. Микроводоросли, как следует из названия, это микроскопические фотосинтезирующие организмы, обитающие как в морских и пресноводных, так и в почвенных экосистемах. Водоросли как группа организмов различного происхождения объединены следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания (они способны самостоятельно синтезировать необходимые им питательные вещества из внешней среды при помощи энергии света), обитание в водной среде или во влажных условиях. С точки зрения систематики, к водорослям относят различное число (в зависимости от классификации) отделов эукариот, многие из которых не связаны общим происхождением. Кроме того, к водорослям по-прежнему причисляют сине-зеленые водоросли, или цианобактерии, являющиеся прокариотами.

Живое топливо

Цианобактерии и микроводоросли выращивают главным образом для изготовления пищевых и кормовых добавок. Наиболее распространенные из них — цианобактерия Arthrospira (или спирулина) и микроводоросль хлорелла. 85–90% мирового производства фотосинтетических микроорганизмов приходится на спирулину, порядка 5% — на хлореллу. Спирулина обитает в теплых тропических и субтропических озерах Азии, Южной Америки и Африки; в частности, широко распространена в озере Чад. Микроводоросли и цианобактерии хороши тем, что они богаты белками, а при определенных условиях можно увеличить и концентрацию липидов (жиров). Как правило, содержание жиров у микроводорослей, растущих в естественной среде, составляет примерно 40% от общей массы. В условиях направленного культивирования содержание жирных кислот можно значительно повысить, вплоть до 70–80%. Из такой биомассы можно получить как биодизель, так и бионефть.

Как и любые фотосинтезирующие организмы, спирулина и хлорелла растут исключительно за счет реакции фотосинтеза. Эффективность фотосинтеза зависит как от потока светового излучения, так и от площади контакта со средой, из которой микроводоросли получают питательные вещества. Микроводоросли и цианобактерии растут в жидких питательных средах, поэтому их клетки довольно интенсивно взаимодействуют с окружающей средой. В результате при достаточном освещении они способны чрезвычайно быстро расти, а некоторые микроводоросли удваивают число своих клеток (а значит и свою массу) в течение суток. Поскольку в отличие от наземных растений микроводоросли растут в водных средах, они не нуждаются в качественных пахотных землях.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Гельголанд, роковой остров Гельголанд, роковой остров

Маленький остров Гельголанд пережил много всего

Дилетант
Исключи из рациона Исключи из рациона

7 продуктов, которые только прикидываются диетическими

Лиза
10 необычных, но полезных методов использования чеснока в быту 10 необычных, но полезных методов использования чеснока в быту

Как можно использовать чеснок не по назначению

ТехИнсайдер
Эти правила спасут каждую из нас: 5 способов улучшить кожу лица без процедур и дорогой косметики Эти правила спасут каждую из нас: 5 способов улучшить кожу лица без процедур и дорогой косметики

Как быстро улучшить кожу лица — главные правила

VOICE
Каракары справились с решением головоломок не хуже какаду Каракары справились с решением головоломок не хуже какаду

Птицы из отряда соколообразных доказали свой высокий интеллект

N+1
Горбатов Александр Горбатов Александр

Александр Горбатов — о саспенсе «Цербера» и профессии актера

Собака.ru
Происхождение совершенства Происхождение совершенства

Когда и почему растения свернулись в идеальную спираль

N+1
Искусство оживлять: эволюция палеоарта. Часть 1 Искусство оживлять: эволюция палеоарта. Часть 1

Что такое палеоарт, молодой жанр на стыке науки и искусства?

Наука и Техника
«Откуда берутся дети? Краткий путеводитель по переходу из лагеря чайлдфри к тихим радостям семейственности» «Откуда берутся дети? Краткий путеводитель по переходу из лагеря чайлдфри к тихим радостям семейственности»

Как во время беременности работает иммунитет

N+1
E-SIM в часах: действительно ли она вам нужна E-SIM в часах: действительно ли она вам нужна

E-SIM действительно очень удобная функция, но так ли она нужна?

CHIP
Слепки эпохи: что мешает востребованности Единой биометрической системы Слепки эпохи: что мешает востребованности Единой биометрической системы

Жесткое регулирование биометрии может помешать развивать новые сервисы

Forbes
10 популярных автомобильных мифов 10 популярных автомобильных мифов

Автомобильные мифы, в которые нельзя верить

4x4 Club
Эволюция биосферы: архейская нищета и панспермия Эволюция биосферы: архейская нищета и панспермия

Зачем изучать эволюцию биосферы?

Наука и Техника
Удар, ломающий судьбы Удар, ломающий судьбы

Почему инсульт настолько опасен и как защитить себя от этой страшной болезни

N+1
Записки отельера: как обносят мини-бары Записки отельера: как обносят мини-бары

Как отели зарабатывают на услуге мини-бара

Правила жизни
Почему после ядерного взрыва в Хиросиме и Нагасаки уже живут люди, а Чернобыль до сих пор считается зоной отчуждения? Почему после ядерного взрыва в Хиросиме и Нагасаки уже живут люди, а Чернобыль до сих пор считается зоной отчуждения?

Почему в Хиросиме и Нагасаки уже проживают люди, а в Чернобыле еще нет?

ТехИнсайдер
В России выходит автобиография Энцо Феррари «Мои ужасные радости». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок В России выходит автобиография Энцо Феррари «Мои ужасные радости». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок

Самая важная глава из книги великого конструктора и автогонщика.

Maxim
Синдром Ребекки: 3 причины, почему нынешние партнеры следят за бывшими и наоборот Синдром Ребекки: 3 причины, почему нынешние партнеры следят за бывшими и наоборот

Синдром Ребекки: что это такое и как этот синдром влияет на жизнь человека

Psychologies
А вы знаете, почему ушную серу называют серой? И почему ее любят все коты без исключения? А вы знаете, почему ушную серу называют серой? И почему ее любят все коты без исключения?

Мало кто знает, что ушная сера — это вовсе не грязь, и вычищать её не нужно

ТехИнсайдер
Очковые пингвины узнали партнера по точкам на теле Очковые пингвины узнали партнера по точкам на теле

Очковые пингвины способны узнать партнера на фотографии

N+1
Несобственной персоной Несобственной персоной

Что такое дипфейки и чем они опасны

Цифровой океан
Аттосекундное дело Аттосекундное дело

Пьер Агостини, Ференц Краус и Ан Люйе придумали, как разглядеть электрон

Наука
Я люблю людей. О спектакле «Мизантроп и я» на сцене РАМТа Я люблю людей. О спектакле «Мизантроп и я» на сцене РАМТа

В РАМТе состоялась премьера спектакля «Мизантроп и я»

СНОБ
Как Дайана Найэд проплыла от Кубы до Флориды и установила мировой рекорд в 64 года Как Дайана Найэд проплыла от Кубы до Флориды и установила мировой рекорд в 64 года

«Фри-соло»: необычный, но захватывающий байопик

Forbes
Все фильмы вселенной Гарри Поттера от худшего к лучшему Все фильмы вселенной Гарри Поттера от худшего к лучшему

А вам слабо пересмотреть «Гарри Поттеров» в порядке возрастания качества?

Maxim
Спорт без боли Спорт без боли

Почему болят мышцы после тренировки и как быстро с этим справиться

Лиза
Константин Станиславский: Правда и мифы Константин Станиславский: Правда и мифы

Что в биографии Константина Станиславского правда, а что — устоявшийся вымысел?

Караван историй
Пол 35 людей эпохи неолита определили по белкам зубной эмали Пол 35 людей эпохи неолита определили по белкам зубной эмали

Ученые исследовали останки людей, 5000 лет назад похороненых в пещере Эскурал

N+1
Старая и ломается: российские аграрии рискуют остаться без техники Старая и ломается: российские аграрии рискуют остаться без техники

Технологичность растениеводства в России под угрозой

Forbes
Критикан высокой кухни Критикан высокой кухни

«Ничего»: гурманский кулинарный сериал

Weekend
Открыть в приложении