Биоэнергетики тамбов Издательский центр фгбоу во «тгту» 2018

Суммарная реакция:

8. БИОЭТАНОЛ

Биоэтанол — это обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива.
В настоящее время биомасса представляет собой единственный рентабельный, доступный возобновляемый источник для производства этого вида биотоплива. Сырьём для получения этанола может быть
множество зерновых культур. содержащих сахар или крахмал, остатки картофеля и зерна, тростниковый сахар, сахарная свёкла. В настоящее время в мире производится около 300 миллионов гекталитров (1 гекталитр 100 л) биоэтанола, из них в США и Бразилии 70%, а в странах Евросоюза около 7%. Экономический эффект производства биоэтанола главным образом зависит от эффективной реализации барды.
Биоэтанол как топливо имеет ряд преимуществ перед традиционными видами топлив:

1. 
   возможность его производства из разных видов возобновляемого сырья;
   
2. 
   легкое приспособление этого вида топлива к разным видам двигателей, которые не нужно модернизировать;
   
3. 
   этим видом топлива можно заправлять автомобили на существующих заправочных станциях;
   
4. 
   биоэтанол может использоваться в качестве сырья для получения углеводородов;
   
5. 
   биоэтанол эффективно сжигается с низким выхлопом вредных газов;
   
6. 
   более высокое октановое число по сравнению с традиционными видами топлива, что позволяет увеличить компрессию и увеличить мощность двигателя;
   
7. 
   биоэтанол увеличивает детонационную стойкость топлива (температура самовоспламенения бензина 290 ^сс; бензина со спиртом — 425 ^О С);
   

8. 
   промышленное производство биоэтанола из биомассы позволит снизить энергетическую зависимость от стран-экспортёров нефтяных и газовых ресурсов;
   
9. 
   использование биоэтанола в смеси с безином в количестве 5% позволяет снизить выделения углерода на 3,5%, а при использовании Е85 (содержание утанола 85%) — на 50%. При наличии в биотопливе до 15% биоэтанола уменьшается содержание угарного газа в выхлопах на 25%, углеводородов и оксидов азота на 5…..15%.
   

Перспективно производство биоэтанола из лигнин-целлюлозной биомассы. Переработка такой биомассы в этанол включает 2 стадии:

1. 
   расщепление целлюлозы и гемицеллюлозы до простых сахаров;
   
2. 
   ферментация простых сахаров до этанола.
   

В качестве микроорганизмов, сбраживающих простые сахара до углекислого газа и этанола, чаше всего используют дрожжи Saccharomyces cerevisiae или Zymomonas mobilis (рис. 31, 32). Saccharomyces cerevisiae — это универсальные микроорганизмы для производства этанола из глюкозы, но Zymomonas mobilis также считают эффективными продуцентами биоэтанола, хотя сейчас они и не используются в промышленности [33].

Рис. 32. Бактерии Zymomonas mabilis
Производство биоэтанола с использованием микроводорослей может быть реализовано с использованием двух процессов:
1) «тёмное» брожение;
2) брожение с использованием дрожжей.
«Тёмное» брожение микроводорослей — это накопление этанола микроводорослями внутри клеток при потреблении внутриклеточного крахмала в анаэробных условиях. Это низкоэнергетический процесс, выход биоэтанола составляет 1% для штамма Chlmydomonas reinhardtii [34] и 2,07% для штамма Chlorococum littorale [35]. Данные результаты показывают низкую перспективность этого процесса для промышленной реализации (рис. 33, 34).
Некоторые виды микроводорослей содержат большое количество крахмала (табл. 1), и потому имеют высокий потенциал применения в качестве биомассы для производства биоэтанола.