Новая методика увеличивает производство бутанола вдвое и сокращает энергозатраты на его получение

Новое открытие в сфере разработки биотоплива должно существенно повысить привлекательность бутилового спирта как энергоносителя. Сотрудник университета штата Иллинойс Хао Фэн нашел способ преодолеть препятствие, с которым уже давно сталкиваются ученые, и значительно сократить энергозатраты на производство бутанола.

«Главная трудность при производстве бутилового спирта заключается в том, что при определенном уровне концентрации он становится токсичным для микроорганизмов, используемых для получения топлива (анаэробные бактерии Clostridiumpasteurianumи другие виды). Эта токсичность ограничивает количество бутанола, которое можно произвести за один цикл. Вторая сложность – это высокие энергозатраты на извлечение топлива из ферментационного состава высокой концентрации, применяемого в промышленности. Нам удалось решить обе проблемы», - заявляет Хао Фэн.

В ходе исследования, профинансированного Институтом энергетических бионаук, ученые под руководством Хао Фэна успешно провели испытания неионного поверхностно-активного соединения, или сополимера, из которого создали микроскопические образования, схватывающие и удерживающие молекулы бутанола.

«Это позволяет удерживать содержание бутанола в ферментационном растворе на низком уровне, поэтому микроорганизмы не погибают, а мы можем производить больше топлива», - объясняет исследователь.

Инновационный процесс под названием «экстрактивная ферментация» увеличивает объемы производимого в процессе брожения бутанола на 100% и более. Но это лишь начало. Исследователи из университета Иллинойса используют одно из свойств полимера – его чувствительность к изменению температуры. Когда процесс ферментации завершается, ученые нагревают раствор до тех пор, пока не образуются два слоя.

«Мы используем технологию под названием «разделение точек помутнения», - объясняет ученый. -  В процессе образуются две фазы, вторую из которых мы удаляем. Это позволяет восстановить бутанол и при этом в 3 или 4 раза сократить энергозатраты, поскольку нам не приходится удалять столько воды, как при традиционной ферментации».

Приятным дополнением является также то, что сополимеры можно перерабатывать и использовать повторно по меньшей мере еще 3 раза уже после того, как бутиловый спирт извлечен. При этом способность разделения фаз и обогащения бутанола никоим образом не страдает. По словам Фэна, после первого восстановления объемы полученного топлива оказываются немного ниже, но концентрация все еще высока.

По мнению ученого, производители альтернативного топлива могут по-новому взглянуть на бутиловый спирт, потому что он обладает рядом привлекательных черт. Бутанол имеет более высокое энергосодержание (на 30% выше, чем у этанола) и более низкую упругость пара; он менее летучий и воспламеняемый и хорошо смешивается с бензином.

Институт энергетических бионаук, спонсируемый нефтяным концерном «BP», является исследовательской организацией, объединяющей сотрудников из университета штата Иллинойс, Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории имени Лоуренса. Его работа направлена на применение биологических наук с целью производства экологически безопасной, возобновляемой энергии для населения планеты.

EnergyDaily, перевод с английского – Наталья Пристром