О биотопливе и использовании целлюлозы

Гидролизуемость полисахаридных материалов в значительной степени варьируется. Крахмал и пентозаны (гемицеллюлозы) требуют относительно мягких условий. При их гидролизе используют разбавленные кислоты и невысокие температуры; гидролиз целлюлозы происходит при более высоких температурах, с использованием более сильных кислот и реакторов под давлением. Все полисахариды также разлагаются до некоторой степени под действием ферментов. Крахмал гидролизуется относительно легко под действием как кислоты, так и ферментов, в то время как целлюлоза обычно требует предварительной обработки для высвобождения связанного лигнина перед тем, как она будет подвержена ферментативному гидролизу.

Скорость гидролиза целлюлозы при участии ферментов низкая. Наиболее часто встречающиеся моносахариды в гидролизованой растительной биомассе - это глюкоза, фруктоза и ксилоза.Практически все природные сахара имеют в своей основе пять (пентоза) или шесть (гексоза) атомных углеродных групп.

Технология гидролиза крахмала является хорошо отработанной. Обычным промышленным сырьем являются кукуруза и другие зерновые, а также картофель, переработка которых проходит в одну или две стадии (двойная кислота, кислота/фермент или двойной фермент). Крахмал растворяется при нагревании в воде, что вызывает "разжижение" полисахаридов с расщеплением полимерных цепей кислотой или альфа амилазой. Гидролиз до моносахаров (сахарификация) осуществляется снова кислотой или амилоглюкозидазой.

Продуктивность ферментативного процесса является низкой по сравнению с химическими методами, и для осуществления максимальной сахарификации необходимо не менее трех дней. Хотя в прошлом специфичность реакции была хуже для кислого гидролиза, ферментируемые сахара получают теперь в пределах минут, а не часов, и сейчас фактически возможно получение большого выхода моносахаридов.

В настоящее время промышленный гидролиз целлюлозы в западных странах не осуществляется, так как разработанные ранее технологии, такие, как процессы Сколлера и Мэдисона являются неэкономичными.

В настоящее время в литературе появились описания усовершенствованных процессов кислого гидролиза целлюлозы, а также новейших ферментативных процессов, включающих многофазовые реакции при различных температурах, предварительную обработку целлюлозы и использование новых видов ферментов. При усовершенствовании технологии естественно и удешевление продукта.

***

Сейчас в Ханты-Мансийском округе планируется строительство современного лесоперерабатывающего комплекса с полной переработкой древесины,включая участки производства этанола. Комплекс этот будет перерабатывать 10-12% окружной лесосеки, соответственно и выход этанола будет заметным. Можно надеяться на то, что его хватит не только для незамерзающих очистителей автомобильных стёкол, а также на то, что это не последний такой комплекс в России.Возможно, в принципе, использование не только опилок, но и других источников целлюлозы в качестве сырья для гидролиза - сельскохозяйственных отходов (соломы, ботвы и т.д.), макулатуры, упаковочного картона, прошлогодних листьев и многого другого. К примеру, картон - это уже промытая и частично ферментированная целлюлоза, поэтому для него уже не нужна такая технологическая цепочка, как для опилок. А торф - это целлюлоза не промытая, но ещё более ферментированная, причём количество его в единицах условного топлива в несколько десятков раз превышает суммарные запасы нефти, газа и угля. В местах его залежей возможно весьма крупнотоннажное производство.А самое главное то, что и торф, и опилки, и солома, и особенно мусор - это ресурсы возобновляемые.

PS. Этому тексту уже семь лет. За это время если что изменилось в положительном направлении, то лишь в Китае, но не в России. Прежде всего, радикально снизилась себестоимость производства такого этанола - при ценах на нефть более 50 долларов за бочку оно выходит на уровень безубыточности.