16.05.2024
В КФУ разработали технологию получения биотоплив на основе продуктов переработки винограда
Разработка позволит производить в России топливо второго поколения – биоэтанол.
Сотрудники кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов Института геологии и нефтегазовых технологий разработали и запатентовали отечественную инновационную технологию.
В топливно – энергетическом комплексе (ТЭК) мировой экономики неуклонно растет роль биотоплив как альтернативного энергоносителя. Одним из передовых экстенсивных направлений развития альтернативной энергетики и альтернативных энергоносителей является использование виноградного жмыха в производстве биоэтанола – БТII. Для развития биоэнергетической отрасли необходимо внедрение новых экологически безопасных способов конверсии лигноцеллюлозного сырья с использованием биологических объектов, в том числе поиск новых микроорганизмов для переработки растительного сырья в целевые продукты. В связи с этим, крупнейшие нефтяные компании мира (British Petroleum, Exxon Mobil, Petrobras, Chevron Corporation, Total Energies SE, Royal Dutch, Shell) активно инвестируют значительные средства в разработку технологий производства целлюлозного биоэтанола второго поколения БТII.
Основным недостатком существующих в настоящее время технологий получения биоэтанола с использованием живых микроорганизмов является необходимость обязательной предобработки лигноцеллюлозного сырья для удаления лигнина. Тем не менее, отсутствует информация о комплексной технологии переработки виноградного жмыха с получением биотоплива БТII и продуктов высокой кормовой ценности, направленной на снижение себестоимости конечного продукта. Анализ разработанной ранее (базовой) технологии получения биоэтанола биотопливо второго поколения (БТII) позволил выявить критические проблемы на стадиях ферментативного гидролиза и спиртового брожения, решение которых может существенно повысить эффективность процесса получения топлива второго поколения (биоэтанола) и сделать его применимым для промышленного производства.
Авторами отечественного проекта по получению биотоплива, Кемаловым А. Ф., Кемаловым Р. А. установлено, что КЭБ целлюлозного биоэтанола, биотопливо второго поколения БТII, составляет от 5 до 6 ед. и по сравнению с бензином при его производстве и его применение на 85 % позволяет снизить количество парниковых газов.
«Полученное на кафедре технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ КФУ образцы Биоэтанола – БТII имеют более высокое октановое число (99 по моторному и 105 по исследовательскому методу), меньшую температуру сгорания и более чистый выхлоп, так как в нем не содержатся сернистые соединения, биоэтанол – БТII сгорает без образования золы, поэтому применение спиртсодержащих смесевых бензинов не вызывает образование отложений на свечах двигателя, и таким образом его перегрев не происходит», – сообщил доцент кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов Руслан Кемалов.
Разработчиками впервые проведен комплексный анализ процесса получения биоэтанола БТII на основе виноградного жмыха. Применение биостимуляторов ферментативного гидролиза позволило авторам проекта получить эффективный состав питательной среды. Разработан комплексный подход к производству биоэтанола БТII, новизна технических решений подтверждена патентом РФ RU 2 790 726 C1 на изобретение «Способ получения биоэтанола из виноградной выжимки» опубликовано: 28.02.2023 г. Бюл. № 7, МПК С12P 7/10, C12P 7/06.
Развитие альтернативной топливной энергетики, несомненно, позволит экономить добываемые углеводороды, снизить нагрузку на мощности по добыче газоконденсатов с целью их распределения как в России, так и в государствах Центральной Азии.
«При переработке винограда в значительном объеме образуются такие вторичные продукты как виноградный жмых, дрожжевые и клеевые осадки, виноградные семена. Примерно 20% каждой собранной тонны винограда превращается в жмых. Если оставить жмых кучей, будет происходить выделение остаточного сока, в том числе процесс гниения жмыха, таким образом оставшаяся жидкость, медленно вытекающая из накопленных гниющих выжимок, будет наносить значительный вред окружающей среде. Попадание в водные пути способствует развитию грибка в сточных водах», – объяснил ученый.
Эффективное развитие технологий виноградарства в области переработки вторичных продуктов, жмыха позволит России производить впервые в мире биоэтанол – БТII. Биотехнологическое превращение лигнинцеллюлозсодержащего сырья в биоэтанол – БТII соответствует принципам циркулярной экономики и отвечает концепции опережающего развития, поэтому спрос на биоэтанол из этого вида сырья устойчиво растет. Объём мирового производства биоэтанола достигает 86 млрд. литров в год. В качестве основного сырья для производства биоэтанола – БТII топливного назначения используется лигноцеллюлоза, так как она является наиболее доступным и дешевым сырьем.
Работа выполнялась в лаборатории экспериментального статического моделирования нефти, газа и углеродных материалов кафедры ТНГ и УМ Казанского (Приволжского) Федерального университета, а также в НОЦ «Технологии нефти, газа, битумных материалов и углеродных энергоносителей».
Результаты обширной научно – исследовательской работы были доложены на многочисленных научных конференциях российского и мирового уровня, в том числе на международной конференции «Инновационные технологии производства, хранения и применения водорода» в рамках шестого всемирного конгресса «Альтернативная энергетика и экология» – WCAEE – HPSA – 2022 (Монтенегро, Будва, 20-23 декабря 2022 года), опубликовано 2 патента РФ на изобретение, 20 статей в журналах из числа списка ВАК РФ, 10 статей журналов, индексируемых в базах данных Scopus, Web of Science квартилей Q1-Q2.
Источник: ИГиНГТ КФУ