WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 29 | 30 || 32 | 33 |   ...   | 49 |

«Т. Г. Волова БИОТЕХНОЛОГИЯ Ответственный редактор академик И. И. Гительзон Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в ...»

-- [ Страница 31 ] --

Строительство биогазовых установок началось на Филиппинах, в Израиле, странах Латинской Америки. Интерес к данной технологии в середине 80х гг. усилился также в странах центральной Европы, особенно ФРГ и Франции. Французским Комиссариатом по солнечной энергии в середине 90-х гг. было выделено 240 млн. франков на создание и распространение биогазовых установок в сельской местности. Французским исследовательским институтом прикладной химии было показано, что при утилизации и переработке навоза сельскохозяйственных ферм можно полностью обеспечить потребности в энергии комплекса из 30 голов крупного рогатого скота или 500 свиней. В середине 90-х гг. в странах Европейского экономического сообщества функционировало около 600 установок по производству биогаза из жидких сельскохозяйственных отходов и около 20, перерабатывающих твердый городской мусор. В пригородах Нью-Йорка установка по переработке содержимого городской свалки производит около 100 млн. м3 биогаза в год. Интегрированные национальные программы многих стран Африки и Латинской Америки, имеющих огромные количества сельскохозяйственных отходов (свыше 90 % мировых отходов цитрусовых, бананов и кофе, около 70 % отходов сахарного тростника и около 40 % отходов мирового поголовья скота), в настоящее время ориентированы на получение биогаза.

Получение спирта Получение этилового спирта на основе дрожжей известно с древних времен. И хотя производство спирта намного моложе, чем неперегнанных спиртных напитков, но и его корни теряются в веках. В последние годы все большие масштабы приобретает химический синтез этанола из этилена, который конвертируется в спирт при высокой температуре в присутствии катализатора и воды. Однако микробиологический синтез не теряет актуальности.

Перспективы использования низших спиртов (метанола, этанола), а также ацетона и других растворителей в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания вызвали в последние годы большой интерес к возможности их крупномасштабного получения в микробиологических процессах с использованием различного растительного сырья. Этиловый спирт является прекрасным экологическим чистым горючим для двигателей внутреннего сгорания. Замена дефицитного бензина иными видами топлива является актуальной проблемой современности. Особенно остро вопрос стоит в странах Америки и Западной Европы. Использование чистого этанола или в смеси с бензином (газохол) существенно снижает загрязнение окружающей среды выхлопными газами, так как при сгорании этанола образуются только углекислота и вода. Поэтому в странах с большими запасами природного растительного материала и соответствующими почвенно-климатическими условиями, обеспечивающими большие ежегодные урожаи, становится целесообразным ориентировать производство моторных топлив на процессы микробиологического брожения.

В качестве горючего спирт стали применять в США и Германии в 30– 40 гг. Интерес к спиртам в качестве топлива резко возрос в 70-е годы. Например, в Бразилии этанол используют в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания уже несколько десятилетий. В 1982 г. началось интенсивное строительство спиртовых заводов по технологии шведской фирмы «Альфа Ляваль» производительностью до 150 тыс. л 95 % спирта в сутки на основе сахаросодержащего сырья. В России действуют установки по производству гидролизного спирта технологии Вниигидролиз (Ленинград). В Японии к концу 90-х гг. экспорт нефти сокращен с 72 до 49 % за счет получения спирта на основе иммобилизованных микробных клеток.

Сырьем для процессов спиртового брожения могут быть разнообразные биомассы, включая крахмалсодержащие (зерно, картофель), сахаросодержащие материалы (меласса, отходы деревоперерабатывающей промышленности), а также биомасса специально выращенных пресноводных и морских растений и водорослей. Процесс складывается из нескольких стадий, включающих подготовку сырья, процесс брожения, отгонку и очистку спирта, денатурацию, переработку кубовых остатков.

Этиловый спирт обычно получают из гексоз в процессах брожения, вызываемых бактериями (Zymomonas mobilis, Z. anaerobica, Sarcina ventriculi), клостридиями (Clostridium thermocellum) и дрожжами (Saccharomyces cerevisiae):

С6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2.

Главная задача, которую приходится решать при получении спиртов технического назначения, это замена дорогостоящих крахмалсодержащих субстратов дешевым сырьем непищевого назначения.

Образование этанола дрожжами – это анаэробный процесс, однако для размножения дрожжей в незначительных количествах нужен и кислород.

Процессы, происходящие при конверсии сахаросодержащего субстрата в спирт, включают также процессы метаболизма и роста клеток-продуцента, поэтому в целом биологический процесс получения спиртов зависит от ряда параметров (концентрации субстрата, кислорода, а также конечного продукта). При накоплении спирта в культуре до определенных концентраций начинается процесс ингибирования клеток. Поэтому большое значение приобретает получение особых штаммов, резистентных к спирту.

Промышленный процесс брожения может осуществляться по разным схемам: непрерывно, периодически и периодически с возвратом биомассы. При периодическом процессе субстрат сбраживается после внесения свежевыращенного инокулята, который обычно получают в аэробных условиях. После завершения сбраживания субстрата клетки продуцента отделяют, и для нового цикла получают свежую порцию посевного материала. Это достаточно дорогостоящий процесс, так как в аэробном процессе размножения дрожжей расходуется много субстрата. Экономический выход в процессе составляет около 48 % от субстрата по массе (часть субстрата тратится на процессы роста и метаболизма клеток, а также образование других продуктов – уксусной кислоты, глицерола, высших спиртов).



Если в качестве продуцента в процессах брожения используют дрожжи, продуктивность составляет 1–2 г этанола/г клеток ч. На лабораторном уровне при использовании в качестве продуцента бактериальной культуры Zymomonas mobilis эта величина выше практически в 2 раза. В промышленных процессах продуктивность аппаратов сильно зависит от физиологических особенностей продуцента, плотности биомассы, типа аппарата и режима ферментации; варьирует очень широко, от 1 до 10 г/л ч. Длительность цикла составляет около 36 ч, конечная концентрация спирта – 5 % (вес/объем).

Недостатки процесса (главным образом, длительность и неполное использование субстрата) можно частично устранить, применяя процесс с повторным использованием биомассы. По этой схеме выход спирта можно повысить до 10 г/л ч.

При реализации непрерывного процесса полнота использования субстрата в основном зависит от интенсивности процесса, то есть скорости протока. Однако при этом возникают противоречия между двумя параметрами, по которым обычно оптимизируют брожение: конечный выход спирта и полнота использования сахаров. По завершении процесса брожения концентрация спирта в бражке может составлять от 6 до 12 %. Чем выше конечная концентрация спирта, тем менее энергоемка стадия перегонки. Так, при 5 % концентрации спирта траты пара для получения 96 % спирта составляют свыше 4 кг/л; при содержании спирта в бражке около 10 % – эта величина сокращается до 2.25 кг/л.

Побочными продуктами спиртового брожения являются углекислота, сивушные масла, кубовые остатки, дрожжи. Каждый из этих продуктов имеет определенную стоимость и самостоятельную сферу применения.

Попытки усовершенствования процесса брожения имеют несколько направлений. Это переход на непрерывные процессы, получение более устойчивых к спирту штаммов дрожжей и удешевление исходного сырья.

Непрерывные процессы сбраживания позволяют повысить конечную концентрацию спирта до 12 %. Получены новые штаммы, в основном среди бактериальных культур, устойчивые к таким концентрациям спирта. К разработкам последних лет относится направление, основанное на использовании не свободных, а иммобилизованных микробных клеток. Иммобилизованные клетки, обладая повышенной толерантностью к спирту, позволяют решать одновременно задачу оптимизации по двум параметрам:

повышать полноту использования субстрата и конечный выход спирта.

Выпуск спиртов в качестве моторных топлив предполагает большие объемы их производства, десятки млн. тонн. В качестве исходного субстрата для получения технического спирта экономически оправдано использование отходов сахарного тростника – багассы, а также маниока, батата, сладкого сорго, тапинамбура. Однако эти культуры характерны для стран с теплым климатом, например, Латинской Америки. Для регионов с умеренным климатом, обладающих большими массивами лесов, приемлемым оказывается использование гидролизатов древесных отходов. Но для этого требуется достаточно энергоемкий и дорогой процесс разрушения лигнина и целлюлозы с образованием водорастворимых сахаров. Процесс гидролиза непрерывно совершенствуется. Для повышения выхода сахаров в процессе гидролиза и снижения энергозатрат разрабатываются новые методы деструкции лигноцеллюлоз с привлечением физических, химических, ферментативных методов, а также в их сочетании. Помимо отходов лесопиления и деревообработки, возможно привлечение также соломы, торфа, тростника.

Экологические преимущества получения и применения этанола в качестве топлива очевидны. Что же касается экономических, – они определяются рядом условий: климатом и продуктивностью зеленой биомассы, себестоимостью сельскохозяйственной продукции и наличием (либо отсутствием) энергоносителей в виде нефти, природного газа или угля.

Жидкие углеводороды Первые попытки поиска среди фотосинтезирующих организмов потенциальных продуцентов энергоносителей в виде жидких углеводородов относятся к 1978 г., когда исследователи пытались обнаружить в соке некоторых растений, главным образом у представителей семейства молочайных, жидкие углеводороды. Однако попытки не увенчались успехом, так как концентрация углеводородов у высших растений оказалась крайне низкой. Несколько позже удалось установить способность к синтезу жидких углеводородов у водорослей и бактерий.



Pages:     | 1 |   ...   | 29 | 30 || 32 | 33 |   ...   | 49 |
 



Похожие работы:

«УДК 658.514 СНИЖЕНИЕ ПОЖАРНОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ ПУТЕМ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОЛОГИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРЕНАЖЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ ПЕРСОНАЛА Хафизов Ф.Ш., Шевченко Д.И., Кудрявцев А.А. Уфимский государственный нефтяной технический университет, г.Уфа Кафедра Промышленной и пожарной безопасности e-mail: atp_mail@inbox.ru Аннотация. В статье рассматриваются проблемы, связанные с оценкой эффективности тренажеров для специалистов нефтегазового сектора. В...»

«5.1. О тепловых машинах и Perpetuum moвile За долго до наступления новой эры своё отношение к проблеме вечного движения и к проблеме неисчерпаемых источников энергии высказывали своё отношение древние мыслители. За пятьсот лет до рождества Христова греческий философ Анаксагор был уверен что: Ничто не может стать чем-то иным, и ничто не может быть уничтожено. Были и более агрессивные высказывания, например, Эмпедокл из Акраганта (490 430 гг. до н.э.) считал, что только сумасшедшие могут...»

«Аннотация Эти биографические очерки были изданы около ста лет назад отдельной книгой в серии Жизнь замечательных людей, осуществленной Ф. Ф. Павленковым (1839—1900). Написанные в новом для того времени жанре поэтической хроники и историко-культурного исследования, эти тексты сохраняют по сей день информационную и энергетико-психологическую ценность. Писавшиеся для простых людей, для российской провинции, сегодня они могут быть рекомендованы отнюдь не только библиофилам, но самой широкой...»

«энергия сил света Москва Вест-Консалтинг 2012 Любовь Щербинина. энергия сиЛ света. М.: Вест-Консалтинг, 2012. — 226 с. На обложке использована фотография. ISBN 978-5-91865-149-0 Новая книга Любови Щербининой Энергия Сил Света представляет новаторский духовно-практический метод взаимодействия с космическими и планетарными каналами и рассказывает о целительских практиках, о мировоззрении автора-экстрасенса и развивает темы, затронутые в предыдущих ее работах Я ЗНАЮ! (О работе экстрасенсацелителя...»

«Александр Владимирович Кородецкий Зеленая аптека Кородецкого: Золотой ус, индийский лук, стевия и другие От редакции Александр Владимирович Кородецкий – известный петербургский фитоэнергетик – родился в 1961 году в Ленинграде После окончания с красным дипломом одного из технических вузов работал в физической лаборатории, исследующей физику полей. Все складывалось в его жизни вполне благополучно. Но неожиданно очень тяжело заболел близкий ему человек. Диагноз неутешительный – артрит коленных...»

«5 БИБЛИОТЕЧНОЕ ДЕЛО СТРАНЫ НА РУБЕЖЕ ТЫСЯЧЕЛЕТИЙ Ю.В. Гриханов Я утверждаю, что библиотека беспредельна. Хорхе Луис Борхес. Вавилонская библиотека Большую роль в переходе биосферы в ноосферу играют информационные системы в целом и особенно их фундаментальное звено – библиотеки. Библиотечная система – это универсальная инфраструктура человеческого общества, обеспечивающая кумуляцию и распространение знаний, информации, фактов во времени и пространстве, благодаря чему сформировалась и развивается...»

«На чём ты медитируешь, Подруга светлых дней? Какую мантру дашь душе Измученной моей? БГ. Часть первая. Цветок мира Четыре года назад наша машина летела по залитому солнцем немецкому автобану. Дети спали на заднем сиденье. Муж сказал мрачно: — Ладно, я там с детьми погуляю, а ты заседай. — Мог бы и не ездить, — огрызнулась я, — Кто тебя заставлял? — Ты что, всерьз думаешь, что я отпущу тебя одну с грудным ребнком к чрту на кулички? Помолчав, он добавил. — Ты хоть расскажи мне, что это за Роза...»

«BULLETIN 39 Kyiv-2006 МЕЖДУНАРОДНАЯ АССОЦИАЦИЯ АКАДЕМИЙ НАУК БЮЛЛЕТЕНЬ 39 Киев-2006 В очередной номер бюллетеня МААН включена информация о международных конференциях, семинарах, симпозиумах, которые запланированы с мая 2006 г. научными учреждениями академий наук, входящих в МААН (место проведения, ответственная за проведение организация, ее адрес и телефоны, время проведения). Выпуск бюллетеня подготовлен под общей редакцией академика Национальной академии наук Украины А. П. Шпака. The...»

«В.В. Артюхов, А.С. Мартынов СИСТЕМНАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ ТЕОРИЯ, АЛГОРИТМЫ, КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ На методологической базе Общей теории систем в книге излагаются оригинальные теоретические разработки по оценке устойчивости материальных систем любой природы, рассматриваются алгоритмы и источники данных для оценок устойчивости природных и техногенных комплексов, приводится целый спектр компонентных и интегральных оценок для всех регионов Российской...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.