Biodegviela. Ūdeņraža tehnoloģijas

Biodegviela

TEHNOLOĢIJA - ETANOLA RAŽOŠANA

Etanolu izmanto ne tikai alkoholisko dzērienu ražošanai. Ķīmiskajā rūpniecībā tas ir svarīgs šķīdinātājs. Nākotnē etanolam, tāpat kā etēnam, iespējams, būs arvien lielāka nozīme ķīmiskajā rūpniecībā kā pamatizejvielai. Izmantojot biotehnoloģijas, etanolu iespējams pārvērst par trīs un četrus oglekļa atomus saturošiem savienojumiem.

Kopš 1973. gada OPEC (naftas eksportētājas) valstis nosaka, ka naftas cenas pasaules tirgū lēcienveidīgi pieaug. Zinātniekiem nopietnāk kā jebkad agrāk nākas domāt par alternatīviem iekšdedzes dzinēju degvielas iegūšanas veidiem. 1973. g. naftas krīze ir būtiski ietekmējusi pat valstu ekonomiku. Piem., Brazīlijā, kas ir naftas produktu importētāja valsts, 1975. gadā pieņēma valsts programmu „Pro Alcool”, saskaņā ar kuru etanols tiek ražots, raudzējot ogļhidrātiem bagāto cukurniedru sulu, un izmantots kā motoru degviela. Pēc cenu pieauguma 1979. gadā tās īstenošana izrādījās vitāli nozīmīga. Brazīlijā 1986./87. g. saražoja 12,5 miljardus litru etanola. Katra etanola ražošanas iekārta spēj ražot 120 000-200 000 l produkta dienā. Tādu ir simtiem. Etanola ražošanai izmantoto cukurniedru platība Brazīlijā 23 miljoni hektāri. Viens hektārs ražo vidēji 80 t cukurniedru, apūdeņojot var sasniegt 200 t. No 1 t iegūst 70 l etanola – sulu izspiež un raudzē, bet atlikumus kaltē un izmanto destilācijas kolonnu sildīšanai. Kā trūkums jāmin fakts, ka gadā ražotnes strādā tikai 180 dienas. Lai saražotais etanols kā degviela konkurētu ar benzīnu, kas iegūts no naftas, valsts šai nozarei piešķir nozīmīgas investīcijas.

Etanola ražošanas iespējamais risinājums – koksnes pārcukurošana. Koksni pārsvarā veido celuloze, hemicelulozes un lignīns. Celulozi hidrolizējot ar skābi, veidojas glikoze. Liela daļa no cukurniedrēm satur koksnes daļas. Iespējams tas būs būtisks produktivitātes paaugstināšanas un etanola ražošanas pašizmaksu samazināšanas risinājums.

Eiropas valstīs, kas atrodas mērenā klimata joslā, biomasas pieauguma ir daudz mazāks kā siltajās klimata joslās. Bez tam auglīgās augsnes būtu jāizmanto pārtikas, ne enerģētisko materiālu ražošanai. Tas padara biomasas audzēšanu etanola un biogāzes ražošanai problemātisku.

Daudzās zinātniskajās laboratorijās visā pasaulē intensīvi tiek pētīti mikroorganismi, kuri par etanolu efektīvi raudzē dažādus ogļhidrātus. Piemēram, jau pagājušā gadsimta sākumā no palmu vīna un meksikāņu dzēriena pulque izdalīja nūjiņveida baktērijas Zymomonas mobilis un tās jau divdesmit gadus izmanto etanola ražošanā. Tās vairojas vidē ar augstu glikozes saturu un ražo etanolu 6-7 ātrāk nekā zināmās labākās raugu šķirnes. Mikroorganismu ir relatīvi mazi – 1/4-1/5 no rauga šūnas izmēriem. Tas ir svarīgi, jo pēc fermentācijas mazāka ir atkritumu masa un tie labāk kā raugi darbojas fermentatoros. Šādās rūpnieciskās iekārtās 96% etanols tiek ražots no glikozes sīrupa – kviešu cietes pārstrādes produkta, taču var izmantot arī atkritumus un cieti saturošos atūdeņus.

Zinātnieku vēlmes ir atrast tādus etanola producentus, kuri pārstrādātu ne tikai glikozi, fruktozi, maltozi, saharozi, bet arī ksilozi – hemiceluložu sastāvdaļu un kuri darbotos nepārtrauktas darbības fermentatoros (etanolu varētu nodestilēt tā veidošanās procesā).

Daudzsološi ir arī baktēriju AKO-1 pētījumi, kuru darbības optimālie apstākļi ir +73 ºC un tās raudzē visdažādākos ogļhidrātus. Taču to produktivitāte joprojām ir zema.