САН-ФРАНЦИСКО - Вас беспокоит рост цен на газ? Сверху накройте бак бумажной массой. Насыпь кленовой стружки. Езжайте по автостраде, используя сырную сыворотку. Поскольку средние цены на бензин в США превышают 1,80 доллара за галлон, сторонники использования биотоплива и химикатов набирают обороты. Исследования по замене бензина в прошлом были сосредоточены на этаноле, полученном из кукурузы, но теперь инженеры-агрономы начинают понимать, как отходы биомассы также можно использовать в качестве заменителя нефти.
Ларри Уокер, профессор сельскохозяйственной и биологической инженерии Корнелла, и его студенты используют ферменты для преобразования твердых отходов биомассы в форму возобновляемой энергии. Выступая сегодня (29 марта) на национальном собрании Американского химического общества в конференц-центре Moscone в Сан-Франциско, Уокер сказал, что имеется достаточно отходов биомассы для производства всех органических химикатов, которые ежегодно потребляются в Соединенных Штатах и до сих пор Осталось достаточно отходов, чтобы превратить их в автомобильное топливо.
«Нам нужны возобновляемые ресурсы и поток энергии. Как мы разрабатываем альтернативы продуктам на основе нефти? Мы делаем это с помощью растительных материалов», - сказал Уокер. «Биотопливо подлежит вторичной переработке, а ископаемое топливо - нет».
Хотя отходы биомассы являются более дешевым сырьем, чем нефть, есть одна загвоздка. По словам Уокера, стоимость преобразования этого сырья в энергию является основным препятствием для коммерциализации. Биомасса растений химически разнообразна, и ее необходимо отделить, а затем преобразовать в желаемые продукты. Он объяснил, что задача состоит в том, чтобы развивать отрасли, способные использовать это сырье, и разрабатывать более экономичные ферментативные и микробиологические процессы, которые превращают эти материалы в промышленные химикаты и энергию.
Уокер объяснил принципы, лежащие в основе топлива из биомассы: Углекислый газ поглощается растениями посредством метаболизма, а углерод входит в клетки растений, где он превращается в клеточные стенки. Ежегодно в Соединенных Штатах в результате промышленного, коммерческого и сельскохозяйственного производства образуется около 279 миллионов метрических тонн растительных отходов. Ключ к использованию этого ресурса заключается в использовании ферментов для расщепления древесной, волокнистой части материала на ферментируемые сахара.
Кэролайн Корнер, Тина Джео и Хёнгил Юнг, аспиранты сельскохозяйственной инженерии в лаборатории Уокера в Корнелле, изучают использование ферментов термофильных (теплолюбивых) бактерий для расщепления целлюлозы в растительных отходах. Бактерии производят шесть ферментов, называемых целлюлазами, которые атакуют биомассу посредством процесса, называемого гидролизом. Это позволяет ферментам перерабатывать целлюлозу в ферментируемые сахара, что позволяет ученым производить топливо или промышленные химикаты. Уокер сравнивает действие ферментов целлюлазы при разрушении волокнистых лигнинов (связывание в растениях) с «командным Pac Man, движущимся вдоль целлюлозного волокна».
Сказал Уокер: «По сути, мы будем использовать растения для производства органических соединений - углеродных соединений - когда-то сделанных из нефти, активно выводящих углекислый газ из атмосферы через растительные ткани».
Растения представляют собой не только возобновляемый источник органических соединений, но и большое количество органических отходов, которые могут быть источником углерода для биоиндустрии. Например, кукурузная солома (большая часть которой используется в качестве корма) составляет 100 миллионов метрических тонн отходов биомассы, ежегодно производимых в Соединенных Штатах, а отходы биомассы газетной бумаги составляют 11.2 миллиона метрических тонн. Остатки городских деревьев - листья, рождественские елки и сломанные ветки - составляют 38 миллионов метрических тонн.
Исследование Уокера и его учеников «Интеграция молекулярных механизмов целлюлазы в гетерогенную реакционную систему» будет представлено в 18:00. в центральном зале A Moscone Center. Исследование финансировалось Министерством сельского хозяйства США.