• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Круговорот возобновляемого сырья: биодизель из микроводорослей, биоразлагаемая полимерная упаковка, электроэнергия из органических отходов

В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены три перспективных тренда в области биотехнологий, связанные с возможностями эффективного использования возобновляемого сырья.

Версия для печати:   

Возобновляемое сырье (а это органические отходы промышленности, сельского и лесного хозяйства, растительная биомасса) — наиболее доступные ресурсы. Они дешевле газа, угля, нефти и имеют большой потенциал использования в России.

Из них можно получать целый ряд новых продуктов либо продуктов с улучшенными характеристиками (например, биогаз, биотопливо, биоматериалы), решая при этом проблему утилизации отходов и снижая нагрузку на окружающую среду.

Особенно перспективны технологии, позволяющие перерабатывать возобновляемое сырье в биотопливо и электроэнергию, а также решения для производства биополимерной упаковки. Их разработка и применение в России позволят в среднесрочной перспективе снизить зависимость национальной экономики от энергоресурсов, аналогичных зарубежных продуктов и технологий, необходимых для развития данной сферы, создать новые рынки.

 

Биодизель из микроводорослей

По мере того как растет численность населения и люди становятся более мобильными, увеличивается ежегодная потребность в авиа- и автомобильных перевозках. Удовлетворять усиливающийся спрос на моторные топлива возможно за счет производства биодизеля нового поколения из зеленых микроводорослей — в качестве альтернативы биодизелям, получаемым на основе сельскохозяйственных культур.

Зеленые микроводоросли способны преобразовывать углекислый газ в органические соединения и при этом оказывать очищающий эффект на атмо- и гидросферу. Такое биотопливо можно использовать в двигателях дизельного типа, ведь оно очень близко к традиционным моторным топливам — продуктам нефтепереработки.

Очевидные плюсы микроводорослей — высокие скорость роста биомассы и содержание масел, удобство сбора и возможность выращивания прямо на предприятиях и вблизи электростанций — подогревают интерес ученых и многих крупных корпораций к их исследованию и промышленному использованию. В некоторых странах начато серийное производство специальных биореакторов по выращиванию микроводорослей. Япония и США уже осуществили успешные испытания авиа- и автотранспорта, работающего исключительно на водорослевом биодизеле.

 


 


 

Биоразлагаемая полимерная упаковка

Из-за повсеместного распространения упаковочных материалов — пакетов, пленок, контейнеров из химических полимеров — с каждым годом обостряется проблема загрязнения окружающей среды. Снизить ее остроту может переход к упаковочным материалам из биоразлагаемых полимеров — быстро утилизируемых и удобных в использовании.

В большинстве развитых стран в производстве упаковки намечается тенденция к вытеснению тяжело и долго (до нескольких сотен лет) разлагающихся химических полимеров биоразлагаемыми (с периодом утилизации 2–3 месяца). Ежегодный объем их потребления только в Западной Европе составляет около 19 тыс. тонн, в Северной Америке — 16 тыс. тонн. Между тем по ряду потребительских качеств биополимерные упаковочные материалы пока отстают от традиционных синтетических.

Технологии производства биополимерных материалов на основе полимолочной кислоты из растительных сахаров зерновых культур и сахарной свеклы позволяют производить упаковку с высокими потребительскими свойствами. Она эластичная и прочная, устойчива к влаге и агрессивным соединениям, непроницаема для запахов, имеет высокие барьерные свойства и при этом эффективно и быстро разлагается. Технологии, по мере их совершенствования, становятся все менее материало- и энергоемкими.

 


 


 

Электроэнергия из органических отходов

Процессы утилизации и переработки отходов совмещаются с процессами производства практически значимых продуктов и даже электроэнергии. При помощи специальных устройств — микробных топливных элементов (МТЭ) — стало возможным производить электроэнергию из отходов напрямую, минуя стадии получения биогаза и его последующей переработки в электричество.

МТЭ представляют собой биоэлектрическую систему, эффективность функционирования которой зависит от метаболической активности бактерий, которые расщепляют органические соединения (отходы) и передают электроны на электрическую цепь, встроенную в эту же систему. Наиболее эффективны такие бактерии, когда они встроены в технологическую схему предприятий по очистке сточных вод, содержащих органические вещества, при расщеплении которых может вырабатываться энергия.

Существующие лабораторные решения уже позволяют использовать МТЭ для подзарядки аккумуляторов. По мере масштабирования и оптимизации технологических решений станет возможным обеспечивать электричеством и небольшие предприятия. Например, высокопроизводительные МТЭ, работающие на объемах от десятков до тысяч литров, обеспечат автономное питание очистных сооружений.

 


 


 
Мониторинг глобальных технологических трендов проводится Институтом статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики (issek.hse.ru) в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.

При подготовке трендлеттера использовались следующие источники: Прогноз научно-технологического развития РФ до 2030 года (prognoz2030.hse.ru), материалы научного журнала «Форсайт» (foresight-journal.hse.ru), данные Web of Science, Orbit, iea.org, ras.ru, economy.gov.ru, ec.europa.eu, carbontrust.com, expertclub.ru, belgorodinvest.ru, renova.ru и др.

Более детальную информацию о результатах исследования можно получить в пресс-службе НИУ ВШЭ: press@hse.ru, +7 (495) 621-78-73.

© Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», 2014