Перспективы использования одноклеточных водорослей для производства биотоплива

3 Июл

Учёные из Московского физико-технического института и Сколковского института науки и технологий выяснили точный химический состав перспективного биологического топлива из одноклеточных водорослей.

Морские и пресноводные водоросли производят основную часть кислорода на нашей планете. Водоросли набирают массу в несколько раз быстрее других фотосинтезирующих организмов, из-за чего многие исследователи рассматривают их в качестве основного кандидата на роль полноценной замены бензина и других видов топлива.

Кроме высокой скорости роста, водоросли имеют массу других преимуществ — для их выращивания не нужно полей, а одноклеточный характер упрощает их переработку в топливо.

Учёные обнаружили, что биотопливо, которое изготавливают из сжиженных водорослей, оказалось не похоже по своим свойствам на нефть или другие нефтепродукты. Его невозможно сварить из обычной растительной биомассы, потому что одноклеточный планктон содержит в себе слишком много воды, чтобы его можно было высушить и переработать химически. Поэтому водоросли превращают в биотопливо, нагревая их до температуры в 300 °C и одновременно сжимая, что фактически имитирует возникновение нефти в недрах Земли.

В результате этого процесса биомасса делится на жидкое топливо и густую смолу, которая накапливается на дне реактора. Для определения точного состава этих веществ исследователи вымочили водоросли в парах «тяжёлой» воды и щелочей перед тем, как превратить их в биотопливо. Тяжёлая вода и щёлочи содержат атомы дейтерия — «тяжёлого» водорода, в ядре которого присутствует не только один протон, но и один нейтрон.

Молекулы, содержащие дейтерий, будут иметь другой спектр по сравнению с их обычными версиями. Это позволило не только выяснить формулы всех компонентов биологического топлива, но и понять их трёхмерную структуру. Морское биотопливо состоит из веществ, большая часть из которых не имеет ничего общего с углеводородами и прочими элементами, содержащимися в нефти. Эти вещества скорее похожи на органические красители — такие, как бриллиантовый зелёный, который входит в состав «зелёнки».

Глубокое изучение биотоплива поможет учёным понять, какие сорта водорослей лучше всего использовать для его изготовления и как можно их генетически модифицировать, чтобы растения могли в перспективе заменить бензин и другие виды топлива из ископаемых углеводородов. Дальнейшая работа будет сконцентрирована на использовании сортов водорослей с максимально высоким содержанием жиров, чтобы выбрать самое эффективное сырьё для производства биотоплива.

По материалам: Популярная механика