X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Целлюлозосодержащую биомассу в зависимости от длины волокон можно разделить на длинноволокнистое сырье, которое используется для изготовления природных текстильных волокон и коротковолокнистое сырье, пригодное в производстве бумажных изделий. Хлопок и лен являются основными источниками длинноволокнистого сырья, основными источниками коротковолокнистого сырья являются древесина и альтернативные ей сельскохозяйственные отходы [1]. Существует несколько основных видов целлюлозосодержащей биомассы: отходы сельского хозяйства (солома и шелуха злаковых культур, жом и жмых), энергетические культуры (многолетние травы, например мискантус, сорго, просо) и лесные материалы (отходы лесозаготовок). Каждый вид целлюлозосодержащего сырья имеет свои преимущества в производстве биоэтанола.

Отходы сельского хозяйства являются непродовольственным, быстровозобновляемым видом сырья, не требующим дополнительных земель для выращивания и воспроизводимым в глобальных масштабах. Использование данного вида сырья позволит свести к минимуму зависимость от лесной древесной биомассы и снизить вырубку лесов. Потенциальный выход биоэтанола из сельскохозяйственных отходов составляет 20,5-25,0 дал/т биомассы. Энергетические культуры характеризуются высоким выходом биомассы и высоким содержанием целлюлозы в ней. Они отличаются быстрой воспроизводимостью в короткий период времени и не требуют для выращивания использования воды, удобрений и возделываемых земель. Этот вид биомассы может составить 50-70 % от общего количества исходного сырья для биоэтанола второго поколения. Потенциальный выход биоэтанола из энергетических культур составляет 16,0-26,0 дал/т сырья. Преимущество использования отходов лесозаготовок заключается в более низком содержании золы в биомассе по сравнению с растительным сырьем, а высокая плотность биомассы предполагает более экономичную транспортировку. Потенциальный выход биоэтанола из отходов лесозаготовок составляет 22,0-27,5 дал/т биомассы [2].

В Казахстане среди отходов сельского хозяйства основное внимание может быть уделено сахарному соргои плодовым оболочкам овса (шелуха или лузга овса), которые являются «концентрированным» видом сырья и на зерноперерабатывающих предприятиях накапливаются в промышленных масштабах. Это морфологически однородный вид сырья, природой «откалиброванный» по размеру и толщине, не требующий измельчения при переработке, что дополнительно повышает его технологичность. Валовый сбор этого сырья в данных республиках с 2010-2017 гг. составляет в среднем 4674,57 тыс. т, что соответствует 1308,9 тыс. т сорго и плодовых оболочек овса, кроме того данный вид сырья распространен в глобальном масштабе. Массовая доля целлюлозы в них составляет 35-45 %, что позволяет рассматривать плодовые оболочки овса именно как источник целлюлозы. Высокое содержание гемицеллюлоз (32-35 %) давало основание рассматривать данные виды растительного биомассы как гемицеллюлозное сырье и источник получения фурфурола и ксилита [3].

Плодовые оболочки овса являются побочным продуктом размола зерна, основные функции которых – сохранять чистоту зерна и защищать от механического разрушения и от болезнетворных микроорганизмов. Этот отход сельского хозяйства не находит своего применения и подвергается утилизации посредством сжигания, что приводит к образованию нагара, и выводит из строя печи. Это объясняется особенностями химического состава данного вида сырья – плодовые оболочки овса обладают высокой зольностью (от 4,5 до 5,5 %). Учитывая их доступность и низкую себестоимость, этот отход может найти применение в получении полезных продуктов. Известно о применении плодовых оболочек овса в качестве сырья для совместного сжигания с углем в кочегарном котле, для получения пищевых волокон; в качестве сорбента ионов тяжелых металлов, для получения биоволокон, в качества сырья для получения биоэтанола.

Список литературы

Сушкова, В.И. Безотходная технология производства этилового спирта и кормовых белковых добавок на гидролизных заводах// «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии»: сб. науч. трудов междунар. науч.-практ. конф. − Уфа, 2004.-100с.

Ибрагимова С.И. и др. Штаммы для производства спирта. – Пищевая пром-сть. − 1993. − № 1.

Экономичность ферментации ксилозы в этанол [Текст] // Applied Biochemistry and Biotechnology. − 1989. − Vol. 20/21. − P.391-401. Complete, Jan – Ang, 1989. Микробиол. пром-сть за рубежом. – М.: Медбиоэкономика. − 1990. − Вып. 24.

Код для цитирования: Скопировать