Биология

Разработано устройство для получения биотоплива из микроводорослей

Wikimedia Commons

Американские инженеры-химики создали струйный миксер, экстрагирующий жиры из микроорганизмов. До настоящего момента такая технология добычи органического топлива не удается из-за высоких затрат энергии. В новой работе ученые на шаг приблизились к тому моменту, когда выделяемая топливом энергия покроет затраты на его производство. Статья об открытии была опубликована в журнале Chemical Engineering Science X.

Клеточные липиды (жиры) — это соединения трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Молекулы могут представлять интерес в качестве ресурса энергии, поскольку макроэргические связи, объединяющие атомы углерода, при расщеплении выделяют большое количество тепла. В клетках микроорганизмов для этого имеются специальные органоиды, митохондрии, которые окисляют жиры, запасая энергию в виде органических молекул — АТФ. События, происходящие в бензобаке автомобиля, очень похожи по механизму на упрощенное клеточное дыхание митохондрий. Однако выделить липиды из клетки не так-то просто. Сложность и энергозатратность процесса экстракции создает своего рода трагедию, когда липиды повсюду, но нет возможности их извлечь. «Вода, вода, кругом вода. Но нет ни капли для питья…»

«Ключевым моментом здесь является энергетический паритет. Важно, чтобы получаемое количество энергии покрывало затраченные усилия. Мы еще не достигли желаемого результата, однако первые шаги на пути решения проблемы уже сделаны, — комментирует доктор химических наук, сотрудник университета Юты и соавтор исследования Леонард Пиз. — Мы устранили большую часть энергетического барьера в производстве биотоплива из микроводорослей, что сделает процесс более эффективным».

Процесс выделения липидов из водорослей начинается с дегидратации биомассы — процесса отделения клеточного экстракта от воды. К полученной сухой смеси добавляют экстрагирующий раствор, «выуживающий» гидрофобные молекулы липидов из всего набора осажденных веществ. В итоге, смешав полученные жиры с дизельным топливом, можно смело заправлять бак. Однако стоимость первого шага — выделения липидов — не позволяет перейти ко второму и третьему.

«Было предпринято много попыток ввести биотопливо из водорослей в гонку за чистым и дешевым источником энергии. Однако цена его производства до сих пор слишком высока, чтобы был хоть какой-то коммерческий интерес. Наши разработки помогут это изменить», — утверждает соавтор работы, Свомитра Моханти, доцент кафедры химической инженерии университета Юты.

Команда ученых создала струйный миксер-экстрактор, который создает участки локальной турбулентности в растворе при экстракции. В этих зонах липиды могут «выскакивать» из клеток прямо в поток растворителя. «Наша разработка позволяет избежать самой сложной стадии — просушивания, что делает весь процесс быстрее и дешевле», — отмечает Моханти.

Новая технология может применяться и с другими микроорганизмами, например с бактериями или грибами. Количество объектов для получения биотоплива неограниченно, что открывает широкие перспективы для дальнейших исследований.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.