Казанские ученые устроили остаткам соломы горячую баню и получили больше сырья для биоводорода

Поле с тюками сена. Фото iStock

Ученые Казанского аграрного университета вместе с коллегами из Казанского национального исследовательского технологического университета разработали новый способ предварительной подготовки растительного сырья для производства биоводорода. Они использовали паровой «взрыв» для отделения растительных клеток и волокон друг от друга.

Как объясняют авторы разработки, для обработки сырье измельчают, смачивают водой и загружают в специальный аппарат, где нагревают под высоким давлением. Когда давление в аппарате сбрасывают, влага в растительном материале резко вскипает и превращается в пар, сила расширения которого позволяет отделяться растительным клеткам и волокнам друг от друга. Обработка занимает не более минуты, а превращение происходит мгновенно и сопровождается выделением большого количества энергии, поэтому метод и называют паровым взрывом или паровзрывной обработкой.

Если говорить упрощенно, то это похоже на процесс приготовления попкорна в микроволновке, когда зерна кукурузы при нагреве резко «взрываются». Примерно то же самое происходит и с растительным сырьем. В результате разрыва твердых клеточных стенок образуются частицы с очень большой площадью поверхности — до десяти раз больше, чем мы могли бы получить стандартными методами вроде измельчения.

Дмитрий Просвирников

Доктор технических наук, профессор кафедры переработки древесных материалов Казанского национального исследовательского технологического университета

Площадь поверхности имеет решающее значение для действия микроорганизмов и ферментов, расщепляющих растительное сырье на сахара, которыми питаются бактерии, выделяющие биоводород. Чем больше удельная поверхность — тем быстрее происходит обработка ферментами и тем больше получается питательных для бактерий сахаров, а значит, и ценного газа. Это делает производство более экономичным и выгодным.

В настоящее время научный коллектив продолжает совершенствовать свою разработку. В планах — изучение разных видов бактерий, синтезирующих биоводород, и растительного сырья.

Способов производства биотоплива сегодня предлагается много: от выращивания специальных бактерий, которые перерабатывают полезные вещества в биогаз, до разложения воды под действием солнечного света. Однако эпоха биотоплива, говорят ученые, наступит не скоро: большинство предлагаемых методов требует больше энергии, чем из них в итоге получается; кроме того, под масштабное производство биотоплива отсутствует инфраструктура — например, заправочные станции. Поэтому в абсолютном большинстве случаев биотопливо сегодня используется либо в «домашних условиях» малыми дозами, либо как присадка к обычному топливу, позволяющая повысить его экологичность.