Language
Country/Area
No result found
Превращение сельскохозяйственных отходов в золотую жилу биотоплива: почему остатки кукурузы и жом сахарного тростника становятся золотыми жилами биотоплива»
На фоне растущего мирового спроса на энергию ценность сельскохозяйственных отходов постепенно привлекает внимание. Растительные остатки, такие как остатки кукурузы и жом сахарного тростника, являясь наиболее распространенным сырьем из биомассы, могут не только стать потенциальными ресурсами для производства биотоплива, но и способствовать достижению устойчивого развития. Химический состав этих сельскохозяйственных отходов, богатых целлюлозой, гемицеллюлозой и лигнином, затрудняет производство из них биотоплива, но в то же время открывает безграничные возможности.
«Присутствие этих трех компонентов делает переработку лигноцеллюлозы очень сложной, и ключ к преодолению этого сопротивления лежит в сочетании термических, химических, ферментативных и микробных процессов».
Химический состав лигноцеллюлозы
Лигноцеллюлоза состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, каждый из которых обладает своими уникальными свойствами, что затрудняет ее коммерческое применение. Лигнин представляет собой гетерогенный полимер, состоящий из множества мономеров и обладающий высокой степенью сшивки. С другой стороны, гемицеллюлоза состоит из разветвленных полисахаридов, которые часто ковалентно связаны с лигнином через фенольные кислоты, что затрудняет извлечение сахаров для переработки в биотопливо. Кроме того, целлюлоза представляет собой гомополимер глюкозы с крайне низкой растворимостью, а глюкозу обычно приходится извлекать путем химической или биологической деградации.
Потенциал специальных энергетических культур
Многие сельскохозяйственные культуры представляют интерес благодаря своей способности давать высокие урожаи биомассы. Некоторые культуры можно собирать несколько раз в год, например, тополь и сорго гигантское. Будучи предпочтительной энергетической культурой, сахарный тростник не только обеспечивает ферментируемую сахарозу, но и производит отходы, богатые лигноцеллюлозой — жом.
«Лигноцеллюлозная биомасса имеет долгую историю использования в качестве древесного топлива, но в последние десятилетия интерес к ней как к предшественнику жидкого топлива возрос».
Потенциальное применение лигноцеллюлозы
Целлюлозно-бумажная промышленность
Лигноцеллюлозная биомасса является основным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности. Химическая целлюлоза производится путем разделения лигнина и гемицеллюлозы с получением целлюлозного компонента. Большая часть лигнина удаляется в процессе переработки целлюлозы в качестве отходов и используется в качестве топлива, что открывает возможности для перепрофилирования существующих бумажных фабрик для производства лигноцеллюлозных сахаров.
Перспективы биотоплива
В связи с растущим спросом на возобновляемые источники энергии лигноцеллюлозная биомасса имеет большие перспективы для использования в производстве биотоплива. Переработка лигноцеллюлозы в биоэтанол является привлекательной альтернативой способу борьбы с ископаемым топливом. Кроме того, из лигноцеллюлозы производят множество других видов топлива, таких как бутанол, диметилфуран и гамма-кетовалеролактон.
«Однако устойчивость лигноцеллюлозы к деградации делает процесс извлечения ферментируемых сахаров сложным. Эффективное разделение и извлечение этих сахаров остается в центре внимания текущих исследований».
Направления исследований и перспективы на будущее
В настоящее время из лигноцеллюлозной биомассы можно получать различные химические вещества, особенно при производстве биокомпозитов, с заявленной устойчивостью. Травянистые и сельскохозяйственные отходы, такие как инвазивные растения и сельскохозяйственные отходы, представляют собой возможные альтернативные источники для создания новых «зеленых» композитных материалов.
«Целлюлоза, как возобновляемый и дешевый альтернативный материал, привлекает все большее внимание в отрасли, и ее будущее развитие нельзя недооценивать».
Благодаря развитию технологий и акценту на защите окружающей среды преобразование сельскохозяйственных отходов в ценные ресурсы не только стало возможным, но и может стать решением для удовлетворения глобальных потребностей в энергии. Можем ли мы полностью полагаться на сельскохозяйственные отходы ради устойчивого будущего?
