В истории Первой мировой войны было множество технологий и ресурсов, которые заложили основу для победы. Среди них технология ферментации ацетон-бутанол-этанол (АБЭ) в сочетании с силой биологической ферментации стала в то время незаменимой частью британского военного производства. За этим процессом стоит история Зейма Вайцмана, великого химика. Его вклад не только повлиял на ход войны, но и оказал глубокое влияние на последующую биотопливную промышленность.
Ферментация ацетона-бутанола-этанола — это бактериально-зависимый процесс ферментации, в ходе которого образуются ацетон, бутанол и этанол путем преобразования углеводов, таких как крахмал и глюкоза. Принцип действия этого процесса аналогичен дрожжевому брожению для производства спирта, однако организмами, участвующими в ферментации АБЕ, являются анаэробные бактерии, такие как Clostridium acetobutylicum
и т. д.
Соотношение продуктов в этом процессе составляет 3 части ацетона, 6 частей бутанола и 1 часть этанола. Эти три растворителя сыграли решающую роль в производстве оружия в то время.
Историю ферментации АБЭ можно проследить до 19-го века, впервые завершенную Луи Пастером в 1861 году, но только в начале 20-го века Зейм Вейцман успешно выделил Clostridium acetobutylicum из анаэробных бактерий
, что позволит индустриализировать этот процесс. В 1916 году изобретение Вейцмана позволило Великобритании начать массовое производство ацетона, ключевого ингредиента в производстве пороха и других военных материалов того времени.
В последующие десятилетия индустриализация ферментации АБЭ прошла через множество усовершенствований и экспериментов. После Второй мировой войны, с развитием нефтехимических технологий, экономика этого процесса была поставлена под сомнение и в конечном итоге заменена другими, более экономически эффективными методами. Однако основы этой технологии проложили путь к последующему производству биотоплива.
В 21 веке, когда мир уделяет больше внимания устойчивой энергетике, ферментация ABE снова привлекла внимание. Многие страны привержены разработке биотоплива для решения проблем изменения климата и истощения нефтяных ресурсов. Важность производства биобутанола получает новое признание в качестве альтернативного топлива и химического вещества, которое обещает дальнейшее развитие технологий возобновляемой энергетики.
Биобутанол — это возобновляемое топливо с высокой плотностью энергии, которое можно использовать непосредственно в существующих бензиновых двигателях и транспортировать по существующим трубопроводным системам.
Кроме того, постоянно внедряются новые процессы и технологии, в том числе использование недорогих отходов и побочных продуктов ферментации, повышение толерантности организмов к бутанолу и т. д., что способствует экономии и эффективности. ферментации ABE открывает новые возможности.
Хотя нынешняя технология ферментации ABE имеет много преимуществ, она по-прежнему сталкивается со многими проблемами в процессе производства. Повышение эффективности производства и контроль затрат стали предметом текущих исследований. Многие эксперты изучают способы снижения затрат на очистку сточных вод, повышения чистоты конечных продуктов и использования побочных продуктов для дальнейшей переработки с целью повторного использования ресурсов.
В целом на данный момент мы добились определенного прогресса в производительности и эффективности ферментации АБЕ, но все еще существуют проблемы с удовлетворением рыночного спроса на объем шариков.
Оглядываясь на историю, мы можем не только увидеть прогресс науки и техники, но и почувствовать усилия и настойчивость учёных в трудные времена. Сегодня, когда экологические проблемы усугубляются, а спрос на возобновляемые ресурсы увеличивается, какую роль будет играть ферментация АБЭ в будущем энергетическом ландшафте?