09/12/2016 ИЦиГ СО РАН

С мечтой о биотопливе

390 ИЦиГ СО РАН ИХТТМ СО РАН ИТ СО РАН СО РАН Науки о жизни Техника Новосибирск ​Прошедший в Новосибирске XII Инновационно-инвестиционный Форум "Инновационная энергетика" целую секцию посвятил новым видам топлива. Думаю, не стоит даже уточнять, насколько это актуально для наших дней, особенно если речь идет о современных, экологически приемлемых технологиях переработки растительного сырья. Разумеется, организаторам Форума необходимо было показать вклад наших, новосибирских ученых в развитие данного направления.

Действительно, указанной темой занимаются сразу несколько институтов Академгородка. Причем, каждый из них рассматривает эту проблему под своим особым углом зрения, в точном соответствии с научной специализацией. Так, Институт цитологии и генетики СО РАН делает акцент на выращивании соответствующих сельхоз культур, богатых целлюлозой (в частности, речь идет о мискантусе). Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН разрабатывает технологии эффективной переработки целлюлозосодержащего сырья. Институт теплофизики СО РАН, со своей стороны, разрабатывает технологии экологически безвредного сжигания твердого биотоплива в современных энергетических установках.

Как видим, перечисленные направления прекрасно дополняют друг друга. Учитывая сказанное, организаторы постарались собрать на одной площадке представителей всех трех направлений. И, наверное, это был первый случай, когда проблема биотоплива публично рассматривалась именно так, в комплексе. Судя по реакции участников, ученые хорошо осознавали важность осуществляемой исследовательской работы как раз с позиций решения единой задачи, не решаемой каждым коллективом по отдельности. Согласимся, что в условиях дефицита горизонтальных связей межу научными организациями такое общение оказалось очень важным прецедентом.

По словам заведующего лабораторией молекулярных биотехнологий ИЦиГ СО РАН Сергея Пельтека, интерес к мискантусу изначально был проявлен не с точки зрения его использования в качестве топлива, а как "ответ на потерю Россией источников целлюлозы, прежде всего — хлопка".

Мискантус, — уточнил ученый, — это многолетний злак, найденный экспедицией Института на Дальнем Востоке. В условиях Сибири он дает с одного гектара до 10 тонн сухой биомассы, что делает его очень перспективным, в том числе и сточки зрения использования для нужд энергетики. Хотя, как было сказано, главное его назначение — получение целлюлозы, содержание которой в сухой биомассе составляет почти 50 процентов.

В ИЦиГ СО РАН не скрывают, что они всерьез рассматривают возможность использовать мискантус в качестве сельскохозяйственной культуры — по аналогии с зерновыми культурами. Этому, отметил Сергей Пельтек, очень хорошо поспособствовало создание Федерального исследовательского центра, благодаря чему в состав ИЦиГ СО РАН вошли специалисты по сельскому хозяйству. "В настоящее время, — уточнил он, — у нас уже есть приличное количество сельхоз площадей и приличное количество биомассы мискантуса".

Почему здесь подчеркивается важность наличного количества биомассы? По одной простой причине — предприятия, занимающиеся переработкой целлюлозы, не берут на испытания маленькие объемы сырья. А для продвижения мискантуса как раз было важно создание технологии переработки при непосредственном взаимодействии с предприятиями, потенциально заинтересованными в доступных источниках целлюлозы.

В настоящее время, отметил Сергей Пельтек, ученые ИЦиГ СО РАН уже добились определенных успехов на пути выделения природных популяций микроорганизмов, способных осуществлять такую переработку. Этот путь в отечественной практике биотехнологов считается классическим. Параллельно испытываются методики, получившие распространение на Западе. Иначе говоря, здесь полностью суммируется накопленный мировой опыт.

В конечном итоге, считает Сергей Пельтек, культивация мискантуса и современные технологии его переработки позволят добиться так называемого импортозамещения в плане обеспечения отечественной промышленности собственными источниками целлюлозы. В то же время он обратил внимание на то, что есть перспективы использования данного растения непосредственно в биоэнергетике.

"У нас есть довольно приличный опыт взаимодействия с западными европейцами. И мы создали уже целый ряд перспективным форм переработки мискантуса в качестве топлива. Должен сказать, что европейцы с удовольствием его перерабатывают в пеллеты. Говоря по-простому, это прессованная солома, иногда с некоторыми добавками. Теплотворная способность в сравнении с углем у мискантуса невысокая. Но, отмечу, что мы работали с ирландцами, у которых вообще нет ни угля, ни нефти. Все их природное достояние — это трава. Живя в таких условиях, они с большим энтузиазмом, с большой охотой берутся за переработку. Так что если у нас в стране вдруг случится дефицит угля и нефти, то и мы, наверное, начнем что-то подобное делать для нашей энергетики. Но пока у нас такой необходимости нет. А вот для химических производств — при соответствующей технологии переработки — такая биомасса нужна", — подытожил Сергей Пельтек.

Заведующий лабораторией химии твердого тела ИХТТМ СО РАН Олег Ломовский, продолжая развивать уже прозвучавшие до него тезисы, отметил, что содержащиеся в растительном сырье сахара очень хороши для биотехнологий, но вряд ли они востребованы в энергетике. "Для энергетики, — разъяснил он, — больше подойдут полифенолы. Идеал был бы такой: если бы мы смогли все это разделить и использовать то и другое по двум разным направлениям, то можно на выходе получить чистый лигнин и чистую целлюлозу, которые существенно отличаются по своим теплотворным способностям. Именно этим мы как раз и занимаемся".

Коротко говоря, при переработке растительного сырья нужно "вкусное" (для микроорганизмов, разумеется) отделять от "невкусного". Соответственно, "вкусное", содержащее максимум целлюлозы, имеет смысл направлять в качестве сырья на химические предприятия или же производить биоэтанол. "Невкусное" (и при этом твердое) — направлять в топку. В ИХТТМ СО РАН отделяют одно от другого с помощью специального механического оборудования, получая частички измельченного сырья, обладающие разным удельным весом (что напрямую связано с содержащимися в них веществами). Такой эксперимент, в частности, проводили с соломой. Из "вкусного" в лабораторных условиях уже получили пробные образцы биоэтанола, а "невкусное" (содержащее много лигнина) специалисты ИТ СО РАН успешно испытали в лабораторной энергоустановке.

В принципе, на стадии экспериментов технологии показали себя неплохо. Осталось только заинтересовать этими разработками участников рынка или государственные структуры. Полной уверенности в том, что направления, по которым работают наши ученые, четко вписывается в какие-то официально принятые стратегии развития, у нас, к сожалению, нет. Еще одно печальное обстоятельство: падение цен на нефть привело к тому, что инвесторы охладели к подобным разработкам. Остается лишь надеяться на общее изменение ментальности, на изменение подходов к организации хозяйственных процессов, когда само понятие "отходы" потеряет смысл ввиду бережного отношения к природным ресурсам. И то, что сегодня считается "отходом", завтра станет восприниматься исключительно как сырье для биотехнологий и энергетики. Это означает, что наши ученые, по большому счету, работают на будущее, контуры которого просматриваются уже сегодня.

Олег Носков