Как с помощью дрожжей ученые более чем в 30 раз повысили производство этанола из соломы
Ученые Института биологии клетки НАН Украины во Львове работают над технологией, позволяющей получать биотопливо из непищевого сырья, в частности соломы. Однако для промышленного использования разработка еще требует значительной доработки.
Об этом в интервью РБК-Украина рассказал директор Института биологии клетки НАН Украины Константин Дмитрук.
Как получают этанол из соломы
Технология позволяет производить биотопливо из отходов сельского хозяйства и деревообрабатывающей промышленности. Производство не конкурирует за сырье с пищевой промышленностью, поскольку для этого используется непищевое сырье.
Как объяснил Дмитрук, процесс получения этанола из соломы состоит из нескольких этапов. На первом — сырье измельчают и предварительно обрабатывают кислотами или щелочами. Часто это происходит при повышенной температуре или давлении. После этого грибные ферменты расщепляют целлюлозу и гемицеллюлозу до простых сахаров, которые дрожжи превращают в этанол.
Чтобы процесс был экономически выгодным, важно эффективно сбраживать не только глюкозу, но и ксилозу — сахар, содержащийся в гемицеллюлозе.
Как ученые усовершенствовали дрожжи
Для производства этанола исследователи используют дрожжи Ogataea polymorpha. В отличие от классических спиртовых дрожжей они могут сбраживать не только глюкозу, но и ксилозу и осуществлять алкогольную ферментацию при температуре 45-48 градусов.
Такая термотолерантность позволяет сочетать ферментативный гидролиз растительного сырья, который происходит при повышенной температуре, с алкогольной ферментацией в одном технологическом процессе.
В то же время, природная способность этих дрожжей сбраживать ксилозу была недостаточно эффективной. Ученые усовершенствовали дрожжи и более чем в 30 раз повысили продукцию этанола из ксилозы.
Для этого они ввели соответствующие гены, изменили регуляцию экспрессии и модифицировали транспортер глюкозы, чтобы он эффективно переносил в клетку не только глюкозу, но и ксилозу.
Почему технологию еще не используют в промышленности
По словам Дмитрука, разработка пока далека от промышленного использования и требует значительной доработки.
Одна из нерешенных проблем — токсичные соединения, которые образуются при предварительной обработке сырья. В процессе обработки соломы кислотами высвобождаются вещества, подавляющие жизнедеятельность дрожжей. Поэтому ученые работают над повышением устойчивости дрожжей к этим соединениям.
Также требуются пилотные установки, на которых можно будет проверить весь процесс производства — от подготовки сырья до получения этанола путем дистилляции.
Дмитрук отметил, что для производства этанола из соломы или опилок необходимо предварительно обрабатывать непищевое сырье и использовать дорогостоящие ферменты для высвобождения сахаров. Поэтому он вряд ли будет дешевле, чем тот, который производят из сахара или крахмала.
В то же время преимущество технологии заключается в возможности использовать для производства биотоплива непродовольственное сырье.
Сейчас этанол получают из сырья, которое можно использовать для пищевых нужд: кукурузы, пшеницы и других зерновых культур, а также сахарного тростника и сахарной свеклы. В то же время производство из соломы или опилок перспективно с точки зрения избегания конкуренции за пищевое сырье.
Ранее РБК-Украина рассказывало, как выращивание энергетической ивы на Волыни помогает общинам экономить на отоплении.
Также мы писали, что с 1 июля в Украине был введен стандарт бензина Е10 с содержанием до 10% биоэтанола. Эксперты уверяют, что горючее остается вполне безопасным для автомобилей.
