Открытие физиков из России поможет заменить бензин водорослями

Ученые из МФТИ, МГУ, «Сколтеха» и институтов РАН раскрыли точный химический состав биотоплива из одноклеточных водорослей, изучение которого поможет сделать его более эффективным, говорится в статье, опубликованной в журнале EJMS.

«Дальнейшая работа должна быть сконцентрирована на использовании сортов водорослей с максимально высоким содержанием жиров и создание таких сортов при помощи генных модификаций. Так мы сможем выбрать из них самое эффективное сырье для производства биотоплива», — приводит пресс-служба Физтеха слова сотрудника «Сколтеха» и МФТИ Евгения Николаева.

Вопреки общепринятым представлениям, настоящими «легкими Земли», производящими большую часть кислорода, являются морские и пресноводные водоросли, а не деревья и другие сухопутные растения. Помимо воздуха, водоросли снабжают все морские организмы питательными веществами, преобразуя  углекислоту и энергию Солнца в сахара и другие «съедобные» вещества. 

Водоросли набирают биомассу в несколько раз быстрее других фотосинтезирующих организмов, из-за чего многие исследователи рассматривают их как главного кандидата на роль полноценной замены для бензина и других видов топлива. Помимо высокой скорости роста, водоросли имеют и массу других преимуществ – для их выращивания не нужно полей, а их одноклеточный характер упрощает их переработку в топливо.

Николаев и его коллеги обнаружили, что на самом деле , которое изготавливают из водорослей, похоже по своим свойствам и происхождению не на или нефтепродукты, а на некое подобие зеленки. К такому выводу ученые пришли, раскрыв полный химический состав «сжиженных» водорослей, из которых готовится .

Как объясняют российские исследователи, топливо из водорослей производят совсем не так, как его «варят» из обычной растительной биомассы – одноклеточный планктон содержит в себе слишком много воды, чтобы его можно было высушивать и затем перерабатывать химически. Водоросли  «напрямую» превращают в , нагревая их до температуры в 300 градусов Цельсия и одновременно сжимая до очень высоких давлений, фактически имитируя то, как возникает в недрах Земли.

В результате этого процесса биомасса делится на жидкое топливо и густую «смолу», которая накапливается на дне реактора. И то, и другое содержит в себе тысячи отдельных веществ, что мешало определить их состав и оценить, как нужно поменять процесс «варки» водорослей, чтобы улучшить свойства топлива.

Для определения его состава российские ученые воспользовались хитростью – перед тем, как превратить водоросли в , они вымочили их в парах «тяжелой» воды и щелочей.

Тяжелая вода и щелочи, как объясняют исследователи, содержит в себе атомы дейтерия – «тяжелого» водорода, в ядре которого присутствует не только один протон, но и один нейтрон. Молекулы, содержащие в себе дейтерий, будут иметь несколько другой спектр по сравнению с их обычными версиями. Это позволило не только «прочитать» формулы всех компонентов биотоплива, но и «увидеть» их трехмерную структуру.

Как оказалось, «морское» состоит из веществ, большая часть из которых не имеет ничего общего с углеводородами и прочими молекулами, содержащимися в нефти. По словам химиков, эти вещества похожи на некоторые органические красители, такие как, например, бриллиантовый зеленый, который входит в состав зеленки.

Дальнейшее изучение этой «биозеленки», как считают авторы статьи, поможет понять, какие сорта водорослей лучше всего использовать для варки биотоплива и как их можно модифицировать, чтобы они могли заменить бензин и другие виды топлива из ископаемых углеводородов.

Pin It

Добавить комментарий