CC BY
101ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПРЯМОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА ИЗ БИОМАССЫ
Бабич О.О.
БФУ им. И.Канта, Институт живых систем, Директор, д.т.н., профессор Куликова Ю.В.
БФУ им. И.Канта, Институт живых систем, научный сотрудник, к.т.н. ТГУ, доцент Институт ИиЭБ Сухих С.А.
БФУ им. И.Канта, Институт живых систем, Зав. лаб. микробиологии и биотехнологий, к.т.н., доцент
Калашникова О.Б. БФУ им. И.Канта, Институт живых систем,
Аспирант Долганюк В.Ф. БФУ им. И.Канта, Институт живых систем, Научный сотрудник, к.т.н.
RESEARCH REVIEW IN THE FIELD OF TECHNOLOGIES DEVELOPMENT FOR DIRECT PRODUCTION OF LIQUID FUEL FROM BIOMASS
Babich O.
Institute of Living Systems, Immanuel Kant BFU, Director, Doctor of Technical Sciences, Professor
Kulikova Yu.
Institute of Living Systems, Immanuel Kant BFU,
researcher, Ph.D. TSU, Associate Professor Institute of IES
Sukhih S.
Institute of Living Systems, Immanuel Kant BFU, Head of Lab. Microbiology and Biotechnology, Ph.D., Associate Professor
Kalashnikova O. Institute of Living Systems, Immanuel Kant BFU,
Graduate student Dolganyuk V.
Institute of Living Systems, Immanuel Kant BFU,, Researcher, Associate Professor
Аннотация
Основными методами получения топлива из биомассы являются биохимическая конверсия с получением спиртов, пиролиз и гидротермальное ожижение. Гидротермальное ожижение считается одним из наиболее перспективных методов прямого преобразования биомассы с получением бионефти. В статье представлен обзор основных видов сырья, используемого для получения биотоплив. Проведена оценка основных технологий получения биотоплив и выбран в качестве наиболее перспективного для превращения влажной биомассы (например, водорослей) метод гидротермального ожижения.
Abstract
The main methods for obtaining fuel from biomass are biochemical conversion to produce alcohols, pyrolysis and hydrothermal liquefaction. Hydrothermal liquefaction is considered one of the most promising methods for direct conversion of biomass to produce bio-oil. The article provides an overview of the main types of raw materials used to obtain biofuels. The assessment of the main technologies for producing biofuels was carried out and the method of hydrothermal liquefaction was chosen as the most promising for the conversion of wet biomass (for example, algae).
Ключевые слова: биотопливо, биомасса, гидротермальное ожижение, субкритическая вода, водоросли.
Keywords: bio-oil, biomass, hydrothermal liquefaction, sub-critical water, algae.
1. Введение
Одна из самых важных проблем современного общества - это сокращение выбросов CO2 от процессов использования ископаемого топлива для снижения климатической нагрузки. Единственная возможность снизить выбросы парниковых газов в транспортном секторе без серьезных изменений в инфраструктуре, необходимой для перехода на электродвигатели - это увеличение количества возобновляемых ресурсов при производстве топлива [11].
Одним из направлений снижения климатической нагрузки является использование биомассы для прямого производства топлива. В 2018 г. EC выпустил Директиву о возобновляемых источниках энергии (RED [12]), устанавливающий, что в транспортном секторе к 2030 г. минимум 14% от конечного объем потребления энергии должно приходится на возобновляемые ресурсы, 3,5% от этого количества должно приходится на биотопливо, произведенное из биомассы второго и третьего поколения, такой как водоросли и отходы производств. Аналогичные цели были поставлены в США, где совокупное потребление биотоплива к 2022 году должно составить 36 миллиардов галлонов [23].
Технологии трансформации биомассы в топливо можно условно разбить на 2 группы: биохимические и термохимические. Наиболее подходящий метод обработки зависит от количества и типа биомассы, желаемой формы получаемой энергии, требований к конечному использованию, экологических стандартов и экономической целесообразности [23,30].
Биохимическое преобразование включает предварительное химическое расщепление геми-целлюлозы, что обеспечивает доступ ферментов к целлюлозе и ее превращение в спирты, при этом лигнин биодеградации не подвергается и может быть восстановлен и использован в качестве целевого продукта или топлива в последующих процессах термохимической конверсии [23,30].
Термохимическая конверсия предусматривает пиролиз, прямое превращение биомассы в жидкое топливо (гидротермальное ожижение) и газификацию биомассы с получением синтез-газа с последующим получением заданных целевых продуктов по методу Фишера-Тропша.
Во всех случаях полученное жидкое топливо требует дальнейшей обработки и кондиционирования.
2.1. Гидротермальное ожижение (HTL)
Гидротермальное ожижение (HTL) относится к термохимическому процессу, в котором биомасса и органические отходы разлагаются под действием воды, находящейся сверхкритическом состоянии. В таких условиях вода обладает определенными уникальными свойствами. Так, например, вблизи критической точки (т.е. 374 ° C и 22,1 МПа) константа диссоциации воды резко возрастает, заставляя воду действовать как кислотный или основной катализатор для многочисленных реакций, что дает возмож-
ность химического преобразования почти всех типов органических соединений посредством гидролиза и ионных реакций [23]. В сверхкритических условиях радикальные реакции начинают преобладать над ионным механизмом.
Процесс, как правило, протекает при температуре от 250 °С до 380 °С и давлении от 4 до 25 МПа в водной среде [23]. Обычное содержание сухого вещества в вводимой смеси составляет от 5 до 20% [11], поэтому биомасса может направляться на переработку без предварительной сушки.
Как и при обычном пиролизе, при гидротермальном ожижении могут быть получены три основных продукта: бионефть, твердый остаток и газовая фаза, а также водная фаза с растворимыми продуктами. Жидкая органическая фракция (бионефть) очевидно является среди них наиболее ценным продуктом. В связи с чем, большинство исследований в настоящий момент посвящены писку путей повышения выхода бионефти, в том числе за счет применения катализаторов [50], подбора растворителей для извлечения бионефти из водного раствора [18] и совместной переработки различных отходов [34].
Перспективность и высокая энергоэффективность данного метода подтверждается рядом исследований [11]. Хотя этот метод имеет некоторое сходство с пиролизом, методы различаются по качеству добываемой бионефти.
Обычно НТЬ процесс производит топливо более высокого качества после извлечения воды (намного ниже содержание кислорода, выше калорийность (33-36 МДж / кг) и, следовательно, требуется меньшее кондиционирование бионефти, чем в случае пиролизного масла [23]. К достоинствам НТЬ следует отнести возможность переработки влажного сырья с содержанием влаги до 80% (например, осадок сточных вод, навоз, водоросли и т. д.) без необходимости сушки или другой предварительной обработки [23]. Технология НТЬ для производства бионефти в настоящее время находится на стадии пилотных установок, при этом технологии кондиционирования получаемой бионефти находятся на стадии лабораторных разработок [15].
К наиболее важным проблемам термохимического ожижения, мешающим его практическому внедрению следует отнести [7, 29]:
1. Ограниченные знания по организации непрерывно действующих реакторов, работающих при высоких температурах и давлении, обеспечивающих производство и отведение биотоплива.
2. Требуются специальные материалы в технологическом оборудовании для предотвращения коррозии и обеспечения высокого давления, что увеличивает капитальные затраты.
3. Требуется низкое содержание твердой фракции (5-35%) в обрабатываемой смеси для облегчения текучести, что повышает материалоемкость процесса (требуются реактора значительного размера) [29].
4. Высокая себестоимость процессов разделения биотоплива и водных компонентов, т.к. требуется использование и регенерация растворителей.
5. Часть углерода биомассы переходит в водную фазу в форме водорастворимых соединений, что снижает выход бионефти и повышает затраты на очистку сточных вод.
6. Сложность последующих процессов использования бионефти из-за высокой концентрации азота и кислорода, что существенно влияет на качество топлива (кислотность, полимеризацию, вязкость и температуру кипения).
2.2. Пиролиз
Пиролиз - термическое разложение биомассы в инертной среде (например, азоте) с получением жидкости (бионефть), газа и твердого вещество (уголь). Выход различных фракций (жидкость, газ и уголь) зависит от условий процесса (скорость нагрева, конечная температура, время пребывания) и характера сырья. Для максимального увеличения выхода жидкой фракции используется каталитический пиролиз [4, 47]. Практикуется также быстрый пиролиз, проводимый при температурах 450°С-550°С, высоких скоростях нагрева (~ 20 °С 200 °С / сек) и низком времени пребывания летучих веществ в реакционной среде (менее 2 с) [47].
Пиролиз может применяется к широкому спектру сырья, включая целлюлозное, лигноцеллюлоз-ное, отходы пластмасс и позволяет использовать чрезвычайно неоднородное сырье, но влажностью не более 10% [23, 49].
Некоторые из наиболее серьезных проблем пиролиза изложены ниже:
1. Необходимость предварительной сушки биомассы перед началом процесса, что делает сложным применение данного метода к биомассе 3 поколения или биомассе с высокой влажностью (активные илы)
2. Проблемы при хранении биотоплива из-за его химической нестабильности (склонность к полимеризации, высокая вязкость, повышенная кислотность и обводненность) [23].
3. Наличие в сырье щелочных металлов и соединений азота может значительно снизить выход бионефти [52].
4. Быстрая дезактивация катализатора во время кондиционирования биотоплива из-за наличия воды и кислородсодержащих соединений [52] и, как следствие, низкая допустимая доля бионефти на установках каталитического крекинга нефти (приблизительно 30%) [1].
2.3. Газификация и синтез Фишера-Тропша (СФТ)
Газификация превращает биомассу в синтез-газ (смесь СО и Н2), который затем используется в качестве сырья в процессах получения топлива с помощью синтеза Фишера-Тропша (СФТ) [37]. Синтез-газ также может быть использован в качестве сырья для производства диметилового эфира фМЕ) [42], метанола [3], синтеза аммиака [48] и пр.
СФТ одна из немногих технологий, которая позволяет легко производить высококачественное топливо, которое можно легко интегрировать в существующую инфраструктуру (автомобильный
транспорт и авиационное топливо) [3, 16, 45]. Газификация в сочетании с синтезом Фишера-Тропша -хорошо зарекомендовавший себя метод при использовании угля в качестве сырья [16]. Однако включение в качестве сырья биомассы для производства синтез-газа все еще находятся в стадии опытно-промышленных установок [22]. На начло 2019 года в мире эксплуатируется 114 установок по газификации биомассы, 13 установок находятся в стадии строительства, 14 законсервированы [22]. Около 72% действующих станций вырабатывают в виде конечного продукта электроэнергию, 17% производят жидкое топливо (этанол, ДМЭ, дизельное топливо и метанол), полученный синтез-газ в 5% случаев используется в качестве газообразного топлива (водород и синтетический природный газ) и 8% для химического производства [23].
Газификация-СФТ с использованием сырья второго поколения столкнулась с рядом проблем [23]:
1. Требуется предварительная обработка биомассы (уплотнение, измельчение, сушка и т. д.) для гомогенизации сырья перед газификацией. Сушка биомассы может потреблять до 10-15% энергии сырья [46].
2. Необходима очистка и кондиционирование синтез-газа во избежание отравления катализаторов в СФТ [53]
3. Производство большого количества смол на газификаторах может увеличить риск коррозии, но удаление смолы является проблемой и увеличивает капитальные затраты.
4. Обычный СФТ неселективен и приводит к образованию различных продуктов, не только желаемых длинноцепочечных углеводородов. Таким образом, контроль селективности - одна из самых больших проблем в СФТ [23].
5. Продукты от СФТ требуют фракционирования и дистилляции для получения биотоплива, что увеличивает стоимость производства [23].
Несмотря на разнообразие технологий, потенциально пригодных для трансформации биомассы в жидкое топливо, только некоторые из этих методов готовы к эксплуатации. Большинство из них находятся на более ранней стадии разработки, например, как пиролиз и гидротермальное ожижение [15, 33].
2.4. Биохимические методы. Ферментация.
Ферментация - это производство в процессе жизнедеятельности микроорганизмов в аэробных или анаэробных условиях определенных видов веществ, таких как изобутен, этанол, бутанол и пр., являющихся предшественниками углеводородов. Получаемые вещества далее направляются на очищение и конверсию с получением в качестве целевого продукта бензина, дизельного или авиационного топлива.
В настоящее время для этого процесса используются три направления конверсии:
1. Производство алкенов из сахаров с помощью дрожжей [15].
2. Производство липидов из сахаров гетеротрофными водорослями или дрожжами, которые
затем извлекаются под воздействием растворителей [31].
3. Производство короткоцепочечных газообразных алкенов из сахаров под воздействием бактерий [15].
В настоящее время в процессах аэробной ферментации используется сахар первого поколения в качестве сырья (сахарная свекла, сахарный тростник и кукурузный крахмал). Включение сырья второго поколения все еще находится в стадии разработки [15].
Основные проблемы, связанные с использованием сырья 2-го поколения - это его несоответствие по качеству и составу, в частности наличие различных ингибиторов [28, 38]. Кроме того, все процессы биохимического преобразования сахара из сырья 2-го поколения в углеводороды имеют низкий выход (44% из пшеничной соломы [21], 39% из жмыха сахарного тростника [39] и 49% из кукурузы [54]).
Есть ряд проблем, связанных с данной технологией:
1. Ограниченность массопереноса и длительность процесса, что делает необходимым постоянное барботирование и перемешивание в реакторе, что требует значительных затрат и влияет на себестоимость продукта [54].
2. Микробная адаптация к лигноцеллюлозным сахарам (сырье второго поколения) ограничена и приводит к ингибированию процесса [41].
3. Проблемы загрязнения сырья второго поколения, что приводит впоследствии к микробному антагонизму в ферментерах [6].
4. Требуется большое количество энергии для извлечения продукта из ферментируемой жидкости [6].
2.5. Сырье для производства биотоплива
Традиционного сырье для производства биотоплива принято разделять на три группы первого, второго и третьего поколения.
Сырье 1-го поколения - сельхозпродукция (пшеница, сахар, тростник, кукуруза, орехи и растительные масла), используемые в основном для производства биоэтанола и биодизеля (известного как биотопливо 1-го поколения). Основной недостаток биотоплив первого поколения - конкуренция с производством продуктов питания, высокие общие производственные затраты, использование значительного количества сельхозугодий и удобрений [23].
Большинство из вышеупомянутых проблем, связанных с биотопливом 1-го поколения, может быть частично, если не полностью решено путем производства биотоплива из непродовольственных культур, сельскохозяйственных и лесных отходов/остатки, классифицируемых как биотопливо 2-го поколения [15].
В литературе имеются данные по производству биотоплив 2-го поколения с использованием сельскохозяйственных отходов (например, зерновой шелухи) [9, 20], непищевых культур (например, мискантус) [23] и промышленных отходов (например, опилок) [44]. Ожидается, что производство биотоплив 2-го поколения будет иметь большую
эколого-экономическую целесообразность [4, 68, 69]. Проблемы производства биотоплив 2-го связана со сложностью биомассы, трудоёмкостью ее транспортировки, сбора и предварительной обработки перед производством биотоплив.
Биотопливо 3-го поколения из водорослей -относительно новая разработка. Водоросли имеют несколько преимуществ перед наземными источниками биомассы: скорость роста на порядок выше в сравнении с наземными растениями, для их роста требуется ограниченные площади земель, удобрений или пестицидов, с их помощью возможна утилизация ряда органических отходов в качестве питательных веществ, они имеют небольшие сезонные колебания продуктивности [8, 26, 27].
Однако проблема с водорослями в качестве сырья связана с необходимостью отделения воды от биомассы [23]. Получение биотоплива требует разрушения клеточной стенки водорослей для высвобождения жиров, углеводов и других ценных компонентов, что может быть проблематично из-за большого количества стабильной целлюлозы в клеточной стенке. Способы получения биотоплива 3-го поколения в настоящее время носят преимущественно концептуальный характер, но имеют большой потенциал при преодолении технических и технологических проблем [14].
Биотопливо имеет много преимуществ перед ископаемым топливом, в частности, более низкое содержание серы, экологичность и более низкие выбросы углерода (на 80-90% ниже, чем ископаемое топливо) [43, 51]. Однако стоимость производства биотоплива в настоящее время больше, чем у ископаемого топлива. Затраты на производство биотоплива включают: производство сырья, транспортировка сырья, уплотнение и хранение и процессы предварительной обработки и собственно затраты технологический процесс конверсии биомассы. При этом затраты на производство и транспортировку биомассы первого и второго поколения составляют 60-90% от общей себестоимости биотоплива [10, 17, 36]. Использование различных источников биомассы приводит к вариативности в стоимости топлива за 1 литр от 0,4 $ до 0,8 $ [23].
2.4. Выводы по разделу
Биотопливо имеет много преимуществ по сравнению с ископаемым топливом, в частности, более низкие выбросы парниковых газов (сокращение выбросов на 50-100%) и меньшее воздействие на окружающую среду. Однако себестоимость топлива в настоящее время выше примерно в 2 раза, чем топлива из ископаемых ресурсов [23].
Использование быстрого пиролиза для переработки биомассы высокой влажности экономически и энергетически не оправдано, т.к. требуются значительные энергетические затраты на сушку. При этом выход топлива не превышает 30%, а топливо сильно обводнено и содержит высокие концентрации кислорода и азота. Этот процесс целесообразно использовать для биомассы низкой влажности, т.к. максимальная допустимая доля влаги менее 10%.
Газификация в сочетании с синтезом Фишера-Тропша рассматривается как более перспективный метод производства биотоплива из-за его гибкости в отношении перерабатываемого сырья и способности производить жидкое топливо с высоким выходом, наряду с теплом и электричеством в единой системе. Однако основной проблемой является ин-гибирование катализатора при реализации СФТ, необходимость измельчения и сушки сырья.
Биохимические пути (ферментация) из сырья второго поколения все еще находятся в стадии разработки, т.к. адаптация микроорганизмов к лигно-целлюлозным сахарам ограничена, в связи с чем доля деструкции сахаров очень низкая 39-49 %. Процесс отличается низкой производительностью и высокой чувствительностью.
Согласно литературным данным использование гидротермального ожижения [4] может обеспечить получение топлива с более низкими производственными затратами 2,6-4,9 доллара за ГДж (для процессов газификации эта цифра составляет 4,275,0 и для пиролиза 2,0-3,09), при этом топливо будет достаточно хорошего качества. Существенным достоинством технологии также является возможность использования биомассы (в том числе водорослей, избыточного активного ила) с высокой влажностью без предварительной сушки. Данный метод имеет ряд технологических проблем, которые ниже будут рассмотрены более детально.
Если говорить об источниках сырья для производства биотоплива, то очевидным преимуществом обладает сырье второго поколения (отходы производства, сельскохозяйственные и пищевые отходы, технические культуры). Использование отработанной биомассы в качестве сырья (биотопливо 2-го поколения), позволит также значительно снизить затраты и выбросы парниковых газов за счет исключения/сокращения этапов выращивания и сбора урожая.
Еще более выигрышным вариантом является производство биомассы, улучшающей состояние окружающей среды, например, загрязненные сточные воды могут служить средой для производства микроводорослей (как источник биогенных элементов), производственные выбросы, содержащие высокие концентрации С02, могут быть использованы в качестве источника углерода.
В качестве наиболее перспективной технологии превращения биомассы второго и третьего поколения выбран метод гидротермального ожижения, который следует рассматривать в дальнейших лабораторно-экспериментальных исследованиях.
Научно-исследовательская работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (дополнительное соглашение №075-03-2021-047/9 (код (шифр) научной темы Р2ЖМ-2021-0016)).
Список литературы
1. Al Ibarra, Rodriguez E, Sedran U, Arandes JM, Bilbao J. Synergy in the cracking of a blend of bio-oil and vacuum gasoil under fluid catalytic cracking conditions. Ind Eng Chem Res 2016;55:1872-80.
2. Allen B, Baldock D. Nanni S,Bowyer, Sus-tainability criteria for biofuels made from land and nonland based feedstocks. Report for the European Climate Foundation. Institute for European Environmental Policy (IEEP) 2016. London, https://ieep.eu/uploads/arti-cles/attachments/cc72ca6f-7361-4e9b-b208 3c90e 8308c98/ieep_2016_sustainability_criteria_for_biofu-els_post_2020.pdf
3. Almusaiteer KA, Ahmed A-H, Abed O, Bi-ausque G, Abdulaziz A-A. Catalysts and methods for methanol synthesis from direct hydrogenation of syngas and/or carbon dioxide. Google Patents 2019.
4. Basu P. Biomass gasification, pyrolysis and torrefaction: practical design and theory. Academic press; 2018.
5. Boerrigter H, Den Uil H, Calis H-P. Green diesel from biomass via Fischer-Tropsch synthesis: new insights in gas cleaning and process design. Pyrolysis and gasification of Biomass and waste 2003:1.
6. Brex'o RP, Sant'Ana AS. Impact and significance of microbial contamination during fermentation for bioethanol production. Renew Sustain Energy Rev 2017; 73:423-34.
7. Castello D, Haider MS, Rosendahl LA. Catalytic upgrading of hydrothermal liquefaction biocrudes: different challenges for different feedstocks. Renew Energy 2019;141:420-30.
8. Dahman Y, Syed K, Begum S, Roy P, Moh-tasebi B. Biofuels: their characteristics and analysis. Biomass. In: Biopolymer-based materials, and bioen-ergy. Elsevier; 2019. p. 277-325.
9. Danquah JA, Roberts CO, Appiah M. Elephant grass (pennisetum purpureum): a potential source of biomass for power generation in Ghana. Current Journal of Applied Science and Technology 2018:112.
10. De Laporte AV, Ripplinger DG. The effects of site selection, opportunity costs and transportation costs on bioethanol production. Renew Energy 2019;131:73-82.
11. Ellersdorfer M.Hydrothermal co-liquefaction of chlorella vulgaris with food processing residues, green waste and sewage sludge. Biomass and Bioen-ergy 142 (2020) 105796 https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105796
12. European Parliament and the Council of the European Union, Directive (EU) 2018/ 2001 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the Promotion of the Use of Energy from Renewable Sources: PE/48/2018/REV/1, 2018.
13. E4tech UK Ltd. Advanced drop-in biofuels UK production capacity outlook to 2030. https://as-sets.publishing.service.gov.uk/government/up-loads/system/uploads/attachment_data/file/652538/ad-vanced-drop-in-biofuels-uk-product ion-capacity-out-look-2030.pdf.
14. Gambelli D, Alberti F, Solfanelli F, Vairo D, Zanoli R. Third generation algae biofuels in Italy by 2030: a scenario analysis using Bayesian networks. Energy Pol 2017;103:165-78.
15. Guerrero AB, Munoz E. Life cycle assessment of second generation ethanol derived from banana agricultural waste: environmental impacts and energy balance. J Clean Prod 2018;174:710-7.
16. Guettel R, Kunz U, Turek T. Reactors for fischer-tropsch synthesis. Chem Eng Technol: Industrial Chemistry-Plant Equipment-Process Engineering-Biotechnology 2008;31:746-54.
17. Gunukula S, Daigneault A, Boateng AA, Mullen CA, DeSisto WJ, Wheeler MC. Influence of upstream, distributed biomass-densifying technologies on the economics of biofuel production. Fuel 2019;249:326-33.
18. Han, Y.; Hoekman, K.; Jena, U.; Das, P. Use of Co-Solvents in Hydrothermal Liquefaction (HTL) of Microalgae. Energies 2020, 13, 124. https://doi.org/10.3390/en13010124
19. Hassan SS, Williams GA, Jaiswal AK. Moving towards the second generation of lignocellulosic bi-orefineries in the EU: drivers, challenges, and opportunities. Renew Sustain Energy Rev 2019;101:590-9.
20. Hu Y, Wang S, Li J, Wang Q, He Z, Feng Y, et al. Co-pyrolysis and co- hydrothermal liquefaction of seaweeds and rice husk: comparative study towards enhanced biofuel production. J Anal Appl Pyrol 2018;129:162-70.
21. Huang S, Liu T, Peng B, Geng A. Enhanced ethanol production from industrial lignocellulose hy-drolysates by a hydrolysate-cofermenting Saccharomy-ces cerevisiae strain. Bioproc Biosyst Eng 2019;42:883-96.
22. International Energy Agency (IEA) Bioenergy Task33 Database. Gasification of biomass and waste. http://task33.ieabioenergy.com/con-tent/Task%2033%20Projects. [Accessed 24 July 2019].
23. Kargbo H., Harris J. S., Phan N.A. Dropin-fuel production from biomass Critical review on technoeco-nomic feasibility and sustainabilityRenewable-and-Sustainable-Energy-Reviews (1)Renewable and Sustainable Energy Reviews 135 (2021) 110168 https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110168
24. Kang K, Zhu M, Sun G, Guo X. Fossil fuels versus biofuels: perspectives on greenhouse gas emissions, energy consumptions, and projections. Fuel Processing and Energy Utilization: Chapman and Hall/CRC 2019:1-14.
25. Koley S, Khadase MS, Mathimani T, Raheman H, Mallick N. Catalytic and noncatalytic hydrothermal processing of Scenedesmus obliquus biomass for bio-crude production - a sustainable energy perspective. Energy Convers Manage, 2018;163:111-21. https ://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.02.052.
26. Lam MK, Khoo CG, Lee KT. Scale-up and commercialization of algal cultivation and biofuels production. In: Biofuels from algae. Elsevier; 2019. p. 475-506.
27. Lazar MD, Senila L, Dan M, Mihet M. Crude bioethanol reforming process: the advantage of a biosource exploitation. In: Ethanol. Elsevier; 2019. p. 257-88.
28. Littlejohns J, Rehmann L, Murdy R, Oo A, Neill S. Current state and future prospects for liquid biofuels in Canada. Biofuel Research Journal 2018;5:759-79.
29. Matayeva A, Basile F, Cavani F, Bianchi D, Chiaberge S. Development of upgraded bio-oil via liquefaction and pyrolysis. Studies in surface science and catalysis. Elsevier; 2019. p. 231-56.
30. Marulanda VA, Gutierrez CDB, Thermo-chemical Alzate CAC, BiologicalBioc hemical, Conversion Hybrid. Methods of bio-derived molecules into renewable fuels. Advanced bioprocessing for alternative fuels. In: Biobased chemicals, and bioproducts. Elsevier; 2019. p. 59-81.
31. Matuszewska A. Microorganisms as direct and indirect sources of alternative fuels. Alternative Fuels, Technical and Environmental Conditions: Intech 2016.
32. Mohr A, Raman S. Lessons from first generation biofuels and implications for the sustainability appraisal of second generation biofuels. Energy Pol 2013;63: 114-22.
33. Moriarty P, Honnery D. Global renewable energy resources and use in 2050. In: Managing global warming. Elsevier; 2019. p. 221-35.
34. Nazari L, Yuan Z, Ray MB, (Charles) Xu C. Co-conversion of waste activated sludge and sawdust through hydrothermal liquefaction: optimization of reaction parameters using response surface methodology. Appl Energy 2017;203:1-10. https://doi.org/10.1016Zj.apenergy.2017.06.009.
35. Nguyen Q, Bowyer J, Howe J, Bratkovich S, Groot H, Pepke E, et al. Global production of second generation biofuels: Trends and influences 2017.
36. Ouraich I, Wetterlund E, Forsell N, Lundmark R. A spatial-explicit price impact analysis of increased biofuel production on forest feedstock markets: a scenario analysis for Sweden. Biomass Bioenergy 2018;119:364-80.
37. Pant KK, Upadhyayula S. Detailed kinetics of Fischer Tropsch synthesis over Fe- Co bimetallic catalyst considering chain length dependent olefin desorption. Fuel 2019;236:1263-72.
38. Ramsurn H, Gupta RB. Biofuels in air and ground transportation. Energy for propulsion: springer. 2018. p. 457-72.
39. Rech FR, Fontana RC, Rosa CA, Camassola M, Ayub MAZ, Dillon AJ. Fermentation of hexoses and pentoses from sugarcane bagasse hydrolysates into ethanol by Spathaspora hagerdaliae. Bioproc Biosyst Eng 2019;42:83-92.
40. Ribeiro LA, da Silva PP, Mata TM, Martins AA. Prospects of using microalgae for biofuels production: results of a Delphi study. Renew Energy 2015;75:799-804.
41. Sharma HK, Xu C, Qin W. Biological pre-treatment of lignocellulosic biomass for biofuels and bioproducts: an overview. Waste and Biomass Valorization 2019;10: 235-51.
42. Tan EC. Sustainable process design for biofuel production via syngas conversion pathway. National renewable energy lab. (NREL), Golden 2019. CO (United States.
43. Tham R, Bowatte G, Dharmage S, Morgan G, Marks G, Cowie C. Health Cobenefits and impacts of transitioning from fossil-fuel based to cleaner energy sources in higher-income countries: what do we know? ISEE conference Abstracts 2018.
44. The energy value and economic efficiency of solid biofuels produced from digestate and sawdust. Energy 2018;159:1118-22.
45. Tijmensen MJA, Faaij APC, Hamelinck CN, van Hardeveld MRM. Exploration of the possibilities for production of Fischer Tropsch liquids and power via biomass gasification. Biomass Bioenergy 2002;23:129-52.
46. Uasuf A, Becker G. Wood pellets production costs and energy consumption under different framework conditions in Northeast Argentina. Biomass Bio-energy 2011; 35:1357-66.
47. Venderbosch RH. Fast pyrolysis. Thermo-chemical processing of biomass: conversion into fuels, chemicals and power. 2019. p. 175-206.
48. Wijayanta AT, Aziz M. Ammonia production from algae via integrated hydrothermal gasification, chemical looping, N2 production, and NH3 synthesis. Energy 2019;174:331-8.
49. Winjobi O, Shonnard DR, Bar-Ziv E, Zhou W. Techno-economic assessment of the effect of torrefaction on fast pyrolysis of pine. Biofuels, Bioproducts and Biorefining 2016;10:117-28.
50. Yang J., Quan (Sophia) He Q.S., Corscadden K., Niu H., Lin J., Astatkie T. Advanced models for the prediction of product yield in hydrothermal liquefaction via a mixture design of biomass model components coupled with process variables, Applied Energy 2019, 233-234, 906-915. https://doi.org/10.10167j.apen-ergy.2018.10.035
51. Yang Y, Tilman D, Lehman C, Trost JJ. Sustainable intensification of highdiversity biomass production for optimal biofuel benefits. Nature Sustaina-bility 2018;1:686.
52. Zhang L, Li S, Ding H, Zhu X. Two-step pyrolysis of corncob for value-added chemicals and high-quality bio-oil: effects of alkali and alkaline earth metals. Waste Manag 2019;87:709-18.
53. Zhao X, Naqi A, Walker DM, Roberge T, Kas-telic M, Joseph B, et al. Correction: conversion of landfill gas to liquid fuels through a TriFTS (tri-reforming and Fischer-Tropsch synthesis) process: a feasibility study. Sustainable Energy & Fuels 2019.
54. Zhu L, Li P, Sun T, Kong M, Li X, Ali S, et al. Overexpression of SFA1 in engineered Saccharomyces cerevisiae to increase xylose utilization and ethanol production from different lignocellulose hydrolysates. Bioresour Technol 2020:123724.
ВАКУУМНАЯ ДЕГИДРАТАЦИЯ МАЛЫХ ПОРЦИЙ ПЛОДОВО-ЯГОДНОГО СЫРЬЯ В
ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Лесовская М.И., Кривцов Н.Е.
Красноярский государственный аграрный университет,
Красноярск, Россия
VACUUM DEHYDRATION OF SMALL PORTIONS OF FRUIT-BERRY RAW MATERIALS UNDER
LABORATORY CONDITIONS
Lesovskaya M., Krivtsov N.
Krasnoyarsk state agrarian university, Krasnoyarsk, Russia
Аннотация
В статье обсуждаются результаты использования простой конструкции вакуумной сушилки для получения малых образцов лиофилизированного плодово-ягодного сырья в лабораторных условиях.
Abstract
The article discusses the results of using a simple vacuum dryer to obtain small samples of lyophilized fruit and berry raw materials in laboratory conditions.
Ключевые слова: лабораторное оборудование, плодово-ягодное сырьё, малые образцы, вакуумная сушка.
Keywords: laboratory equipment, fruit and berry raw materials, small samples, vacuum drying.
Сублимационная сушка (лиофилизация, возгонка) представляет собой наиболее совершенный способ консервирования, практически не имеющий ограничений по выбору субстрата [5]. С помощью сублимационной технологии можно надёжно за-
консервировать мясные, овощные, плодово-ягодные виды сырья и пищевых продуктов, полностью сохраняя все витамины и биологически активные вещества в их составе [2].
