CC BY
20Б И О Л О Г И Ч Е С К И Е
НАУКИ
УДК 621.793
Г.Р. Гильманова, А. Ф. Мухаметдинова, Т.В. Семакина, Э.И. Нуретдинова
ОТХОДЫ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА -МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОТОПЛИВА
В статье рассматривается возможность использования отходов агропромышленного комплекса (пшеничной соломы, кукурузных кочерыжек и свекловичного жома) в производстве биотоплива. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о возможности использования гидролизатов отходов агропромышленного комплекса в производствах биотоплива.
Ключевые слова: отходы агропромышленного комплекса, предварительная обработка сырья, кислотный гидролиз, гидролизаты, сырье для производства биотоплива.
В связи с ежегодным увеличением отходов крупнотоннажного производства, деревообрабатывающей промышленности, агропромышленного комплекса, переработка отходов растительного сырья с каждым днем становится все более востребованной и актуальной проблемой всех стран мира. Образующие в огромных количествах отходы ведут к острейшей экологической проблеме современности: загрязнению и ухудшению санитарно-эпидемиологического и эстетического качества природы [1], а это источники сырья для производства биотоплива.
Одними из основных возобновляемых источников сырья для производства биотоплива могут быть отходы агропромышленного комплекса: солома злаковых культур, кукурузные кочерыжки, свекловичный жом (Рисунок 1). Данные виды сырья является лигноцеллюлозными сельскохозяйственными остатками с
© Гильманова Г.Р., Мухаметдинова А.Ф., Семакина Т.В., Нуретдинова Э.И. 2020.
Научный руководитель: Валеева Рауза Тимуровна - кандидат технических наук, доцент, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия.
большим потенциалом в качестве сырья в биотехнологических производствах. Солома и кукурузные кочерыжки, хотя и являются сопродюсерами зерна злаковых и других пищевых видов сырья, их производство не конкурирует с производством пищевых продуктов и не будет приводить к изменениям в землепользовании. В течение последних лет ведутся многочисленные исследования направленные на преобразование этих видов сырья для производства биотоплива и других соединений с высокой добавленной стоимостью.
Пшеничная солома Кукурузные кочерыжки Свекловичный жом
Рис. 1. Отходы агропромышленного комплекса
Рис. 2. Лабораторные установки высокотемпературного гидролиза
Так в лаборатории «Инженерных проблем биотехнологии» КНИТУ проводятся несколько этапов экспериментальных исследований.
С учетом того что эффективность предварительной обработки сырья является одним из основных факторов, влияющих на рентабельность процессов биоконверсии лигноцеллюлозной биомассы проводятся экспериментальные исследовательские работы по предварительной обработке сырья: сырье предварительно измельчается на лабораторных мельницах, затем просеивается через сита разных размеров и для уничтожения посторонней микрофлоры стерилизуется в сушильном шкафу в течение 2 часов при температуре 120°С до постоянной величины [2].
Для повышения эффективности процессов гидролиза и получения гидролизатов с максимальным содержанием редуцирующих веществ ведутся работы по отработке различных вариантов кислотного гидролиза отходов агропромышленного комплекса, выявления оптимальных параметров проведения процессов гидролиза: температуры, концентрации минеральных кислот и гидромодуля на лабораторной установке высокотемпературного гидролиза с тепловым аккумулятором капсульного типа [3]. В качестве гид-ролизующих реагентов исследуется разбавленные растворы минеральных кислот: сильные кислоты - серную и соляную кислоты, слабые кислоты - сернистую и фосфорную кислоты. Наработка гидролизатов в больших количествах на лабораторной установке гидролиза с механическим перемешиванием и блоком управления УКИГ-201 [4] (Рисунок 2).
Исследование процессов гидролиза отходов агропромышленного комплекса выявило различия в зависимости динамики накопления редуцирующих веществ от концентрации гидролизующих агентов - минеральных кислот и температуры. Так максимальные значения редуцирующих веществ при использовании фосфорной кислоты получены при концентрации 3% масс. (Рисунок 3).
Целл. Пшен.сол Кук.кочер Свек.жом
Рис. 3. Содержание максимальных значений редуцирующих веществ в полученных гидролизатах с фосфорной кислотой
Полученные гидролизаты используются как компоненты питательной среды вместо дорогих растворов глюкозы и сахарозы в процессах культивирования спиртовых дрожжей ЗассИаготусе^' сегеуг^чае, т.е. проводится заключительный этап по оценке возможности использования гидролизатов в производстве биотоплива. Оценка возможности использования гидролизатов отходов агропромышленного комплекса также показало различие роста оптической плотности и роста клеток, так некоторым полученным гидро-лизатам необходима была отгонка образовавшихся побочных продуктов. Но в основном, в них присутствовало незначительное количество фурфурола и других побочных летучих продуктов, содержание которых могло бы снизить биологическую доброкачественность гидролизатов. Следовательно, гидролизаты отходов агропромышленного комплекса можно использовать в производствах биотоплива.
Библиографический список:
1. Гурин, А.Г. Использование отходов сахарного производства как нетрадиционный вид органического удобрения / А.Г Гурин, Ю.В. Басов, В.В. Гнеушева. - Общество с ограниченной ответственностью «МегаСервис»
(Орел). - 2015.- С. 260-263.
2. Нуртдинов, Р.М. Предварительная обработка растительного сырья и отходов сельскохозяйственного производства с целью повышения выхода редуцирующих веществ / Р.М. Нуртдинов, Р.Т. Валеева, С.Г. Мухачев, М.В. Ха-рина // Вестник Казанского технологического университета. -2011. - №9. -С. 264-267.
3. Шагивалеев, И.В. Лабораторная установка высокотемпературного гидролиза с тепловым аккумулятором / И. В. Шагивалеев, Р.Т. Валеева, С.Г. Мухачев // Вестник технологического университета. - 2014. - Т.17. - №11. - С. 190192.
4. Шагивалеев, И.В. Универсальная установка для исследования процессов гидролиза лигноцеллюлозного сырья / И. В. Шагивалеев, [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. - 2014.- Т.17. - №3.- С. 182183.
ГИЛЬМАНОВА ГУЗЕЛЬ РАФАЭЛЕВНА - магистрант, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия.
МУХАМЕТДИНОВА АЙЗАРА ФАРИЛОВНА - - магистрант, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия.
СЕМАКИНА ТАТЬЯНА ВАСИЛЬЕВНА - магистрант, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия.
НУРЕТДИНОВА ЭНДЖЕ ИЛЬДУСОВНА - аспирант, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия.
