CC BY
24
Удосконалення технологи отримання техшчного етанолу з альтернативно!сировини
Improving the Technology of Obtaining Technical Ethanol from Alternative Raw Materials
Серий Петров 1, Олег Чайка 2 Sergij Petrov, Oleg Chaika
1 National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"
2 Kirpichov Street, Kharkiv, 61002, Ukraine
2 Kharkiv Physics and Mathematics Lyceum No 27 12/14 Mariinskaya Street, Kharkiv, 61004, Ukraine
DOI: 10.22178/pos.34-2
LCC Subject Category: QD415-436
Received 20.04.2018 Accepted 20.05.2018 Published online 28.05.2018
Corresponding Author: Oleg Chaika pandira12345@mail.ru
Анотащя. Метою статт е дослщження властивостей опалого листя в якост сировини для виробництва бюетанолу; удосконалення технологи переробки целюлозовмютноТ сировини в бюетанол максимально енергоефективним та еколопчним способом.
У результат проведеного дослщження встановлено, що виробництву бюпалива з вщновлюваноТ сировини притаманш характеры ознаки шновацшноТ техноло-гГТ: швидке зростання цього сектора економки супроводжуеться iстотним зби льшенням частки ринку. Застосування опалого листя в якост сировини дозволить усунути юнуючий в даний час конфлкт iнтересiв, пов'язаний з викорис-танням для виробництва бiоетанолу харчовоТ сировини, дозволить уникнути вилучення ресурав зi сфери виробництва продуктiв харчування. 1стотними по-зитивними факторами виробництва i застосування бiопалива е полтшення еколопчноТ обстановки, зниження шкiдливого впливу на оргаызм людини ви-хлопних ^в, зниження забрудненостi навколишнього середовища i, як насли док, зниження захворюваност та супутнiх витрат на медичне обслуговування. Використання бюетанолу в якост екобюпрюадок дозволяе пiдвищити октано-ве число палива, i, вщповщно, пiдвищити ефективнiсть роботи двигуна. Таким чином, використання бюетанолу призводить до якюного полтшення технко-економiчних показниюв, що також е iндикатором шновацшност. Загроза ско-рочення (вичерпання) невщновлюваних джерел енергГГ також е чинником, що обумовлюе необхiднiсть розвитку i вдосконалення технолог^ виробництва бiо-палива.
Порiвняно низька рентабельнiсть виробництва бiопалива пов'язана з низьким виходом цтьового продукту i високою вартiстю попередньоТ обробки целюло-зноТ сировини. Було вдосконалено методику отримання бюетанолу з вщновлюваноТ незатребуваноТ сировини - опалого листя. Методика дозволяе збть-шити вихщ бiоетанолу за рахунок бтьш ефективного гiдролiзу важкогiдролiзi-руемих полiсахаридiв.
Дiстало подальший розвиток дослiдження вщмшностей в мiкроелементному складi листя, зiбраного поблизу екологiчно брудних виробництв i проТжджих вулиць, з одного боку, i на екологiчно чистих територiях, з iншого боку. За до-помогою спектрального аналiзу встановлено, що мкроелементний склад опалого листя значно варю залежно вiд мюця збору. Цю обставину варто врахо-вувати при органiзацí|| збору сировини для подальшоТ переробки на бюетанол.
Результати дослщження можуть бути використаш в практичнш роботi, пов'язаноТ з впровадженням еколопчно чистих технологiй переробки вщновлюваноТ незатребуваноТ сировини. Подальшi перспективи дослщження можуть
бути пов'язаш з бтьш глибоким дослщженням залежност ступенем забру-дненостi територГГ збору сировини для виробництва бюетанолу, та мкроелеме-нтного складу кiнцевоГ продукцп. Також подальшi перспективи дослiдження можуть бути пов'язан з уточненням ступеня шновацшност запропонованоГ технологи i розрахунком ГГ економiчноT ефективностi.
Ключовi слова: етанол; зелена хiмiя; екологiя; целюлоза; гiдролiз целюлози; отримання етанолу; техшчний спирт.
© 2018 The Authors. This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License
Abstract. The purpose of the article is to study the properties of fallen leaves as raw materials for the production of bioethanol; Improvement of the technology of recycling cellulosic raw materials into bioethanol in the most energy-efficient and ecological way.
As a result of the study, it has been found out that the production of biofuels from renewable raw materials is characterized by features of innovative technology: the rapid growth of this sector of economy is accompanied by a significant increase in market share. The use of fallen leaves as raw material will eliminate the current conflict of interests associated with the use of food raw materials for the production of bioethanol, will prevent the withdrawal of resources from the sphere of food production. Significant positive factors in the production and use of biofuels are improvement of environmental conditions, reduction of the harmful effects of exhaust gases on the human body, reducing environmental pollution and, consequently, reducing morbidity and associated costs of medical care. The use of bioethanol as an ecobiopilot makes it possible to increase the octane number of fuel, and, accordingly, increase the efficiency of the engine. Thus, the use of bioethanol leads to a qualitative improvement of technical and economic indicators, which is also an indicator of innovation. The threat of reducing (exhausting) non-renewable sources of energy is also the factor that necessitates the development and improvement of biofuel production technology.
The relatively low profitability of biofuel production is due to the low yield of the target product and the high cost of pre-treatment of cellulose raw materials. The method of obtaining bioethanol from renewable non-demanded raw materials - fallen leaves -was improved. The technique allows to increase the bioethanol yield due to more effective hydrolysis of hard-hydrolysable polysaccharides.
Further development of the study of the differences in the microelement composition of leaves collected near environmentally-polluting industries and streets with busy traffic, on the one hand, and ecologically clean territories, on the other hand, has been further developed. With the help of spectral analysis it was established that the microelement composition of fallen leaves varies considerably depending on the place of collection. This circumstance should be taken into account when organizing the collection of raw materials for further processing of bioethanol.
The results of the study can be used in practical work related to the introduction of environmentally friendly technologies for the processing of renewable unclaimed raw materials.
Further research perspectives may be related to the deeper study of the relationship between the degree of contamination of the raw material collection area for the production of bioethanol and the trace element composition of the final product. Also, further research perspectives may be related to the specification of the degree of innovation of the proposed technology and the calculation of its economic efficiency.
Keywords: ethanol; green chemistry; ecology; cellulose; hydrolysis of cellulose; obtaining ethanol; technical alcohol.
ВСТУП
Вщновлювана та (або) незатребувана сиро-вина е суттевим резервом пiдвищення ефек-тивност сучасно'' промисловостi. Пошук аль-тернативних видiв сировини, дослiдження ïx властивостей - важливий етап створення ш-новацiйниx теxнологiй виробництва бюпали-ва. Удосконалення технологи переробки це-люлозовмiстовноï' сировини у бiоетанол максимально енергоефективним та еколопчним способом е одшею з прiоритетниx задач сучасно'' екологи.
Проблемам техногенного навантаження i впливу на здоров'я людини традицiйниx ви-дiв палива присвячеш роботи Н. Йоркшо'' [4], N. Traviss [12], C . Pope, R. Brook, R. Burnett, D. Dockery [lo].
Дослiдженню проблем соцiaльно-економiчноï затребуваностi, екологiчностi та шновацшно-стi виробництва бiоетанолу присвяченi роботи С. Чачшо'' i А. Двоян [2], С. Гармаш, В. Герасименко i Г. Руново' [5], Ф. Выьданова, Ф. Латипово'', Р. Чанишева, С. Школаево'' [14], J. Boyce [1].
Проблемам переробки альтернативно'' сировини; питанням розробки i вдосконалення методики перетворення целюлози в бюета-нол, присвячеш роботи Н. Трофiмовоï i
B. Бабюна [13], О. Яценково' [7], Б. Кузнецова,
C. Кузнецово'' i В. Тарабанько [8], К. Шмщт i Г. Худайгулова [11], B. Glick i J. Pasternak [6].
Незважаючи на велику юльюсть робiт, прис-вячених данш проблематицi, тривае процес дослщження можливостей удосконалення теxнологiчного процесу i тдвищення прибу-тковостi пiдприемств, що спецiалiзуються на переробцi целюлози. Використання при ви-робництвi бiоетанолу харчово' сировини е iстотним недолiком дано'' технологи. Удосконалення технологи шляхом використання в процес виробництва бюетанолу альтернати-вних (нехарчових) сировинних ресурав дозволить елiмiнувaти непрямi витрати, пов'язаш зi зниженням потенцiaлу виробництва харчових ресурав. Супутшми завдання-ми е використання сировини нижчо' собiвaр-тостi i виключення (зниження впливу) про-блеми нестaбiльностi врожа'в.
Метою cmammi е дослiдження властивостей опалого листя в якосп сировини для виробництва бюетанолу; удосконалення технологи переробки целюлозовмютно'' сировини в бю-
етанол максимально енергоефективним та еколопчним способом.
МЕТОДИ ДОСЛ1ДЖЕННЯ
При визначенш сутнiсних характеристик су-часного стану виробництва бюетанолу вико-ристаш системно-структурнi i лопко-аналiтичнi методи дослщження. Процес гщ-ролiзу з попередньою обробкою i на^ван-ням з використанням арчано!' кислоти про-водився на експериментальнiй установцi, що була зiбрана спецiально для проведення да-ного експерименту. Дослiдження хiмiчного складу листя з територiй з рiзною забрудне-нiстю проводилося за допомогою спектрального аналiзу (техшчне обладнання - спектро-аналiзатор).
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛ1ДЖЕННЯ
В даний час виробництво бiоетанолу демон-струе характернi ознаки шновацшного сектора економiки - швидке динамiчне зростан-ня, що супроводжуеться iстотним збыьшен-ням частки ринку. Як вщзначають С. Чачша,
A. Двоян, «на його [виробництво бюетанолу] частку припадае 85% обсягу свггового виробництва бюпалив» [2]. Ресурсний потенцiал виробництва бiоетанолу також свщчить про перспективнiсть даного напрямку виробництва палива. Як вщзначають С. Гармаш,
B. Герааменко, Г. Рунова, «енергетичний по-тенцiал бюмаси в УкраШ по виробництву бь оетанолу становить 2,36 млн. тонн умовного палива» [5]. Вщповщно до Директиви 2009/28/EC вiд 23 квiтня 2009 року «Про сприяння використанню енергГï з вщновлю-ваних джерел», зобов'язання Украши щодо впровадження вiдновлюваноï енерги регла-ментують досягнення до 2020 року питомо! ваги вiдновлюваноï енерги на рГвнГ 11 % вщ загального споживання [3].
Слщ зазначити, що виробництво бiоетанолу все ще залишаеться досить низькорентабе-льною технологiею. Вченi Ф. Вiльданов, Ф. Латипова, Р. Чанишева, С. Школаева вщ-значають: «вартiсть етанолу, одержуваного з ферментованоï целюлози, на сьогодшшнш день досить висока в порГвнянш з продуктом, що одержуеться з крохмалю. Це пов'язано з юлькома факторами: низький вихГд щльово-го продукту; висока вартють стади поперед-
ньо! обробки целюлозно!' сировини; низька швидгасть гiдролiзу целюлози» [14]. При роз-робцi та вдосконаленМ технологiй виробни-цтва бюетанолу, крiм власне технологiчних, необхiдно враховувати також i економiчнi ас-пекти виробничого процесу. Пропонован ш-новацшш технологи повиннi бути узгодженi з вимогою пiдвищення економiчноi ефектив-носп виробництва.
Полiпшення еколопчно!' обстановки е безу-мовно сприятливим елементом системи сощ-ально-економiчних переваг промислового виробництва бюлопчного етанолу. Забруд-нення пов^ря, викликане дорожнiм транспортом, е серйозною загрозою для здоров'я на-селення i в першу чергу для людей iз захво-рюваннями органiв дихання. Причиною цьо-го е частинки, як мiстяться в вихлопних газах транспорту. Н. Йорюна зазначае: «головний внесок у забруднення повггряного басейну урбосистеми вносять промисловють, автотранспорт, тепловi електростанци [4]. Вельми ютотну роль (70-80 %) в забрудненнi повiтря великих мют грають вiдпрацьованi гази ав-томобШв, а також процеси випаровування палива. Вмют шкiдливих речовин у вщпра-цьованих газах автомобiлiв в значнш мiрi за-лежить вiд умов !'х експлуатаци. Двигун, що працюе на бензинi, е джерелом забруднення повпря такими речовинами, як оксид вугле-цю, газоподiбнi вуглеводнi парафшового i олефiнового ряду, висококиплячi полщикль чнi ароматичнi вуглеводнi i сажа, продукти неповного окислення палива (альдегщи), га-логенвуглеводнi, важкi метали та оксиди азоту» [4].
Вчений N. Traviss вщзначае наявнiсть «ютот-них наукових доказiв негативних наслiдкiв впливу вихлопних газiв дизельних двигунiв на здоров'я людини. Такi вихлопнi гази включають дрiбнi (<2,5 мкм) i понад-дрiбнозернистi (< 0,1 мкм) частинки, оксиди азоту (N0x3, SO2, карбошли та iншi органiчнi сполуки, таю як полщи^чш ароматичнi вуг-леводш (ПАВ)» [12].
Епiдемiологiчнi та обсервацiйнi дослiдження показали, що забруднення повггря призво-дить до погiршення симптомiв стенокарди, обваження шемп мiокарда при фiзичному навантаженнi i може провокувати розвиток шфаркту мiокарда. Негативнi наслщки для здоров'я, пов'язанi з впливом вихлопних газiв традицiйного палива, включають, як вщзна-
чають C. Pope, R. Brook, R. Burnett, D. Dockery «збыьшення вiдвiдування невщкладно'' до-помоги, зниження функци легень, загострен-ня астми, аритми, гiпертонГi i збiльшення piB-ня смертность [10].
Основна вщмшшсть етанолу вiд бензину в цш областi - це здатшсть утворювати вихло-пнi гази (табл. 1).
Таблиця 1 - Склад вихлопних ra3iB
Якщо точний склад бензину можна визначи-ти тыьки в лаборатори, то склад етанолу вам вщомий, i розрахувати продукти гоpiння мо-же кожен (1):
C2H5OH + 3О2 ^ 2СО + + H2O (1)
Як вщзначають С. Гармаш, В. Герасименко, Г. Рунова, «бюетанол в багатьох кра'нах свiту використовуеться як екобiопpiсадка до бен-зинiв, яку отримують iз зернових культур. Кpiм еколопчно'' вигоди (зменшення викидiв на 30 %), застосування бiоетанолу пiдвищуе октанове число палива, збыьшуючи ефекти-внiсть роботи двигуна [5].
Таким чином, для виробництва бюетанолу характерною е i така ознака шновацшно'' технологи, як яюсне полшшення техшко-економiчних показникiв при и викоpистаннi (полшшення якост бензину при використан-ш екобюпрюадок). Кpiм того, використання бюетанолу здатне шщшвати також виник-нення непрямих вигод, пов'язаних з потен-
Компоненти Питома вага (%)
вихлопного за типами палива Примггки
газу Бензин Дизель
Азот 74,077,0 76,078,0 Нетоксичний
Кисень 0,3-8,0 2,0-18,0 Нетоксичний
Водяна пара 3,0-5,5 0,5-4,0 Нетоксичний
Дюксид 5,0-12,0 1,0-10,0 Нетоксичний
вуглецю
Оксид 0,1-10,0 0,01-5,0 Токсичний
вуглецю
Альдепди 0-0,2 0,0010,009 Токсичний
Окис с1рки 0-0,002 0-0,03 Токсичний
Сажа, г/м3 0-0,04 0-0,03 Токсичний
Бензапирен, мг/ м3 0,010,02 до 0,01 Канцероген
цшним зниженням захворюваносп внаслщок полшшення еколопчно'' обстановки.
Об'ективна необхiднiсть удосконалення i впровадження нових технологш виробницт-ва бiоетанолу з целюлозовмютш сировини пов'язана також з проблемою скорочення за-пасiв невiдновлюваних паливних ресурав. Важко переоцiнити вплив вуглеводшв на ш-дустрiальний та постшдуст^альний перiоди економiчного розвитку. Нафта займае провь дне мiсце в св^овому паливно-енергетичному господарствi. Ii частка в зага-льному споживаннi енергоресурав безперер-вно зростала: 5 % перед 1-ою св^овою вш-ною, 17,5 % напередоднi 2-i свггово'' вiйни (1939-1945), 41,5 % в 1972, i 46,2 % в 1973 рощ, але згодом стала зменшуватися, склав-ши 33,6 % в 2010 31,3 % в 2014 рощ. Одне з пояснень подiбного зниження - так званий «шк нефти» (peak oil). Концепщя «тку нафти» е досить дискусшною. Деяю дослiдники вщ-значають, що свiт вже пережив достатню ю-лькiсть нездiйснених прогнозiв «нафтових пiкiв». Погоджуючись з ними, висунемо при-пущення, що це пов'язано не з хибшстю само'' передумови вичерпносп запасiв нафти, а з деякою недоробленiстю використовуваних моделей (наприклад, недостатне врахування появи нових технологш, що дозволяють бiльш ефективно розробляти нафтовi плас-ти). Так, J. Boyce [1], дослiджуючи можливiсть спрогнозувати на основi Hubbert-Deffeyes Peak Oil Mode (HDPO model) наближення шкового видобутку нафти, робить обмовку про те, що дана модель недоощнюе нелшшний фактор появи нових нерозвщаних ранiше родовищ; тiльки ретроспективних даних про обсяги видобутку в попередш перюди часу недоста-тньо, щоб робити прогнози запасiв в видобутку нафти в майбутньому. Разом з тим, J. Boyce зазначае: «модель HDPO показуе, що стввщношення виробництва до кумулятивного виробництва зменшуеться в сукупному виробництва при цьому швидюсть зниження цього стввщношення теж знижуеться» [1]. Таким чином, спостер^аемо тенденцiю наси-чення видобутку нафти. На даний час розвь даш свiтовi запаси природного газу, за ощн-кою Мiжнародного енергетичного агентства (МЕА), становлять близько 144 трлн. м3, за-безпеченiсть - близько 70 роюв. У перерахун-ку на умовне паливо доведет запаси газу на-близилися до розвщаних запасiв нафти, а ни-
нiшнiй видобуток газу становить менше 60 % вiд нафтовидобутку [9].
Все це приводить до висновку про те, що на-вггь якщо людина не може обштися без про-дуктiв нафтопромисловостi, то використання цих продук^в необхiдно звести до мМмуму. Одним з можливих рiшень ще'' проблеми буде використання бюетанолу в якостi палива.
До кнуючих в даний час основним методам отримання бюетанолу вщносяться: гiдролiз целюлози сiрчаною кислотою i подальше зброджування [13, 7, 8]; використання бакте-рiй, що переробляють целюлозу [5, 11].
Целюлоза - основний продукт для отримання штучних полiмерних волокон, на основi яких виготовляють штучне хутро, мiдно-амiачний шовк, вккозу i iнше. Оскiльки бавовна скла-даеться практично на 100% з целюлози, то бавовняну промисловють можна назвати самою основною галуззю, в якiй застосовують цей полюахарид.
Целюлоза в живiй рослинi дуже стiйка i по вiдношенню до бюлопчних агентiв. Але в вь дмерлих рослинах вона легко пщдаеться впливу мiкроорганiзмiв (бактерiй i грибюв), якi в процесi свое'' життедiяльностi перетво-рюють и в вуглекислоту, метан, воду i най-прост^ розчиннi в органiчнi кислоти.
З широкого спектра видiв рiзних бактерш, якi можуть оселятися в природних умовах на стовбурах дерев, лише деяю здатш деструк-тувати деревину. З 150 перевiрених штамiв бактерiй при розведенш 'х на рiзних субстратах 23 % здатш руйнувати пектини, 17-ксыан, 10-карбоксiл-метилцеллюлозу, 9-холоцеллюлозу i 6%>-альфа-целюлозу, а з 80 випробуваних штамiв тiльки два руйнували незмшену деревину. Деструкцiя компонент деревини бактерiями частiше вiдбуваеться в аеробних умовах, шж в анаеробних [6].
Методами генно'' iнженерГi можна посилюва-ти природну здатнiсть певних видiв бактерiй до здiйснення специфiчних бiологiчних про-цесiв. Наприклад, вже отримаш штами бакте-рiй, яю бiльш ефективно руйнують токсичнi вщходи, що забруднюють навколишне сере-довище, сприяють прискоренню зростання сiльськогосподарських культур, ефективно розщеплюють целюлозу до низькомолекуля-рних вуглецевих сполук.
Нашi практичш дослщження були пов'язаш з отриманням глюкози iз опалого листя методом гiдpолiзу сipчаною кислотою. Недолжа-ми вщомих технологiй отримання глюкози з целюлози е низька пpодуктивнiсть технологи внаслщок вiдсутностi (або недостатносп) по-передньо'' обробки сировини. У поpiвняннi з iншими типами целюлозовмктно'' сировини, опале листя мае наступш переваги: легко тддаеться попеpеднiй обpобцi; збip опалого листя входить в число обов'язюв комуналь-них служб мкт та iнших населених пунктiв, оргашзащя центpалiзованого приймання зiб-раного опалого листя не вимагае ктотних додаткових витрат.
У процес експерименту сировину (опале листя) поддавали попередньому подpiбненню, яке, з огляду на характер сировини, здшсню-еться досить просто. Також сировина тдда-валася попереднш обробщ сipчаною кислотою з наступним нагpiванням до температу-ри «160-170 °C. Власне процес гiдpолiзу про-водився концентровано'' сipчаноi' кислотою (рис. 1). Яюсна pеакцiя на глюкозу проводи-лася за допомогою сульфату мщь Попередня обробка (подpiбнення) i нагpiв до «160170 °C дозволяе залучати до процесу гiдpолi-зу не тыьки легко-, але також i важкогщроль зованi полiсахаpиди, iстотно збiльшуючи ефектившсть процесу.
Рисунок 1 - Отримання бюетанолу з опалого листя
Наступним етапом е отримання з глюкози способом бродшня етилового спирту. Для бь льшо'1 наочностi отримана рiдина була пщфа-рбована барвником. За допомогою установки для перегонки (рис. 1) на^ваемо рщину. У холодильнику утворюеться прозорий конденсат. При названы рщини до 80 °С. почи-наеться бурхливе китння та утворення тни i конденсату. При зборi сировини (опалого листя) для подальшого отримання бiоетанолу
Порiвняльнi профiлi концентрацш елемент-ного складу опалого листя (угрупованого за мюцем збору) представлен на рис. 2 (за результатами спектрального аналiзу).
За даними спектрального аналiзу з'ясовано, що мжроелементний склад листя з еколопч-но' зони i з вулицi або прилеглих заводам те-риторiй, значно вiдрiзняеться. Цю обставину доцiльно враховувати при оргашзаци збору сировини для подальшого виробництва бюе-танолу.
ВИСНОВКИ
У результат проведеного дослiдження вста-новлено, що виробництво бюпалива з вщно-влювано' сировини мае характернi ознаки шноващнной технологи - швидке зростання цього сектора економжи супроводжуеться ютотним збiльшенням частки ринку. Засто-сування опалого листя в якостi сировини дозволить усунути iснуючий в даний час конф-лiкт штереав, пов'язаний з використанням для виробництва бюетанолу харчово' сировини, дозволить уникнути вилучення ресур-сiв зi сфери виробництва продуктiв харчу-
слщ враховувати мiсце збору. Дослiдження на спекттроаналiзаторi хiмiчного складу листя з територш з рiзною забрудненiстю проводилось наступним чином. Зразки опалого листя були згруповаш на три групи: 1) опале листя з про'жджих вулиць; 2) опале листя з замкь-кого люового масиву; 3) опале листя, зiбранi поблизу пщприемства ПРАТ «Харювський коксовий завод». Елементнш склад отрима-них зразюв представлений у табл. 2.
вання. 1стотними позитивними факторами виробництва i застосування бiопалива е по-лшшення еколопчно'' обстановки, зниження шкiдливого впливу на оргашзм людини ви-хлопних газiв, зниження забрудненостi на-вколишнього середовища i, як наслiдок, зниження захворюваносп та супутнiх витрат на медичне обслуговування. Використання бюетанолу в якосп екобюирюадок дозволяе пщ-вищити октанове число палива, i, вiдповiдно, пiдвищити ефективнiсть роботи двигуна. Таким чином, використання бюетанолу приз-водить до яюсного иолшшення техшко-економiчних показникiв, що також е шдика-тором шновацшност! Загроза скорочення (вичерпання) невiдновлюваних джерел енер-rii також е чинником, що обумовлюе необхщ-нiсть розвитку i вдосконалення технологи виробництва бюпалива.
Порiвняно низька рентабельнiсть виробництва бюпалива пов'язана з низьким виходом щльового продукту i високою вартютю попе-редньо'' обробки целюлозно'' сировини. В результат проведеного дослщження була вдо-сконалена методика отримання бюетанолу з вщновлювано'' незатребувано'' сировини -опалого листя.
Таблиця 2 - Елементнш склад зразюв опалого листя
Ат. Елемент Концентрация за групами зразкш
номер Група №1, Група №2, замюький Група №3, поблизу тдприемства
про'ждж1 вулищ люовии масив ПРАТ «Харювський коксовий завод»
19 K 28,452 11,617 23,098
20 Ca 70,942 86,443 76,682
24 Cr 0,008 0,013 0,01
25 Mn 0,489 1,589 0,011
26 Fe 0,061 0,285 0,112
29 Cu 0,002 0,002 0,005
30 Zn 0,007 0,016 0,04
35 Br 0,002 0,002 0,004
37 Rb 0,001 0,001 0,001
38 Sr 0,036 0,032 0,037
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10
Ca
Cr
Mn
Fe
Cu
Zn
Br
Група 1 Група 2 Група 3
проКждж вулиц замюький люовий масив
поблизу пщприемства ПРАТ "Харкiвський коксовий завод"
Рисунок 2 - Порiвняльнi проф^ концентрацiй елементного складу опалого листя (угрупованого за мюцем збору) за результатами спектрального аналiзу
Rb
K
Sr
Методика дозволяе збыьшити ефектившсть процесу за рахунок быьш iнтенсивного залу-чення в процес гiдролiзу полiсахаридiв, що важко гiдролiзуються.
За допомогою спектрального аналiзу встано-влено, що мiкроелементний склад опалого листя значно варше залежно вщ мiсця збору i значною мiрою вiдрiзняеться в забруднених районах мюта порiвняно з iншими територь ями. Цю обставину доцiльно враховувати при оргашзацп збору сировини для подальшо'1' переробки на бiоетанол.
За результатами дослщження удосконалено методику отримання бюетанолу з вщновлю-вано'1 незатребувано'1 сировини - опалого листя. Методика дозволяе збыьшити вихщ бю-етанолу за рахунок быьш ефективного гщро-лiзу важкогiдролiзуемих полiсахаридiв. Проведено спектрографiчний аналiз опалого листя, зiбраних з територiй з рiзною забрудне-нiстю. Дiстало подальший розвиток досль дження вiдмiнностей в мшроелементному
складi листя, зiбраного поблизу еколопчно брудних виробництв i про'жджих вулиць, з одного боку, i на еколопчно чистих територь ях, з шшого боку. Уточнено пiдходи щодо фо-рмування перелiку мiсць збору сировини для виробництва бюетанолу з урахуванням сту-пеня забрудненосп територп.
Результати дослiдження можуть бути вико-ристанi в практичнiй роботi, пов'язано'' з впровадженням екологiчно чистих техноло-гiй переробки вщновлювано'' незатребувано'' сировини. Подальшi перспективи дослщжен-ня можуть бути пов'язаш з бiльш глибоким дослщженням залежностi мiж ступенем забрудненосп територп збору сировини для виробництва бюетанолу та мжроелементно-го складу кшцево'' продукцп. Також подальшi перспективи дослiдження можуть бути пов'язаш з уточненням ступеня шновацшно-сп запропоновано'' технологи i розрахунком П економiчноi ефективностi.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ / REFERENCES
1. Boyce, J. R. (2013). Prediction and Inference in the Hubbert-Deffeyes Peak Oil Model. The Energy
Journal, 34(2). doi: 10.5547/01956574.34.2.4
2. Chachina, S. B., & Dvojan, A. V. (2014). Poluchenie biojetanola iz organicheskogo syr'ja [Getting
bioethanol from organic raw materials]. Omskij nauchnyj vestnik, 2(134), 224-228 (in Russian) [Чачина, С. Б., & Двоян, А. В. (2014). Получение биоэтанола из органического сырья. Омский научный вестник, 2(134), 224-228].
3. European Parliament and of the Council. (2009). Official Journal of the European Union, L140/16.
Retrieved May 16, 2018, from http://data.europa.eu/eli/dir/2009/28/oj
4. Erkina, N. V. (2012). Zdorov'e naselenija v kontekste jekologicheskogo monitoringa vozdushnoj
sredy urbosistemy [Public health in the context of environmental monitoring of the urban environment]. Uchenyezapiski Tavricheskogo nacional'nogo universiteta im. V. I. Vernadskogo, 25(1), 75-83 (in Russian)
[Еркина, Н. В. (2012). Здоровье населения в контексте экологического мониторинга воздушной среды урбосистемы. Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского, 25(1), 75-83].
5. Garmash, S. N., Gerasimenko, V. A., & Runova, G. G. (2015). Ekobiotechnology of processing of the
wastes for the receipt of bioethanol. Construction, materials science, mechanical engineering, 83, 77-82.
6. Glick, B. R., & Pasternak, J. J. (2017). Molecular biotechnology: principles and applications of
recombinantDNA (5th ed.). Washington: ASM press.
7. Jacenkova, O. V., Pen, R. Z., Skripnikov, A. M., Beregovcova, N. G., & Kuznecov, B. N. (2016).
Optimizacija processa gidroliza mikrokristallicheskoj celljulozy koncentrirovannoj sernoj kislotoj [Optimization of the process of hydrolysis of microcrystalline cellulose with concentrated sulfuric acid]. Himija vinteresah ustojchivogo razvitija, 24(6), 811-819. doi: 10.15372/KhUR20160612 (in Russian)
[Яценкова, О. В., Пен, Р. З., Скрипников, А. М., Береговцова, Н. Г., & Кузнецов, Б. Н. (2016). Оптимизация процесса гидролиза микрокристаллической целлюлозы концентрированной серной кислотой. Химия в интересах устойчивого развития, 24(6), 811-819. doi: 10.15372/KhUR20160612].
8. Kuznecov, B. H., Kuznecova, S. A., & Taraban'ko, V. E. (2004). Novye metody poluchenija himicheskih
produktov iz biomassy derev'ev sibirskih porod [New methods of obtaining chemical products from the biomass of trees of Siberian breeds]. Rossijskij himicheskijzhurnal, 3(48), 4-20 (in Russian)
[Кузнецов, Б. H., Кузнецова, С. А., & Тарабанько, В. Е. (2004). Новые методы получения химических продуктов из биомассы деревьев сибирских пород. Российский химический журнал, 3(48), 4-20].
9. Ministerstvo enerhetyky ta vuhilnoi promyslovosti Ukrainy. (2013). Prohnozne otsiniuvannia ta khid
osvoiennia vydobuvannia netradytsiinykh dzherelpryrodnoho hazu v umovakh konkurentsii na enerhetychnomu rynku [Forecast assessment and development of extraction of non-traditional sources of natural gas in conditions of competition in the energy market]. Kyiv: Ukrenerho (in Ukrainian)
[ММстерство енергетики та вулльно! промисловосп Украши. (2013). Прогнозне ощнювання та xid освоення видобування нетрадицтних джерел природного газу вумовах конкуренщ на енергетичному ринку. Кшв: Укренерго].
10. Pope, C. A., Brook, R. D., Burnett, R. T., & Dockery, D. W. (2011). How is cardiovascular disease
mortality risk affected by duration and intensity of fine particulate matter exposure? An integration of the epidemiologic evidence. Air Quality, Atmosphere & Health, 4(1), 5-14. doi: 10.1007/s11869-010-0082-7
11. Shmidt K. N., & Hudajgulov, G. G. (2016). Vydelenie novyh shtammov-destruktorov celljulozy, ih rol'
v snizhenii antropogennoj nagruzki na jekosistemu [Isolation of new cellulose destruction strains, their role in the decrease of anthropogenic load to the ecosystem]. Vestnik Juzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta, 4(4), 54-63 (in Russian) [Шмидт К. Н., & Худайгулов, Г. Г. (2016). Выделение новых штаммов-деструкторов целлюлозы, их роль в снижении антропогенной нагрузки на экосистему. Вестник ЮжноУральского государственного университета, 4(4), 54-63].
12. Traviss, N. (2012). Breathing easier? The known impacts of biodiesel on air quality. Biofuels, 3(3),
285-291.
13. Trofimova, N. N., & Babkin, V. A. (2009). Izuchenie kislotnogo gidroliza polisaharidov drevesiny
listvennicy dlja poluchenija kristallicheskoj gljukozy [Study of acid hydrolysis of larch polysaccharides to obtain crystalline glucose]. Himija rastitel'nogo syrja, 3, 31-34 (in Russian) [Трофимова, Н. Н., & Бабкин, В. А. (2009). Изучение кислотного гидролиза полисахаридов древесины лиственницы для получения кристаллической глюкозы. Химия растительного сырья, 3, 31-34].
14. Vil'danov, F. Sh., Latypova, F. N., Chanyshev, R. R., & Nikolaeva, S. V. (2011). Sovremennye metody
poluchenija biojetanola [Modern methods of production of bioethanol]. Bashkirskij himicheskij zhurnal, 18(2), 128-134 (in Russian)
[Вильданов, Ф. Ш., Латыпова, Ф. Н., Чанышев, Р. Р., & Николаева, С. В. (2011). Современные методы получения биоэтанола. Башкирский химический журнал, 18(2), 128-134].
