Новости

4 октября, 2023 17:18

Ученые подобрали оптимальные условия для производства бионефти цианобактериями

Источник: ТАСС
Ученые из России и Индии выяснили, что избыток углекислого газа в питательной среде цианобактерий ускоряет набор биомассы для производства бионефти. Но при этом выход готового продукта снижается на 23% по сравнению с культивацией микробов в среде с атмосферной долей СО2. Это нужно учитывать при производстве бионефти. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Applied Sciences.
Камера для культивирования микроводорослей. Источник: Михаил Власкин

Эксперименты показали, что микроорганизм быстрее растет при высоких концентрациях углекислого газа (порядка 8%), чем при тех, что характерны для атмосферы (0,035%). Однако в первом случае из того же количества биомассы получается на 23% меньше бионефти, чем во втором, из-за изменений в метаболизме цианобактерий. Полученные данные помогут оптимизировать методики производства биотоплива и подобрать наиболее экономически выгодный подход.

Группа ученых под руководством заведующего лабораторией энергоаккумулирующих веществ Объединенного института высоких температур РАН Михаила Власкина исследовала оптимальные условия для роста цианобактерий (сине-зеленых водорослей) вида Arthrospira platensis. Это перспективные кандидаты на роль сырья для производства «зеленого» аналога ископаемой нефти.

Два года назад биологи обнаружили, что эти микробы значительно быстрее размножаются в условиях очень высокой концентрации СОоколо 8-10%, что на несколько порядков выше доли углекислого газа в атмосфере и в Мировом океане. Власкин и его коллеги заинтересовались тем, как ускоренный рост A. platensis влияет на эффективность производства бионефти.

Оптимизация производства бионефти

Ученые поместили культуру цианобактерий в биореактор, где поддерживалась высокая концентрация СО2, и выращивали в нем микробов на протяжении 15 суток. После этого исследователи получили из бактерий бионефть и сравнили ее характеристики с углеводородами, полученными из A. platensis при нормальной концентрации углекислого газа.


Культивирование микроводорослей и отбор проб для анализа. Источник: Михаил Власкин

Опыты показали, что около 14% полученной биомассы удалось превратить в бионефть, что значительно меньше 37-процентного выхода продукта, которого типично удается достичь при выращивании A. platensis в нормальных условиях. Как отмечают ученые, это связано с тем, что избыток СО2 меняет химический состав клеток, в результате чего цианобактерии производят на 25% меньше липидов, которые вносят основной вклад в выход бионефти.

Кроме того, Власкин и его коллеги обнаружили, что в полученных углеводородах содержалось гораздо больше тяжелых металлов, чем в ископаемой нефти. В частности, в бионефти присутствовало в 90 раз больше железа, в 3 раза - меди и в 10 раз - молибдена, чем в обычной нефти. Это говорит о том, что бионефть из A. platensis требует дополнительных стадий очистки.

«В дальнейшем мы планируем рассмотреть возможность получения других видов биотоплива из этого типа биомассы. Полученные результаты могут в будущем использоваться при создании полигонов по поглощению углекислого газа и производству ценных продуктов, включая биотопливо», - подытожил Михаил Власкин.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ

26 февраля, 2024
«Для авиастроения и космической промышленности»: российские ученые разработали новые высокотехнологичные сплавы
Российские ученые разработали линейку жаростойких и прочных сплавов, которые могут найти применени...
19 февраля, 2024
Бесконтактный способ контроля дефектов в полимерных композитах и пенометаллах
Ученые Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политеха разработали оборудо...