Человечество развивается, численность наша растет, а запросы на потребление ресурсов все больше, и ни для кого уже не новость, что известные методы извлечения вскоре себя изживут. Возможно, в этих словах есть доля патетики, но человечеству нужен «спаситель», или мы научимся рационально жить в природе, или сильные мира сего примут проект «золотого миллиарда», впрочем, кто знает, что им выгоднее.
Быстрорастущие потребности в энергии, ресурсные проблемы и загрязнение атмосферы продуктами сгорания вновь привлекли внимание различных государств в возобновляемых источников энергии — ветра, солнца и биотоплива. Первое и самое желание — заменить нефтяное топливо топливом растительного происхождения — биотопливом. Речь прежде всего о этанол из биомассы и эфиры ненасыщенных высших кислот из растительных масел — так называемый биодизель. Сейчас в мире в общем объеме топлива для транспорта используется около 2% биотоплива, полученного из биомассы, а увеличение его доли сдерживалось умеренным ценам на нефть. С удвоением цен на нефть за последние годы биотопливо становится экономически конкурентоспособным с нефтепродуктами и привлекательным для «ненефтяных» стран. Так, страны Европейского Союза, США и Индия планируют в ближайшие 5 лет увеличить долю биотоплива до 5% и выше. Расчеты показывают, что почти 30% общей потребности в топливе может быть замещено биотопливом без влияния на уменьшение производства продуктов питания. Решение этого многопланового задачи требует объединенных усилий биологов, агрономов, химиков, технологов и экономистов. Быстро растет интерес к «топливного» этанола, полученного из биомассы отходов. Активно изучается процесс переработки органических и бытовых отходов на синтез газа, который дальше идет на синтез углеводородов и этанола.
Техническая революция во второй половине прошлого века, значительные ресурсы нефти и природного газа превратили наш мир на «синтетическое» и «энергозависимые» общество. Синтетические материалы — многочисленные пластики, волокна, красители, масла и растворители, которые можно было со сравнительно меньшими затратами получить из природного газа и нефти в больших объемах, быстро вытеснили и почти полностью заменили естественные продукты из растительного мира, которым пользовались на протяжении веков. Несомненно, человечество получило новые материалы с принципиально новыми полезными свойствами, которые требуют новая техника и новая технология, и уже не может отказаться от их использования. Более того, процесс поиска и создания новых материалов будет и дальше развиваться — без этого прогресс человечества уже невозможно представить.
Однако реалии современности — ограниченность энергетических ресурсов и быстрорастущие потребности в них, непрерывный рост цен на нефть и газ (не трудно предположить, что эта тенденция останется неизменной), увеличение концентрации СО2 в атмосфере и много других проблем и вызовов, стоящих перед человечеством и создают угрозу будущему, требуют пересмотреть существующую практику использования ресурсов планеты. Ресурсная ограниченность заставляет вновь вернуться к возобновляемых источников, новых и старых, которые могут служить человечеству для устойчивого и рационального удовлетворения потребностей в энергии и материалах. Потенциал растительного мира не только далеко не исчерпан, а наоборот, — с учетом уже существующих достижений биотехнологии и ускоренного развития химии и биологии — только открывает свои возможности постоянно генерировать необходимую для общества сырье. Безусловно, доступность, цены и свойства продуктов из возобновляемых источников должны быть конкурентоспособными по сравнению с синтетическими продуктами переработки нефти и газа.
На помощь человечеству пришла биотехнология, а именно внедрение микробиологического метода получения топлива. На данный момент существует много видов обработки биосырья микроорганизмами для того, чтобы из нее добыть аккумулированную солнечную энергии. Рассмотрим путь, пролегая через использование биомассы, в первую очередь, растительного, ресурсы которого в мире огромны и оцениваются в 100 млрд. т в сухом веществе в год. Лишь небольшое количество ее расходуется человечеством, но и эта часть дает до 14% использующей в мире энергии. Биомасса — не только возобновляемый и почти даровой источник энергии, но и альтернатива запасам полезных ископаемых, которые оканчиваются.
Кроме того применение микроорганизмов для получения топлива является экологически чистым путем, в отличие от добычи и переработки нефти. В разгар мирового энергетического кризиса ученые ускоренными темпами ищут новые источники альтернативного топлива, не гнушаясь грибов и водорослей.
Все процессы получения биотоплива в будущем могут иметь практическое применение, но на сегодня наиболее перспективными разработками и наименее энергозатратными являются технологии получения водорода, этанола и биодизеля с помощью микроорганизмов благодаря использованию отходов различного происхождения в качестве питательной среды. При этом решаются как энергетические, так и экологические проблемы.
Исследования в области выращивания водорослей для производства биотоплива необходимы и перспективные, основанием есть прекрасные лабораторные показатели, учитывая заканчивая запасы нефти даже жизненно важные (хотя и не нам но уже ближайшим поколением), растущие цены на нефть обеспечат рентабельность, освободятся пахотные земли, производство является оптимально экологическим, в свою очередь существует ряд проблем: отсутствие «идеальной» культуры, необходимость вклада финансов в венчурный бизнес, что может отпугнуть финансовые структуры, необходимость усовершенствования технологии, в частности для открытых систем, потребление огромного количества воды (это решаемо при создании, например, заводов -заправок прямо по маршрутам торговых путей), в отношении нашей страны, то необходимо также массовое распространение технологии, обмен информацией, создание (совершенствование) лабораторий. Перспективы получения биотоплива с помощью микроорганизмов:
- Незначительные энергетические затраты,
- Возможность создания установок незначительной мощности,
- Сырье — любые органические отходы,
- Одновременное решение экологических проблем.
Автор статьи: Дохторук Андрей, ст. каф. Микробиология и вирусология, Днепропетровского национального университета им. Олеся Гончара