Konflikty na Bliskim Wschodzie a co za tym idzie- rosnące ceny paliw, budzą niepokój każdego przeciętnego kierowcy. Wraz ze wzrostem cen paliw, automatycznie rosną ceny żywności, kosmetyków i innych dóbr materialnych. Co więc zrobić, aby obniżyć szalejące ceny i pobudzić rozwój gospodarki? Szansą może stać się… bioetanol z odpadow ligninocelulozowych.
Kwestia bioetanolu poruszana jest w mediach niejednokrotnie. Liczne sprzeciwy kierowców czy lobby paliwowych stawiają bioetanol w negatywnym świetle. Przeciętny Kowalski nie zdaje sobie sprawy co właściwie kryje się pod magiczną nazwą BioEtOH.
Roczna produkcja biomasy roślinnej szacowana jest na około 2,5-5x1010mln ton rocznie. Niespełna połowę podanej ilości stanowi tzw. Biomasa odpadowa, której wykorzystanie gospodarcze sięga niespełna 2% [1]. Zaliczamy to wszystkie odpady ligninocelulozowe, czyli te części biomasy roślinnej, które zawierają kompleks ligninocelulozowy.
W skład kompleksu wchodzą takie polimery jak lignina, celuloza i hemiceluloza. Lignina jako jedyny komponent kompleksu nie zawiera wartościowych cukrów prostych, które mogłyby posłużyć w produkcji bioetanolu. Celuloza i hemiceluloza, pod wpływem odpowiednio dobranych enzymów z klasy hydrolaz ( jak chociażby egzo-b-1,4-glukanaza, b-glukozydaza czy 1,4-β-D-ksylozydaza ) „rozszczepią” polimery na proste związki, jak D-ksyloza, L-arabinoza, D-glukoza, D-mannoza czy D-galaktoza. Cukry te, poddane fermentacji alkoholowej z udziałem mikroorganizmów wytworzą etanol.Jednak aby otrzymać produkt finalny, trzeba przebyć dość długą drogę.
Przygotowanie surowca ligninocelulozowego do produkcji bioetanolu jest niestety pracochłonne. Pierwszym etapem, jest wstępne przygotowanie surowca, poprzez zastosowanie szeregu czynników fizycznych jak mielenie, rozcieranie. Kolejnym etapem jest rozpuszczenie hemicelulozy a następnie poddanie masy działaniu enzymów hydrolitycznych. Lignina, która nie zawiera cukrów zostaje oddzielona na drodze filtracji i może posłużyć jako źródło energii. Cukry, które powstały w wyniku enzymatycznej hydrolizy poddawane są działaniu drożdży Saccharomyces cerevisiae (gdy mamy doczynienia z heksozami) lub Pihia styptis (gdy mamy doczynienia z pentozami). Kolejny krok to destylacja alkhoholu a następnie jego odwodnienie [4].
Dlaczego bioetanol może stanowić „motor” do rozwoju gospodarki? Odpowiedź jest prosta.
Po pierwsze, wykorzystujemy biomasę odpadową która- na dobrą sprawę- nie jest jak na razie wykorzystywana w innych branżach ( mowa tu chociażby o łętach, kaczanach kukurydzianych czy odpadowej słomie).
Po drugie, istnieją tzw. Limity wydzielania gazów cieplarnianych. Z badań amerykańskiego Departamentu Energii przeprowadzonych na Uniwersytecie w Chicago wynika, że bioetanol celulozowy redukuje ilość wydzielanego dwutlenku węgla o ponad 85%. Wniosek nasuwa się sam. Używając bioetanolu zmniejszamy ilość wydzielanych gazow cieplarnianych, nie wykorzystując tym samym nałożonych odgórnie limitów. Limit, którego nie wykorzystamy możemy „odsprzedać” a tym samym wzbogacić naszą rodzimą gospodarkę [2].
Po trzecie, wykorzystanie bioetanolu pozwala nam zaoszczędzić znaczną ilość energii. Jak dowodzą badania przeprowadzone w USA koszt przejechania jednej mili samochodowej przy użyciu bioetanolu jest kilkukrotnie niższy niż przejechanie tej samej odległości przy użyciu tradycyjnej benzyny [3].
Po czwarte- i najważniejsze- produkcja bioetanolu daje szansę na budowę licznych biorafinerii w których znajdzie pracę wielu ludzi.
Niestety, wprowadzenie bioetanolu na szeroką skalę jak na razie nie powiodło się. Proces produkcji jednego litra BioEtOH jest na razie stosunkowo drogi. Być może rosnące ceny paliw kopalnych zmobilizują zespoły badawcze, do opracowania korzystniejszej i efektywniejszej metody otrzymywania tego surowca. W dobie kryzysu gospodarczego wykorzystanie odnawialnych źródeł energii staje się niezbędne. Prowadzone są badania nad otrzymaniem mikroorganizmów modyfikowanych genetycznie, które będą zdolne do jednoczesnej hydrolizy surowca celulozowego i fermentowania powstałych cukrów. Miejmy nadzieję, że da to szansę na pracę dla nas- przyszłych Biotechnologów.
1. .Szczodrak J., Fedurek J. 1993. Biotechnologia. Nr 3 (22), 145 – 164, Możliwości wykorzystania surowców ligninocelulozowych w mikrobiologicznej produkcji etanolu.
2. Pardo AG, Forchiassin F. 1991. Rev Argent Microbiol 31. 31–35 InXuence of temperature and pH on cellulase activity and stability in Nectria catalinensis.
3.Riley Cynthia, 2002. Bioeatnol. A renawable transportation fuel for biomass. AlChE Spring Conference, Oparted for the U.S Department of Energy by Midwest Reserche Institute
4. Targoński Z. 1996. Biotechnologia. Nr 3 (34), 116 – 130. Biokonwersja materiałów ligninocelulozowych
red. Edyta Bańcyr
KOMENTARZE