Уникальный биореактор превращает микробов в биогаз и биотопливо
В Техническом университете Дании (DTU) разработали уникальный биореактор. В нём микроорганизмы преобразуют углекислый газ (CO2) в метан, который можно использовать в качестве биогаза и биотоплива при переходе к «зелёной» экономике. Изобретение — результат широкого сотрудничества специалистов из нескольких областей: биотехнологии, кинетики, реакторостроения, термодинамики и так далее.
Доцент кафедры химической инженерии DTU Хариклия Гавала показала пресс-службе университета стальной цилиндр высотой в несколько метров. Это и есть биореактор, в котором живут миллиарды микроорганизмов, способных превращать CO2 и синтез-газ в метан, этанол или органические кислоты. То есть микробы создают строительные блоки для производства топлива, химикатов, пластмасс и продуктов питания.
— Хариклия Гавала, доцент кафедры химической инженерии DTU.
Внутри биореактора — кусочки пластика, чтобы обеспечить как можно больше поверхности для роста микробов. Когда в реактор добавляют синтез-газ или CO2, микроорганизмы начинают превращать эту свою пищу в метан путём ферментации.

Синтез-газ состоит из CO2, водорода и монооксида углерода и образуется путём газификации биомассы. Сырьём могут служить древесина, солома, сточные воды или пищевые отходы. Хариклия Гавала пояснила, что в биореакторе DTU в метан превращается около 100% CO2 или синтез-газа, и скорость производства в десять раз выше, чем на обычной биогазовой установке.
Используя различные типы микроорганизмов, можно контролировать, во что будет превращаться CO2. И хотя Хариклия Гавала видит огромный потенциал именно в метане, в зависимости от начинки реактор также можно использовать для производства этанола или органических кислот.
В обычных биореакторах требуется повышать давление, чтобы молекулы газа перемещались в жидкости с микроорганизмами. А биореактор DTU спроектирован для работы при обычном атмосферном давлении, что делает его более дешёвым и безопасным в эксплуатации.
Даже если процессы выполняются в лабораторном масштабе, нет гарантии, что они будут работать при масштабировании, поскольку микроорганизмы очень чувствительны к изменениям окружающей среды. Преимущество датского биореактора как раз в пригодности для различных целей. Вырабатываемый метан можно превращать в электричество и тепло в газовой турбине. Кстати, Датское энергетическое агентство ожидает, что биогаз составит 70% потребления в стране в 2030 году. Для понимания значительности планов следует отметить, что ещё в 2021 году доля биогаза в трубопроводах датчан составляла лишь 20%, а остальное — природный газ.
Содержание метана в биогазе обычно колеблется в пределах 45–75%. Остальной объём в основном состоит из CO2, так что биогаз необходимо очищать от CO2 перед использованием в газовой сети. Чтобы решить эту задачу, в большинстве случаев CO2 просто выбрасывают в атмосферу. Напротив, биореактор улавливает почти весь углерод и преобразует его в чистый метан.
Хариклия Гавала сказала, что в её лаборатории произвели метан такого качества, что его можно использовать непосредственно в газовой сети.
В качестве биотоплива можно использовать как метан, так и этанол. Например, Швеция — одна из стран ЕС, которая наиболее активно инвестирует в биотопливо для общественного транспорта. Значительная часть шведских автобусов работает на топливе из пищевых отходов, сточных вод и остаточных продуктов бумажной и лесной промышленности. Но типичные биореакторы извлекают из биомассы лишь часть энергии, а изобретение DTU оказалось гораздо эффективнее.
Хариклия Гавала и её коллеги уже протестировали биореактор в масштабе, в 35 раз превышающем лабораторный. И доказали, что процесс может работать в промышленных объёмах, тем самым заинтересовав несколько датских компаний, с которыми провели предварительные переговоры.
Кроме того, в греческой Solmeyea также увидели большой потенциал биореактора и уже подписали соглашения с DTU о коммерческом использовании. Solmeyea производит микроводоросли для фотосинтеза с целью поглощать CO2 и получать на выходе ряд полезных продуктов — от еды до биотоплива.
До сих пор в Solmeyea выращивали микроводоросли практически как сельхозкультуру. То есть помещали их в большие стеклянные сосуды с водой для размножения под солнечным светом. Используя биореактор DTU, они теперь могут выращивать в 40 раз больше микроводорослей, чем при обычном производстве. Ещё одно преимущество — биореактор занимает гораздо меньше места. Инженер-биотехнолог из Solmeyea Диего Грумбах отметил, что это очень надёжный способ заставить микроводоросли потреблять CO2, к тому же процесс не зависит от солнечного света.
Используемые сейчас в Solmeyea водоросли производят липиды, которые годятся для продуктов растительного происхождения, альтернативных мясу, рыбе и яйцам. Но долгосрочный план заключается в том, чтобы водоросли также вырабатывали биотопливо и биопластик. Греческая компания уже запустила с этой целью демонстрационную установку, в которой используют датский биореактор.
Диего Грумбах считает, что потенциал технологии для биотоплива даже больше, чем при производстве продуктов питания. Многие виды биотоплива получают из сельхозкультур, конкурируя с пищевым сектором экономики. Вот почему столь перспективен поиск эффективного способа получать биотопливо именно из микроводорослей.
Доцент кафедры химической инженерии DTU Хариклия Гавала показала пресс-службе университета стальной цилиндр высотой в несколько метров. Это и есть биореактор, в котором живут миллиарды микроорганизмов, способных превращать CO2 и синтез-газ в метан, этанол или органические кислоты. То есть микробы создают строительные блоки для производства топлива, химикатов, пластмасс и продуктов питания.
Процесс на микроскопическом уровне не сильно отличается от производства пива, но его потенциал для перехода к экологичным технологиям просто огромный
— Хариклия Гавала, доцент кафедры химической инженерии DTU.
Внутри биореактора — кусочки пластика, чтобы обеспечить как можно больше поверхности для роста микробов. Когда в реактор добавляют синтез-газ или CO2, микроорганизмы начинают превращать эту свою пищу в метан путём ферментации.

Синтез-газ состоит из CO2, водорода и монооксида углерода и образуется путём газификации биомассы. Сырьём могут служить древесина, солома, сточные воды или пищевые отходы. Хариклия Гавала пояснила, что в биореакторе DTU в метан превращается около 100% CO2 или синтез-газа, и скорость производства в десять раз выше, чем на обычной биогазовой установке.
Используя различные типы микроорганизмов, можно контролировать, во что будет превращаться CO2. И хотя Хариклия Гавала видит огромный потенциал именно в метане, в зависимости от начинки реактор также можно использовать для производства этанола или органических кислот.
В обычных биореакторах требуется повышать давление, чтобы молекулы газа перемещались в жидкости с микроорганизмами. А биореактор DTU спроектирован для работы при обычном атмосферном давлении, что делает его более дешёвым и безопасным в эксплуатации.
Даже если процессы выполняются в лабораторном масштабе, нет гарантии, что они будут работать при масштабировании, поскольку микроорганизмы очень чувствительны к изменениям окружающей среды. Преимущество датского биореактора как раз в пригодности для различных целей. Вырабатываемый метан можно превращать в электричество и тепло в газовой турбине. Кстати, Датское энергетическое агентство ожидает, что биогаз составит 70% потребления в стране в 2030 году. Для понимания значительности планов следует отметить, что ещё в 2021 году доля биогаза в трубопроводах датчан составляла лишь 20%, а остальное — природный газ.
Содержание метана в биогазе обычно колеблется в пределах 45–75%. Остальной объём в основном состоит из CO2, так что биогаз необходимо очищать от CO2 перед использованием в газовой сети. Чтобы решить эту задачу, в большинстве случаев CO2 просто выбрасывают в атмосферу. Напротив, биореактор улавливает почти весь углерод и преобразует его в чистый метан.
Хариклия Гавала сказала, что в её лаборатории произвели метан такого качества, что его можно использовать непосредственно в газовой сети.
В качестве биотоплива можно использовать как метан, так и этанол. Например, Швеция — одна из стран ЕС, которая наиболее активно инвестирует в биотопливо для общественного транспорта. Значительная часть шведских автобусов работает на топливе из пищевых отходов, сточных вод и остаточных продуктов бумажной и лесной промышленности. Но типичные биореакторы извлекают из биомассы лишь часть энергии, а изобретение DTU оказалось гораздо эффективнее.
Хариклия Гавала и её коллеги уже протестировали биореактор в масштабе, в 35 раз превышающем лабораторный. И доказали, что процесс может работать в промышленных объёмах, тем самым заинтересовав несколько датских компаний, с которыми провели предварительные переговоры.
Кроме того, в греческой Solmeyea также увидели большой потенциал биореактора и уже подписали соглашения с DTU о коммерческом использовании. Solmeyea производит микроводоросли для фотосинтеза с целью поглощать CO2 и получать на выходе ряд полезных продуктов — от еды до биотоплива.
До сих пор в Solmeyea выращивали микроводоросли практически как сельхозкультуру. То есть помещали их в большие стеклянные сосуды с водой для размножения под солнечным светом. Используя биореактор DTU, они теперь могут выращивать в 40 раз больше микроводорослей, чем при обычном производстве. Ещё одно преимущество — биореактор занимает гораздо меньше места. Инженер-биотехнолог из Solmeyea Диего Грумбах отметил, что это очень надёжный способ заставить микроводоросли потреблять CO2, к тому же процесс не зависит от солнечного света.
Используемые сейчас в Solmeyea водоросли производят липиды, которые годятся для продуктов растительного происхождения, альтернативных мясу, рыбе и яйцам. Но долгосрочный план заключается в том, чтобы водоросли также вырабатывали биотопливо и биопластик. Греческая компания уже запустила с этой целью демонстрационную установку, в которой используют датский биореактор.
Диего Грумбах считает, что потенциал технологии для биотоплива даже больше, чем при производстве продуктов питания. Многие виды биотоплива получают из сельхозкультур, конкурируя с пищевым сектором экономики. Вот почему столь перспективен поиск эффективного способа получать биотопливо именно из микроводорослей.
- Дмитрий Ладыгин
- dtu.dk
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Ядерный взрыв на Луне: для чего советские ученые хотели провести такой грандиозный эксперимент?
Зачем России атомный реактор на Луне и как он поможет нам добраться до Венеры?...
Почему эти меры не спасут Антарктиду: пять проектов по спасению ледников оказались провалом
Эксперт жестко проанализировал самые популярные программы по сохранению льда на Шестом континенте. Увы, они оказались невыполнимой фантастикой, причем опасно...