Почти сто лет назад химик Хаим Вейцман, будущий первый президент Израиля, открыл ферментативный процесс, в ходе которого бактерии превращали крахмал в сырье для взрывчатки. Но примерно с 1965 года он не используется в промышленности. Сейчас ученые Университета Калифорнии в Беркли (США) перестроили реакцию брожения таким образом, чтобы получать дизель из сахара и крахмала.
Новый вид топлива содержит большее количество энергии на единицу объема, чем использующийся сейчас этанол. Как отмечает один из авторов проекта профессор Дин Тост, технология позволяет получать не только дизель, но и другие химические вещества, в том числе пластмассу. Другие участники исследования — профессора Харви Бланш и Дуглас Кларк.
Процесс Вейцмана использует бактерии Clostridium acetobutylicum для сбраживания сахаров в ацетон, бутанол и этанол. Профессора Бланш и Кларк разработали новый способ экстракции ацетона и бутанола из ферментирующейся смеси, оставляющий большую часть этанола в браге. Традиционно для этих целей используется дистилляция, требующая большое количество энергии. Ученые предложили иной путь — введение органических растворителей, в частности, глицерилтрибутират (трибутирин). Трибутирин не является токсичным для бактерий, не смешивается с бульоном (как не смешиваются масло и вода). Он эффективно извлекает ацетон и бутанол, не взаимодействуя с этанолом. Такой метод экстракции требует всего 10% энергии, которая тратится на дистилляцию. Профессор Тост разработал каталитический процесс, преобразующий смесь ацетона, бутанола и этанола в идеальной пропорции в длинноцепочечные углеводороды. Это, прежде всего — кетоны, которые горят не хуже, чем алканы в дизельном топливе.
Можно легко настроить размер конечных углеводородов, изменяя условия реакции. В итоге можно получить и легкие углеводороды (типичные для бензина), и длинноцепочечные (как в дизеле), и разветвленные (как в топливе для реактивных двигателей). В качестве катализатора сейчас используется палладий и фосфат калия, в будущем ученые надеются найти более долговечный и дешевый аналог. Катализатор связывает этанол и бутанол и преобразует их в альдегиды, которые затем вступают в реакцию с ацетоном для присоединения дополнительных атомов углерода. Технология, разработанная в Университете Беркли, достаточно универсальна, чтобы использовать широкий спектр исходного сырья: кукурузный сахар (глюкоза), тростниковый сахар (сахароза), крахмал. Также она может работать с непродовольственным сырьем — травой и древесными отходами в целлюлозном процессе.
Источник: Инноком
