В России придумали, как из микроводорослей получать биоводород
Ученые СПбПУ разработали технологию получения биоводорода из отработанных микроводорослей, которые ранее использовались для очистки сточных вод пищевой промышленности или поглощения углекислого газа из воздуха. По оценкам экспертов, такой подход позволит одновременно получить доступ к возобновляемому экологичному топливу и уменьшить воздействие промышленных стоков на окружающую среду. Результаты исследования опубликованы в журнале Processes.
Биоводород – это водород, получаемый из биомассы. Исследователи пояснили, что это самый экологичный вид топлива, так как его получение не наносит окружающей среде такой вред, как добыча и использование ископаемого топлива. Биоводород может использоваться в качестве топлива в водородных топливных ячейках, в автомобилях, в источниках энергии для небольших устройств, а также там, где нет доступа к сетям электроснабжения, что особенно актуально для удаленных районов и островных областей.
«Микроводоросли благодаря своим свойствам являются перспективным сырьем для получения биоводорода, они способны осуществлять фотолиз воды, то есть разложение воды на водород и кислород», – сообщила профессор Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства Инженерно-строительного института Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) Наталья Политаева.
Она обратила внимание, что сточные воды пищевых предприятий содержат вещества, необходимые для роста микроводорослей, а использование углекислого газа из атмосферы в качестве источника неорганического углерода помогает уменьшить углеродный след.
«Микроводоросли обладают высокой способностью к фотосинтезу и размножению, используют для роста свет, углекислый газ и питательные вещества», – отметила профессор.
По ее словам, еще одно преимущество выращивания микроводорослей – их экологически чистое производство, что исключает необходимость использования сельскохозяйственных угодий, их можно культивировать на закрытых полигонах. Это позволяет избежать конкуренции с плодородными сельскохозяйственными почвами и требует меньше воды, чем наземные культуры.
Микроводоросли можно культивировать в сточных водах предприятий пищевой промышленности. По оценкам экспертов, это обеспечивает очистку вод от биогенных соединений, которые при попадании в водоемы могут вызывать их заболачивание и цветение. Далее биомасса микроводорослей может быть переработана для производства биоводорода, что, как утверждают ученые СПбПУ, делает этот процесс более экономически целесообразным и уменьшает воздействие промышленных стоков на окружающую среду.
В вузе также рассказали, что для увеличения выхода биоводорода полученную биомассу микроводорослей после очистки сточных вод и воздуха предварительно обрабатывали физико-химическими и химическими методами (микроволновое излучение, кислотная и термическая обработка).
Чтобы определить оптическую плотность и концентрацию биогенных соединений, ученые использовали метод спектрофотометрии. Для исследования полученного биогаза на предмет количества содержащегося в нем биоводорода применяли хроматографический анализ. Для культивирования микроводорослей использовались фотобиореакторы.
«Масштабирование результатов нашей работы на другие страны потребует адаптации технологии к конкретным условиям каждой страны», – отметила аспирантка СПбПУ Полина Шинкевич, добавив, что эффективность и степень применимости могут варьироваться в зависимости от климатических условий, наличия пищевых предприятий и технической инфраструктуры.
Тем не менее, как полагает аспирантка, принцип использования микроводорослей для очистки сточных вод и производства биоводорода может быть применен в разных частях мира с учетом местных особенностей. «Мы предлагаем концепцию, соответствующую принципам циркулярной экономики, в которой нет дополнительных отходов, требующих утилизации», – подчеркнула она.Дальнейшая задача научного коллектива – разработка технологии очистки полученного биоводорода от сопутствующих газов.
СПбПУ – участник программы государственной поддержки университетов РФ «Приоритет-2030».
