Новости всё Наука - iCity.life Липецк

Ученые из МФТИ, МГУ, "Сколтеха" и институтов РАН раскрыли точный химический состав биотоплива, изготовляемого из одноклеточных водорослей, изучение которого поможет ученым сделать его более эффективным, говорится в статье, опубликованной в журнале EJMS.

"Дальнейшая работа должна быть сконцентрирована на использовании сортов водорослей с максимально высоким содержанием жиров и создание таких сортов при помощи генных модификаций. Так мы сможем выбрать из них самое эффективное сырье для производства биотоплива", — рассказывает Евгений Николаев, сотрудник "Сколтеха" и МФТИ, чьи слова приводит пресс-служба Физтеха.

Вопреки общепринятым представлениям, морские и пресноводные водоросли, а не деревья и остальные сухопутные растения, являются настоящими "легкими Земли", производящими большую часть кислорода, потребляемого остальными формами жизни. Помимо воздуха, водоросли снабжают все морские организмы питательными веществами, преобразуя  углекислоту и энергию Солнца в сахара и другие "съедобные" вещества.

Водоросли набирают биомассу в несколько раз быстрее других фотосинтезирующих организмов, из-за чего сегодня многие ученые рассматривают их как главного кандидата на роль полноценной замены для бензина и других видов топлива. Помимо высокой скорости роста, водоросли имеют и массу других преимуществ – для их выращивания не нужно полей, и их одноклеточный характер упрощает их переработку в топливо.

Николаев и его коллеги обнаружили, что на самом деле биотопливо, которое изготовляется из водорослей, похоже по своим свойствам и происхождению не на нефть или нефтепродукты, а на некое подобие зеленки. К такому выводу ученые пришли, раскрыв полный химический состав "сжиженных" водорослей, из которых готовится это биотопливо.

© Фото : ORNL

Ученые создали наноматериал, вырабатывающий спирт из воздуха

Как объясняют российские исследователи, топливо из водорослей изготавливается совсем не так, как его "варят" из обычной растительной биомассы – одноклеточный планктон содержит в себе слишком много воды, чтобы его можно было высушивать и затем перерабатывать химически. Водоросли  "напрямую" превращают в биотопливо, нагревая их до температуры в 300 градусов Цельсия и одновременно сжимая до очень высоких давлений, фактически имитируя то, как возникает нефть в недрах Земли.

В результате этого процесса биомасса делится на две отдельных части, на жидкое топливо и на густую "смолу", которая накапливается на дне реактора. И то, и другое содержит в себе тысячи отдельных веществ, что мешало определению их состава и оценке того, как нужно поменять процесс "варки" водорослей для улучшения свойств топлива.

Для определения их состава российские ученые воспользовались хитростью – перед тем, как превратить водоросли в биотопливо, они вымочили их в парах "тяжелой" воды и щелочей.

Тяжелая вода и щелочи, как объясняют исследователи, содержит в себе атомы дейтерия – "тяжелого" водорода, в ядре которого присутствует не только один протон, но и один нейтрон. Молекулы, содержащие в себе дейтерий, будут иметь несколько другой спектр по сравнению с их обычными версиями. Это позволило ученым не только "прочитать" формулы всех компонентов биотоплива, но и "увидеть" их трехмерную структуру.

Как оказалось, "морское" биотопливо состоит из веществ, большая часть из которых не имеет ничего общего с углеводородами и прочими молекулами, содержащимися в нефти. По словам химиков, эти вещества по своей структуре и формуле похожи на некоторые органические красители, такие, как например бриллиантовый зелёный, который входит в состав зелёнки.

Дальнейшее изучение этой "биозеленки", как считают авторы статьи, поможет нам понять, какие сорта водорослей лучше всего использовать для варки биотоплива, и как их можно модифицировать, чтобы они могли заменить бензин и другие виды топлива из ископаемых углеводородов.