Исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, определили две основные проблемы производства возобновляемого биотоплива из дешевых источников. Во-первых, снижение стоимости разработки фабрик микробных клеток, а во-вторых, создание более эффективных методов гидролиза биомассы до сахаров для ферментации. Их исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Energy..
В исследовании профессора Йенса Нильсена, Юнджина Чжоу и Эдуарда Керховена из отдела систем и синтетической биологии оцениваются барьеры, которые необходимо преодолеть, чтобы сделать углеводороды, полученные из биомассы, реальной альтернативой ископаемому топливу.
Наше исследование представляет особый интерес для лиц, принимающих решения, и спонсоров исследований, поскольку оно освещает последние достижения и потенциал в области биотоплива. Оно также определяет, где требуются дополнительные исследования. Это может помочь расставить приоритеты в отношении того, какие исследования следует финансироваться», - говорит Эдуард Керховен.
Технически уже возможно производить биотопливо из возобновляемых ресурсов, используя микробы, такие как дрожжи и бактерии, в качестве фабрик крошечных клеток. Однако, чтобы конкурировать с ископаемым топливом, процесс должен стать намного более эффективным. Но повышение эффективности микробных клеточных фабрик - процесс дорогостоящий и трудоемкий, поэтому ускорение развития клеточных фабрик является одним из основных препятствий.
Профессор Йенс Нильсен и его исследовательская группа являются мировыми лидерами в разработке дрожжей, а также в разработке и применении компьютерных моделей метаболизма дрожжей, а также известны своими исследованиями мирового уровня метаболизма человека и исследования процессов старения и болезней. Их работа показывает, как лучше всего использовать дрожжи для производства новых химикатов или биотоплива. В своей статье «Барьеры и возможности в производстве углеводородов на биологической основе» исследователи исследуют производство различных видов биотоплива, используя модель метаболизма дрожжей.
«Мы рассчитали теоретический максимальный выход продукции и сравнили его с тем, что в настоящее время достижимо в лаборатории. По-прежнему существует огромный потенциал для улучшения процесса», - говорит Эдуард Керховен.
Другим основным препятствием является эффективное преобразование биомассы, такой как растения и деревья, в сахара, которые используются клеточными фабриками. Если бы это преобразование было сделано более эффективным, можно было бы использовать отходы лесной промышленности или сельскохозяйственные культуры, специально выращиваемые для производства биотоплива, для производства полностью возобновляемого биотоплива. Эдуард Керховен отмечает, насколько важным будет биотопливо для будущего.
В будущем, хотя легковые автомобили будут в основном электрическими, биотопливо будет иметь решающее значение для более тяжелых видов транспорта, таких как самолеты и грузовики. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2050 году 27 процентов мирового транспортного топлива будет составлять биотопливо. Между тем крупные нефтяные компании, такие как Preem и Total, также прогнозируют, что возобновляемое биотопливо будет играть важную роль в будущем. В своем «Сценарии неба» Shell ожидает, что к концу века на биотопливо будет приходиться 10 процентов всего глобального потребления конечной энергии. Это также соответствует нашим исследованиям», - заключает он.