Учёные из России и Индии выяснили, что избыток углекислого газа в питательной среде цианобактерий ускоряет набор биомассы для производства бионефти. Но при этом выход готового продукта снижается на 23% по сравнению с культивацией микробов в среде с атмосферной долей СО2. Это нужно учитывать при производстве бионефти. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Applied Sciences.
Камера для культивирования микроводорослей. Источник: Михаил Власкин
Эксперименты показали, что микроорганизм быстрее растёт при высоких концентрациях углекислого газа (порядка 8%), чем при тех, что характерны для атмосферы (0,035%). Однако в первом случае из того же количества биомассы получается на 23% меньше бионефти, чем во втором, из-за изменений в метаболизме цианобактерий. Полученные данные помогут оптимизировать методики производства биотоплива и подобрать наиболее экономически выгодный подход.
Группа учёных под руководством заведующего лабораторией энергоаккумулирующих веществ Объединённого института высоких температур РАН Михаила Власкина исследовала оптимальные условия для роста цианобактерий (сине-зелёных водорослей) вида Arthrospira platensis. Это перспективные кандидаты на роль сырья для производства «зеленого» аналога ископаемой нефти.
Два года назад биологи обнаружили, что эти микробы значительно быстрее размножаются в условиях очень высокой концентрации СО2 около 8-10%, что на несколько порядков выше доли углекислого газа в атмосфере и в Мировом океане. Власкин и его коллеги заинтересовались тем, как ускоренный рост A. platensis влияет на эффективность производства бионефти.
Учёные поместили культуру цианобактерий в биореактор, где поддерживалась высокая концентрация СО2, и выращивали в нём микробов на протяжении 15 суток. После этого исследователи получили из бактерий бионефть и сравнили её характеристики с углеводородами, полученными из A. platensis при нормальной концентрации углекислого газа.
Культивирование микроводорослей и отбор проб для анализа. Источник: Михаил Власкин
Опыты показали, что около 14% полученной биомассы удалось превратить в бионефть, что значительно меньше 37-процентного выхода продукта, которого типично удаётся достичь при выращивании A. platensis в нормальных условиях. Как отмечают учёные, это связано с тем, что избыток СО2 меняет химический состав клеток, в результате чего цианобактерии производят на 25% меньше липидов, которые вносят основной вклад в выход бионефти.
Кроме того, Власкин и его коллеги обнаружили, что в полученных углеводородах содержалось гораздо больше тяжёлых металлов, чем в ископаемой нефти. В частности, в бионефти присутствовало в 90 раз больше железа, в 3 раза - меди и в 10 раз - молибдена, чем в обычной нефти. Это говорит о том, что бионефть из A. platensis требует дополнительных стадий очистки.
«В дальнейшем мы планируем рассмотреть возможность получения других видов биотоплива из этого типа биомассы. Полученные результаты могут в будущем использоваться при создании полигонов по поглощению углекислого газа и производству ценных продуктов, включая биотопливо», - подытожил Михаил Власкин.
Источник новости: habr.com
