Исследование методов экстракции углеводов из биомассы микроводорослей для получения биоэтанола / Investigation of methods for extracting carbohydrates from microalgae biomass to produce bioethanol

22 Apr 2021, 16:40
20m
oral Environmentally-Friendly Energy Conversion and Supply Enviromentally-Frendly Energy Conversion and Supply

Speakers

Mr Evgeniy Nikolaev (ITMO University) Nelli Molodkina Nadezhda Maksimenko (ITMO University, Lomonosov st., 9, Saint Petersburg, 191002)

Description

На сегодняшний день предположение о том, что будущее транспорта тесно связано с эксплуатацией жидкого биотоплива и развитием процесса его производства, имеет серьёзные основания. Однако биотопливо может быть эффективной заменой традиционным видам топлива только тогда, когда затраты на его производство ниже или энергетически эквивалентны затратам на бурение и переработку нефти. Развитие новых способов производства биотоплива увеличили объем исследований, касающихся потенциала микроводорослей как третьего поколения биотоплива.
Целью проекта является разработка новой экономичной технологии получения биоэтанола из микроводорослей, обеспечивающей меньшую цену, чем стоимость его эквивалента ископаемого топлива.
Использование микроводорослей для производства биотоплива имеет много преимуществ перед высшими растениями в плане производства биотоплива первого и второго поколений. Это обусловлено образованием большого количества отработанной биомассы с очистных сооружений, а также возможностью освободить пахотные земли для возделывания высших растений с целью использования их в других сферах человеческой деятельности.
Рассматривается возможность получения биоэтанола, используя отработанную биомассу микроводорослей, полученных с очистных сооружений сточных вод. Для получения биоэтанола методом спиртового брожения необходимо обеспечить доступ к сбраживаемым углеводам. Рассматриваются возможности наиболее эффективного и наименее затратного способа обработки сырья с использованием различных методов воздействия. Для внедрения в производственный цикл выбранной технологии необходимо учитывать её экономический потенциал и эффективность.
В статье представлены результаты исследований по подбору методов и условий обработки сырья, включающих в себя температурные режимы для экстракции углеводов и водорастворимых веществ, концентрацию сырья для получения суспензии, пригодной для брожения, а также продолжительность обработки и другие параметры. Следующими этапами для получения биоэтанола является экотоксикологическое исследование и химический анализ сырья, определения состава углеводов отработанной биомассы микроводорослей, подбор дрожжей и режимов спиртового сбраживания, изучение лимитирующих факторов сбраживания и пути их решения, ректификация и апробация полученного биоэтанола.

At the present time, the proposition that the future of transport has strong connections to the exploitation of liquid biofuels and the development of their production process is well founded. Despite this fact, biofuels are able to be an effective substitute for traditional fuels only when the cost of their production is lower or energy-equivalent to the cost of oil drilling and refining. The development of new ways of producing biofuels has increased the number of research focused on the potential of microalgae as the third generation of biofuels.

The aim of the project is to develop a new, cost-effective technology for producing bioethanol using microalgae mass, providing a lower price than the cost of its fossil fuel equivalent.
The use of microalgae to produce biofuels has many advantages when it comes to comparison with higher plants in producing first- and second-generation biofuels. This is due to the production of large quantities of spent biomass from treatment plants and the ability to free arable land for cultivating higher plants in order to meet other human needs.
Nowadays the possibility of producing bioethanol using the spent biomass of microalgae from wastewater treatment plants is being considered. Access to carbohydrates in the plants cells is necessary to produce bioethanol by alcohol fermentation. Hence, it is pertinent to study the most efficient and cost-effective way of treating raw materials using different methods of intervention. In order to introduce the chosen technology into the production cycle, its economic potential and efficiency must be taken into account.
The article presents the results of the selection of methods and conditions for the treatment of raw materials, which include temperature modes for the extraction of carbohydrates and water-soluble substances, the suitable concentration of raw materials to make a suspension for fermentation and the processing duration. Further research includes: the ecotoxicological study and chemical analysis of raw materials, determination of the carbohydrates of the spent biomass of microalgae, selection of yeast and of the spirits, investigation of the limiting factors of fermentation and ways of their solution, rectification and finally validation of the resultant bioethanol.

Affiliation of speaker ITMO University
Publication Impact Factor journals

Primary authors

Co-authors

Nadezhda Maksimenko (ITMO University, Lomonosov st., 9, Saint Petersburg, 191002) Anastasiia Kochurova (ITMO University) Vladislava Saramotina

Presentation Materials