Ученые Института биологии клетки НАН Украины во Львове разработали инновационную технологию получения биотоплива из непищевого сырья, включая солому и опилки. Об этом сообщил директор института Константин Дмитрук. Новая методика позволяет производить этанол без создания конкуренции с продовольственным сектором, хотя проект пока находится на стадии лабораторных исследований и требует масштабной доработки для коммерческого применения.
Технологический процесс переработки растительного сырья
Производство этанола из соломы и опилок включает несколько последовательных этапов. Сначала растительную биомассу тщательно измельчают и подвергают предварительной обработке кислотами или щелочами, часто в условиях повышенного давления и температуры. На втором этапе специальные грибные ферменты расщепляют сложную целлюлозу и гемицеллюлозу до простых сахаров, которые в дальнейшем превращаются в спирт с помощью дрожжей.
Для экономической целесообразности процесса критически важно перерабатывать не только глюкозу, но и ксилозу — сахар, содержащийся в гемицеллюлозе. Традиционные спиртовые культуры с этой задачей справляются слабо, поэтому львовские исследователи применили термотолерантные дрожжи вида Ogataea polymorpha. Они способны проводить алкогольную ферментацию при температуре 45–48 градусов Цельсия, совмещая гидролиз и сбраживание в одном технологическом цикле.
Генетическая модификация дрожжей и рост эффективности
Природные штампы дрожжей Ogataea polymorpha изначально не обладали достаточной эффективностью утилизации ксилозы. Чтобы исправить этот недостаток, украинские ученые провели глубокую генную модификацию микроорганизмов. Они внедрили необходимые гены, перестроили регуляцию экспрессии и изменили транспортные белки глюкозы, что позволило клеткам эффективно поглощать ксилозу.
Благодаря этим изменениям исследователям удалось более чем в 30 раз повысить выход этанола из ксилозы. Несмотря на значительный лабораторный успех, технология пока не готова к промышленному внедрению. Одной из ключевых преград остаются токсичные побочные соединения, которые выделяются при кислотной обработке соломы и угнетают жизнедеятельность дрожжевых культур.
Перспективы коммерциализации и экономический контекст
Для вывода технологии на рынок ученым предстоит создать пилотные установки, способные протестировать весь производственный цикл в промышленных условиях. Кроме того, процесс требует использования дорогостоящих ферментов и предварительной химчистки сырья, поэтому эксперты прогнозируют, что такое биотопливо не будет дешевле аналогов из сахара или крахмала.
Главным достоинством метода остается отказ от использования продовольственных культур, таких как кукуруза, пшеница, сахарная свекла или тростник. В условиях развития экологических стандартов транспорта, включая введение бензина марки Е10 с содержанием биоэтанола до 10%, подобные разработки открывают новые перспективы для энергетической независимости и снижения нагрузки на агропромышленный комплекс.
