Производство белка на водороде - Волова Т.Г.
Скачать (прямая ссылка):
2. Водородное сбраживание некоторыми хемотрофными
микроорганизмами, например клостридиями, дешевых растительных отходов. Процесс протекает по схеме: глюкоза +
+ 2Н20->-2-ацетат->-2С02 + 4Н2 с эффективностью около 20%. Водородпому сбраживанию в анаэробных условиях подвергаются не только углеводы, но и белки, органические кислоты, спирты и гетероциклические соединения. При подборе соответствующего микроорганизма водород можно получить из разных органических веществ, включая некоторые промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы, а также биомассу растений и водорослей.
3. Выделение водорода фотосинтезирующими бактериями, использующими различные органические и неорганические доноры водорода — сероводород, серу, тиосульфат (но не воду). Скорость образования водорода составляет 100—150 мкл/ч-1.
• мг-1. Применение этого метода в больших масштабах лимитируется субстратом.
4. Выделение водорода синезелеными и зелеными водорослями, в клетках которых происходит фотосенсибилизированный хлорофиллом фотолиз воды. Однако в целых клетках не удается разделить процессы фотолиза воды и ассимиляции углерода. Непосредственные доноры выделяющегося водорода — эндогенные органические вещества, образованные при фотосинтезе. Максимальная скорость выделепия Н2, наблюдаемая у цианобактерии АпаЪаепа cylindrica, достигает 30 мкл/ч-1-мг-1. Эффективность конверсии энергии света в Н2 составляет 0,5%-
5. Разновидность биофотолиза — процессы выделения водорода из воды с помощью бесклеточных систем, содержащих хлоропласты и гидрогеназу по реакции
hv
4
Н20 -v хлоропласты -> ферредоксин -> гидрогеназа -> Н2.
02
130
6. Возможно, что наиболее эффективным окажется получение фотоводорода путем использования тепловой энергии солнечных коллекторов в термохимических циклах.
Все эти методы находятся в стадии лабораторных исследований. В ближайшей же перспективе обеспечить производство БВБ сырьевой базой способны три разработанных аппаратур-но и технологически метода — конверсия углеводородных газов, газификация твердых топлив и электролиз воды. Все они непрерывно совершенствуются. Возможно, что, комбинируя эти методы, окажется наиболее удобным обеспечить микробиологическое производство всеми тремя газами — водородом, углекислотой и кислородом.
Кислород обычно получают из воздуха методом глубокого охлаждения, который широко используется в промышленности [Глизманенко, 1972]. Энергоемкость этого производства — 0,5—1,0 кВт-ч/м3 02. При электролизном получении водорода вторым по значению сырьем становится углекислота.
В настоящее время для нужд промышленности углекислота добывается из отходов химических производств: экспанзерных газов (80—90% С02), отходов спиртовых производств — газов брожения (99% С02), защитных газов металлургических предприятий, газов известкового обжига и дымовых (9—20% С02) в зависимости от топлива. Из дымовых газов углекислота извлекается абсорбционно-десорбционными методами с различными поглотителями, главным образом мопоэтаноламином.
Технологическая схема производства биомассы включает в себя несколько непрерывно действующих стадий: получение газов, культивирование, отделение биомассы от среды и высушивание. Объем производства и себестоимость получаемого продукта определяются возможностью применения высокопроизводительного оборудования на каждой стадии технологии. В связи с этим интересна оценка максимальной мощности единицы оборудования, необходимого для производства БВБ.
ПОЛУЧЕНИЕ ГАЗА
При электролизе наиболее мощные электролизеры СЭУ-500 позволяют получить 500 нм3 Н2/ч, что соответствует выпуску 50 кг/ч сухой биомассы. При конверсии метана максимальная мощность установки 200 тыс. нм3/ч, что достаточно для получения 30 т/ч сухой биомассы. При железопаровом методе производительность генератора достигает 500 нм3/ч Н2.
Для извлечения С02 из отбросных дымовых газов существуют различные поглотители и установки нескольких типов: с насадочными башнями (типа «ПУГС» или установки «Гипрохолод»), барботажными колоннами или пенные аппараты (типа «ПУГС»), Компактная установка типа «ПУГС» с высокоэф-
131
фективными пенными аппаратами разработана Ленинградским технологическим институтом им. Ленсовета совместно с Инсти-тутомсельхозмашиностроения (г. Ростов-на-Дону). Использование аппаратов такого типа в 2—3 раза увеличивает производительность процесса по сравнению с той, которая имеет место при эксплуатации известных установок с насадочными башнями и барботажными колоннами. Стоимость установки производительностью по углекислоте 5 т/сут составляет 120 тыс. руб., срок окупаемости 0,5—0,4 года. В настоящее время разработана техническая документация на углекислотные установки с пенными аппаратами производительностью 10 и 20 т С02/сут, снабженные дополнительно узлом очистки дымовых газов от сернистых соединений. Подобные установки можно применять для извлечения С02 из газовых смесей различного состава — дымовых газов ТЭЦ и доменных газов, экспанзерных газов цехов спиртового брожения, отходящих газов печей обжига известняка и тому подобные. Себестоимость углекислоты, получаемой на данных установках, снизилась более чем в 5 раз и составляет 28 руб. за тонну. Максимальная производительность установок для получения кислорода достигает 30 000 м3/ч при удельном расходе энергии 0,5 кВт-ч/м3 02.
