Созданная в Институте геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета ресурсосберегающая технология переработки отходов тростника обыкновенного (Phragmites Australis) позволяет получить биоэтанол и целлюлозосодержащий материал.

Направление переработки тростника с целью получения ценных продуктов, исключающее токсичный урон окружающей среде,  является новым трендом энергетической отрасли.

Сотрудники кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов ИГиНГТ КФУ видят путь решения проблемы рациональной утилизации некоммерческой биомассы из тростника в преобразовании его в товарный биоэтанол. Разработка не только уменьшит производство нефтяного бензина, значительно сократит выбросы СО2 в жилом и транспортном секторе, но и снизит загрязнения окружающей среды в сельских районах.

Исходя из ряда особенностей, выявленных по результатам проведенных исследований по оценке свойств лигнина прежде всего как полимерной добавки, было целесообразно рассмотреть его в качестве целлюлозосодержащего компонента стабилизирующей добавки на пути создания щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА) – перспективного дорожно-строительного материала. В ходе эксплуатации данный материал способен обеспечить нормативный показатель, характеризующий стекание вяжущего с поверхности каменного материала и высокой сопротивляемостью к колееобразованию дорожного полотна. Таким образом, накопленный арсенал знаний состава, свойств гидролизного лигнина, анализ результатов собственных исследований послужили предпосылками к созданию безотходной комплексной технологии.

«В работе для повышения эффективности процесса утилизации были использованы современные физико-химические и биотехнологические методы, позволяющие поочередно снижать экологическую нагрузку на окружающую среду путем формирования и внедрения полученных продуктов», – сообщил Руслан Кемалов.

Известно множество работ, посвященных утилизации химическим методом лигноцеллюлозных отходов. Часть из них посвящена созданию сорбентов для очистки сточных вод и некоторых твердых видов топлива в виде брикетов и т.д. Достигнутые успехи в научных и прикладных исследованиях в отечественной и мировой практике в области сбора, подготовки и переработки растительного сырья, а именно тростника обыкновенного, предусматривают применение химических и биотехнологических методов с целью получения ценных продуктов – биоэтанола и востребованных материалов для дорожно-строительной отрасли.

Исследованиями научных групп профессора Алима Кемалова и доцента Руслана Кемалова установлено, что преобразование «местных» экосистем в производство биотоплива неизбежно изменит естественный углеродный баланс и сократит потенциальную экономию выбросов парниковых газов. Включение комбинированных систем тепло- и электроснабжения в производство целлюлозного этанола будет вытеснять ископаемое топливо и обеспечит сокращение выбросов парниковых газов и увеличение выработки более дешевой электроэнергии.

«Анализ комбинированного топливного цикла и жизненного цикла транспортных средств также показывает значительное сокращение выбросов парниковых газов, но не других выбросов при использовании целлюлозного этанола в качестве альтернативного топлива. Установлено, что применение биоэтанола в качестве моторного топлива способно предотвратить до 25 процентов выбросов CO2 от выбросов нефтяного бензина, учитывая энергию, связанную с ископаемым топливом, потребляемую для выращивания и переработки биокультуры. Для компенсации 10 процентов выбросов CO2 от потребления бензина потребуется в четыре раза увеличить производство биоэтанола, то есть 48 процентов пахотных земель», – объяснил Р. Кемалов.

Задача обеспечения транспортным топливом состоит в том, чтобы иметь возможность заменить энергию в собираемой биомассе на первичную энергию  в ископаемом топливе. Причем важно сделать это без значительного потребления ископаемой энергии. Таким образом,  выделенные плантации выращивания биомассы смогут вытеснить около 15 процентов выбросов CO2, ожидаемых от всех видов использования ископаемого топлива во всем мире к 2030 году. Этот факт создает предпосылки интенсивного повышения энергоэффективности мировой экономики.

Для реализации проекта ученые привлекли лаборатории Академии наук Узбекистана. На данном этапе ведутся переговоры по созданию опытных заводов в Узбекистане, Сочи и Татарстане.

Работа выполнена под руководством профессора А. Кемалова в лабораториях кафедры технологии нефти, газа и углеродных материалов Казанского федерального университета, а также в НОЦ «Технологии нефти, газа, битумных материалов и углеродных энергоносителей». Результаты обширной научно-исследовательской деятельности были доложены на многочисленных научных конференциях российского и мирового уровня, в том числе на международной конференции «Инновационные технологии производства, хранения и применения водорода» в рамках VI Всемирного конгресса «Альтернативная энергетика и экология», опубликовано два патента РФ на изобретение, 20 статей в журналах из числа списка ВАК РФ, 10 статей журналов, индексируемых в базах данных Scopus, Web of Science квартилей Q1-Q2.

Новизна технологических решений подтверждена патентом РФ на изобретение «Способ получения биоэтанола из тростника обыкновенного».