Текст уведомления здесь

Сибирские ученые предложили получать спирт из овсяной шелухи

Сейчас этот отход сельского хозяйства трудно даже сжечь, но находчивые исследователи нашли способ добывать из него спирт и этилен.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудники Института проблем химико-энергетических технологий (ИПХЭТ) СО РАН и Института катализа им. Г.К. Борескова (ИК) СО РАН продемонстрировали возможности новой технологии переработки шелухи овса в этиловый спирт, а его, в свою очередь, — в этилен. Этот газ применяется для получения полиэтилена, уксусной кислоты и резин, а высокоэффективных способов избавления от овсяной шелухи, которая образуется в больших количествах в местах обработки этой культуры, ранее не существовало. Научная статья опубликована в Chemical Engineering Journal.

Работа была поделена на два этапа. На первом получали этиловый спирт. Все стадии этого процесса проводили в ИПХЭТ СО РАН. Сначала шелуху овса измельчали и обрабатывали щелочью. Этот реагент действовал на целлюлозу, содержащуюся в шелухе. Далее к целлюлозе добавляли ферменты для ее так называемого осахаривания — разложения на отдельные молекулы простого сахара — глюкозы. К глюкозному сиропу добавляли культуру клеток дрожжей, осуществлявших спиртовое брожение, аналогичное тому, что происходит при приготовлении пива и многих других алкогольных напитков.

Сосуды с этиловым спиртом (C2H5OH) концентрацией 94—96 процентов отправляли в Институт катализа. Там проводился второй этап работы — получение газа этилена (C2H4) из этилового спирта. Молекулы воды «отщепляли» от этанола с помощью относительно дешевого катализатора — оксида алюминия (Al2O3) — в специальной установке. В итоге из 1 кг шелухи овса выходило от 38 до 51 грамма этилена, что довольно существенно.

Пилотная установка каталитической дегидратации этанола производительностью 1—2 кг биоэтилена в час. Изображение: пресс-служба ИК СО РАН
Пилотная установка каталитической дегидратации этанола производительностью 1—2 кг биоэтилена в час. Изображение: пресс-служба ИК СО РАН

Этилен служит сырьем для получения различных полимеров, входящих в состав резин и пластиков. Один из самых известных таких полимеров — полиэтилен. В его производстве используют этилен, выделенный из нефтепродуктов. Авторы работы решили выяснить, способен ли его заменить «биоэтилен», полученный ими из шелухи овса. Для этого они провели реакцию полимеризации газов, полученных промышленным и экспериментальным способами, и сравнили свойства образовавшегося в обоих случаях полиэтилена. Выяснилось, что «биологический» и «традиционный» полиэтилен по своим качествам не отличаются, однако при использовании этилена из овсяной шелухи выход реакции полимеризации чуть ниже. Исследователи считают, что его можно поднять, если тщательнее очищать «биоэтилен» от примесей.

Основа оболочек семян овса, целлюлоза, не растворяется в воде и обладает большой химической устойчивостью. Кроме того, при горении овсяной шелухи получается много золы, из-за чего установки для ее сжигания быстро выходят из строя. При этом Сибирский федеральный округ — основной производитель овса в России. Только в Алтайском крае от собранного урожая этой культуры ежегодно остается 200 000 тонн шелухи. Используя предложенный российскими химиками метод, из них можно было бы получить 14 500 тонн этилена. Количество этого газа, которое можно синтезировать из овсяной шелухи, собранной за год во всем Сибирском федеральном округе, почти в 10 раз больше. Таким образом, способ переработки оболочек семян овса, предложенный химиками ИПХЭТ и ИК СО РАН, позволит задействовать новый возобновляемый ресурс для синтеза уже давно известных продуктов химической промышленности.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Пермский аспирант сделал 3D-принтеры быстрее и «металличнее»

За счет нового модуля 3D-принтеры смогут выдерживать высокие температуры, а значит, быстрее печатать и использовать легкоплавкие металлы.
Добавить в закладки
Комментарии

Группа разработчиков во главе с аспирантом Пермского национального исследовательского политехнического университета Евгением Матвеевым разработала модуль для печати (экструдер) для 3D-принтера. Новинка позволит заметно быстрее распечатывать нужные предметы, а также существенно расширит возможности использования для печати металлов, термостойких композитов и пластиков. Об этом сообщается в поступившем в редакцию пресс-релизе.

Новый 3D-принтер получил обозначение FDM ver. 2.0. Согласно разработчикам, с обновленным экструдером он сможет печатать не просто в несколько раз быстрее и при этом точнее, но и будет работать с материалами, имеющими температуру плавления свыше 1000 градусов по Цельсию. Типовые коммерческие 3D-принтеры сегодня годятся только до рабочих температур в 200—300 градусов. Использование в экструдере высокопрочных и жаростойких сплавов вместо обычных латуни и бронзы позволит поднять пропускную способность устройства до 800—1000 миллиметров в секунду. Типовой коммерческий аналог, как правило, ограничен 200—300 миллиметрами в секунду.

Особо подчеркивается, что экструдер является фактически универсальным. Его можно установить на 3D-принтер стороннего производителя, тем самым заметно подняв его рабочие температуры и скорость печати. В настоящий момент, после получения рабочего прототипа, пермские инженеры планируют создать первую партию экструдеров, открыть предзаказ на них и вступить в кооперацию с производителем композитов.

В начале марта 2018 года проект стал победителем трека TechNet акселератора GenerationS от РВК, где выиграл 500 тысяч рублей и был приглашен на финал акселератора. Авторы разработки отмечают, что на рынке есть специализированные и дорогие продукты с подходящими параметрами. Например, Dynoma 3D и I3D могут печатать так же быстро, как и новый принтер пермяков. Принтеры Markforged и Anisoprint способны работать с металлами. Однако редко кто сочетает обе возможности в одной установке. [ ... ]

Читать полностью

Российские ученые измерили вторичную радиацию на МКС

Как оказалась, в ряде случаев она дает до трети всей радиационной нагрузки, получаемой космонавтами на борту станции.
Добавить в закладки
Комментарии

Международная группа ученых во главе с К.О. Иноземцевым из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» выяснила, каков уровень вторичной радиации на МКС и каков ее вклад в общую радиационную нагрузку космонавтов на орбите. Эта работа может иметь заметное значение для понимания того, каким будет воздействие космической среды на людей при полетах к Луне и Марсу. Соответствующая статья опубликована в Radiation Protection Dosimetry.

Для относительно безопасных дальних космических полетов требуется понимать, каким будет ионизирующее излучение, которому космонавты подвергнутся вне атмосферы Земли. Радиационный фон на МКС складывается из космических лучей галактического происхождения, а также протонов, альфа- и иных частиц, идущих от Солнца. Однако есть и третий компонент — вторичная радиация. Она появляется при взаимодействии космических лучей и солнечного ветра с материалами обшивки модулей МКС и радиационной защиты. Когда частицы большой энергии сталкиваются с атомом тяжелого элемента, например свинца, из которого часто делают биозащиту от радиации на Земле, они могут выбить из него «осколки» — вторичные частицы с большой собственной энергией.

Такая вторичная радиация может быть полностью остановлена только при очень значительном слое свинца. Однако вывезти его в космос очень дорого. Поэтому на практике в качестве радиационной защиты на МКС используют либо алюминиевые обшивки, либо тонкие вставки из полиэтилена или кевлара. В них содержатся намного более легкие атомы (скажем, водорода), которые при столкновении с космическими лучами дают меньше вторичной радиации. Впрочем, понять, насколько именно меньше и какое сочетание защиты (или ее отсутствия) дает наименьшее значение вторичной радиации, очень сложно. Чтобы получить достоверные данные на этот счет, нужны специальные исследования.

Авторы новой работы использовали для этого детекторы разных типов. Для отслеживания крупных частиц-«осколков» применялись пластины полимера CR-39, для нейтронов — термолюминесцентные дозиметры (сходные по принципу работы применяются работниками российских АЭС) на базе лития-6 и лития-7. Кроме того, использовались пассивные детекторы частиц на основе фторида лития, магния и титана (материал ДТГ-4 от Росатома). [ ... ]

Читать полностью

Жизнь бактерий на Северном полюсе не менялась с 2007 года

Число микроорганизмов в арктических льдах и процент зараженных вирусами микробов не изменились, несмотря на глобальное потепление.
Добавить в закладки
Комментарии

Сотрудники Института океанологии им. П.П. Ширшова, Института внутренних вод им. И.Д. Папанина и Института физики атмосферы им. А.М. Обухова исследовали образцы многолетнего льда, собранные вблизи Северного полюса, на содержание в них бактерий и поражающих их вирусов. Выяснилось, что с 2007 по 2015 год значимых изменений в бактериальном сообществе арктических многолетних льдов не произошло. Эта информация поможет установить, как глобальное потепление, ярко проявляющееся в высоких широтах Северного полушария, влияет на экологические сообщества Северного Ледовитого океана. Препринт научной статьи опубликован на сайте журнала PeerJ.

Образцы многолетнего льда собирали в ходе трех экспедиций научно-исследовательских судов к Северному полюсу — в апреле и августе 2007-го и апреле 2015-го. В каждой точке бурения лед поднимали с трех различных зон — верхней (3—7 см ниже поверхности льда), промежуточной (80—90 см от поверхности) и глубинной (162—166 см ниже поверхности). Там же брали и пробы подледной воды. Образцы разделяли на несколько частей длиной 15—20 см, помещали каждый в стерильную герметичную емкость и доставляли в Москву. Там им давали растаять в темноте при температуре от одного до четырех градусов по Цельсию.

В полученную воду добавляли формальдегид, чтобы убить и зафиксировать в одном состоянии содержащиеся там бактериальные клетки и вирусы. Часть этих образцов изучали с помощью электронного микроскопа, чтобы установить количество вирусов и понять, прикреплены ли они к клеткам бактерий, находятся внутри них или же свободно плавают. В другие пробы помимо формальдегида добавляли флуоресцентный краситель, позволявший установить число микроорганизмов в единице объема (для этого нужно было использовать флуоресцентный микроскоп).

Подсчет бактерий выявил, что в 2007 году больше всего их содержалось в глубоких слоях многолетнего льда — от 70 до 100 тысяч клеток на миллилитр. До 93 процентов клеток имели шарообразную (коккоидную) форму. Также много (в отдельных образцах до 50 процентов) клеток бактерий были палочковидными (т.е. бациллами). Содержание палочковидных микроорганизмов увеличивалось по мере приближения к поверхности. В 2015 году количество бактерий в толще многолетних льдов было несколько выше, хотя их биомасса осталось той же. По-прежнему преобладали коккоидные клетки, а на втором месте по встречаемости стояли бациллы. [ ... ]

Читать полностью