Преобразование солнечной энергии происходит за счет синтеза биомассы

фитопланктона; вторичный процесс представляет собой конверсию био-

Новые разновидности биосистем

Фиксация

Азота

Солнечная

Энергия

Сырье

Биореактор

Продукт

Питательная

Среда

Гидролитические

Ферменты

Регуляторы

Роста Топливо

Средства биологического контроля

Сельское и лесное

Хозяйство

Рис. 5. 1. Взаимосвязи между биомассой и биотехнологией (по Д. Холлу и др., 1988).

Массы в метан и метанол. Плантации микроводорослей по оценкам спе-

циалистов представляют собой наиболее продуктивные системы: 50–100

т/га в год. Растительный покров Земли составляет свыше 1800 млрд. т су-

Хого вещества, образованного в процессах фотосинтеза лесными, травя-

Ными и сельскохозяйственными экосистемами. Существенная часть энер-

Гетического потенциала биомассы потребляется человеком. Для сухого ве-

Щества простейшим способом превращения биомассы в энергию является

Сгорание, в процессе которого выделяется тепло, преобразуемое далее в ме-

Ханическую или электрическую энергию. Сырая биомасса также может

Быть преобразована в энергию в процессах биометаногенеза и получения

Спирта.

Как видно из рис. 5.1, получение топлива по схеме «биомасса – био-

технология» основывается на сочетании фотосинтеза, животноводства,

Кормопроизводства и ферментации с использованием тех или иных биоло-

Гических агентов.

Научные и аналитические исследования последнего десятилетия приво-

Дят к выводу, что наиболее эффективными и обнадеживающими для круп-

Номасштабного преобразования солнечной энергии являются методы, осно-

ванные на использовании биосистем. Среди этих методов – достаточно хо-

Рошо освоенные биологические технологии превращения биомассы в энер-

Гоносители в процессах биометаногенеза и производства спирта, а также

Принципиально новые разработки, ориентированные на модификацию и

Повышение эффективности самого процесса фотосинтеза, создание биотоп-

Ливных элементов, получение фотоводорода, биоэлектрокатализ.

Биометаногенез

Биометаногенез или метановое «брожение» – давно известный про-

Цесс превращения биомассы в энергию. Открыт данный процесс в 1776 г.

Вольтой, который установил наличие метана в болотном газе. Биогаз, по-

Лучаемый из органического сырья в ходе биометаногенеза в результате

Разложения сложных органических субстратов различной природы при

Участии смешанной из разных видов микробной ассоциации, представляет

собой смесь из 65–75 % метана и 20–35 % углекислоты, а также незначи-

Тельных количеств сероводорода, азота, водорода. Теплотворная способ-

Ность биогаза зависит от соотношения метана и углекислоты и составляет

5–7 ккал/м3; 1 м3 биогаза эквивалентен 4 квт/ч электроэнергии, 0.6 л керо-

Сина, 1.5 кг угля и 3.5 кг дров. Неочищенный биогаз используют в быту

Для обогрева жилищ и приготовления пищи, а также применяют в качест-

Ве топлива в стационарных установках, вырабатывающих электроэнер-

Гию. Компремированный газ можно транспортировать и использовать

(после предварительной очистки) в качестве горючего для двигателей

Внутреннего сгорания. Очищенный биогаз аналогичен природному газу. В

Процессах биометаногенеза решается не только проблема воспроизводства

энергии, – эти процессы чрезвычайно важны в экологическим плане, так

Как позволяют решать проблему утилизации и переработки отходов раз-

Личных производств и технологий, сельскохозяйственных и промышлен-

Ных, а также бытовых, включая сточные воды и твердый мусор городских

Свалок.

В сложных процессах деструкции органических субстратов и образо-

Вания метана участвует микробная ассоциация различных микроорганиз-

Мов. В ассоциации присутствуют микроорганизмы-деструкторы, вызы-

Вающие гидролиз сложной органической массы с образованием органиче-