Про те, йдуть як справи сьогодні, розповідає знову В.Г. Дебабов.
Головна ідея програми - використовувати для виробництва палива, матеріалів і реагентів солому та інші сільського відходи господарства, зараз які доводиться спалювати. Перетворити їх в легко мікробами засвоювані цукру важко тому, основний що вуглевод рослин, целюлоза, пов'язаний з лігніном і геміцелюлозами в складний тривимірний комплекс. Тому одна з ключових завдань програми - способи розробити декомпозиції лігноцелюлози, тобто цього розщеплення комплексу на складові частини.
Потім целюлозу і геміцелюлози гідролізувати можна до цукрів за допомогою ферментів, зокрема целлюлаз. Технології для цього вже розроблені, вартість однак ферментів поки залишається високою. Знизити її - ще важлива одна задача програми. Крім того, створити потрібно інфраструктуру збору і зберігання біомаси, попит стимулювати на продукти: біодеградіруемие пластики, етанол паливний і т. Д. Конкретна матеріалів номенклатура і речовин не визначається - справа ця хімічних і біотехнологічних компаній.
Виробництво спирту з крохмалю - не найкращий спосіб. Краще його проводити з тих же рослинних відходів. До речі, у нас все знають, що # 132; горілку женуть з тирси # 147; - гідролізом. Гідролізний виробництво (оцукрювання відходів деревних за допомогою сірчаної гарячої кислоти) існувало в СРСР і існує в Росії до цих пір. Однак в інших гідролізні країнах заводи закрили через нерентабельність ще в 60-х минулого роках століття: спирт # 132; з тирси # 147; став дорожче, ніж із зерна.
Ще важливе одне речовина, зайнялися яким американці, - молочна це кислота. Процес там простий: крохмаль кукурудзяний осахарівается і виходить глюкозний сироп. Ферментація, тобто молочної напрацювання кислоти, йде у величезних стерильних апаратах, тисячу під кубометрів, знаходяться де мікроби, вода, солі мінеральні і куди подається глюкоза. Через виходить добу молочна кислота Відходи - біомаса мікробна і культуральна рідина. Їх сушать, і тверду згодовують частину тваринам, а рідку як використовують добрива Токсичних речовин, ксенобіотиків немає, все природне. Є очисні споруди, але не такі складні, як на хімічних заводах.
Сітка і трикотаж з полімерних волокон
Плівку для упаковки і волокна для виготовлення ниток, канатів і одягу робити можна з биоразлагаемого полілактат
Крім того, в США завод запущений з виробництва 1,3-пропандіол Це сополімеризуються речовина з терефталевої кислотою, і з полімеру назвою під # 132; Soran # 147; ковролін роблять і оббивку для сидінь в машинах. У світі виробляють його близько 3-5 млн. Т. Речовина це дороге - доларів вісім за кілограм. А в природі є мікроби, можуть які рости на гліцерині і давати 1,3-пропандіол, правда, його вихід невисокий. З ними попрацювали і отримали пристойний вихід, однак на гліцерині ці ростити бактерії невигідно - дуже вже він доріг. І ось вчені компаній # 132; Genencore # 147; і # 132; Dow Chemical # 147; за кілька створили років генно-інженерний штам, може який рости на глюкозі і синтезувати 1,3-пропандіол. Вони гени взяли дріжджів, виробляють які гліцерин, гени бактерій, можуть які перетворювати гліцерин в пропандіол, і все зібрали це в бактерії - в кишкової палички. Запущено пілотний завод, і вартість пропандиола біотехнологічного вже близько складає 2,5 доларів за кілограм, тобто він рази в три дешевше хімічного. Загалом, біотехнологія тут перемагає хімію. Поки заводу потужність не дуже велика - десятків кілька тисяч тонн, але ясно, це що виробництво рости буде і пропандіол робити стануть не з пропілену, а з відновлюваної сировини.
Помітно роботи активізувалися по полігідроксіалканатам. Давно відомо, багато що бактерії, якщо у них багато вуглецю, але не вистачає фосфору або азоту, відкладати починають вуглець в запас - синтезувати полігідроксібутірат, полігідроксівалерат і інші гідроксикислоти, рослини як відкладають крохмаль або ми - глікоген в печінці. Ці відкладаються полігідроксіалканати в бактеріях у вигляді гранул, можна які виділяти. Вони плавляться, тобто поводяться як звичайні пластмаси, і годяться на то, тягнути щоб з них нитки, катати плівки - в загальному, стандартними переробляти способами. У хороших полігідроксібутірат умовах становить до 80% від маси клітини. Років тому десять англійська фірма # 132; ICI # 147; завод запустила по виробництву пластика такого під назвою біополе, з нього пляшки роблять і плівки. Однак пластик цей дорогий: він коштує від 5 до 8 доларів за кілограм, а поліетилен - менше долара. Потужність заводу - тисячі порядку тонн. І хоча він працює в Англії, Біопол протягом років багатьох ніде не використовували, крім Німеччини, там оскільки є закон, за яким поліетилену виробники платять за забруднення навколишнього середовища. Вважається, його що все одно викинуть потім і платити повинен той, виробляє хто упаковку, а не той, хто її викидає. А якщо біорозкладаний випускаєш пластик, то, навпаки, дають тобі дотації.
Насправді полігідроксіалканати - це не тільки полігідроксібутірат і полігідроксівалерат. Є з'єднання подібні з 12 або 14 атомами вуглецю, їх використовують як клеї. Генні інженери все працювали час зі штамами мікробів, ці виробляють з'єднання. Інтерес до полігідроксіалканатам росте, що тому подорожчали нафта і газ, а отже, і поліетилен. В Америці став газ втричі дорожче, ніж в Японії або Європі. Третина потужностей з виробництва знаходиться поліетилену в США.
Полігідроксіалконати випускають # 132; ICI # 147; в Англії, # 132; Asahi Chem # 147; в Японії, # 132; Bayer # 147; в Кореї. Новітні розробки наукові зробили більш його дешевим, і зараз він буде близько коштувати 2-3 доларів, а поліетилен вийшов на півтора, що так вони ось-ось зрівняються. У деяких вже країнах є пілотні виробництва, і починається виробництво масове з відновлюваної сировини. І тут хімія природна настає!
У Росії ведуться теж роботи по отриманню полігідроксібутірата: штами є в московському Інституті біохімії ім. А.Н. Баха. в Пущине - в Інституті біохімії і фізіології мікроорганізмів, в Красноярську - в Інституті біофізики, розробили де отримання полігідроксібутіратов на основі бактерій, що утилізують водень. Але це лабораторні тільки дослідження.
# 132; Genencore # 147; над працює отриманням бета-оксіпропіоновой кислоти - хороший це мономер для поліефірів. Мікроби його роблять, і всі потрібні для цього гени відомі. Вже отримані генно-інженерні штами з цими генами, є патенти, але вихід не дуже великий, і виробляти поки його економічно невигідно.
За допомогою синтезують мікроорганізмів і інші речовини - сировину для органічної хімії. У США розроблено схеми, за якими 40-50 химикалиев основних можна всього отримувати з двох кислот: молочної та бурштинової. При дегідратації кислоти молочної виходить акрилова; в інших процесах - тетрагидрофурана та інші сполуки. Створені установки досвідчені для виробництва янтарної кислоти.
Клод Моне і не думав, що з соломи буде можна робити хімічні реагенти
Переробка біомаси, паливного отримання спирту, звичайно, не вирішать проблему енергетичну цілком, хімія оскільки споживає тільки 10% нафти, а решта згорає. Нехай замінять біомасою чверть сировини, а до середини століття, може бути, і половину, але це всього 5% споживаної сьогодні нафти. Паливний замінить спирт 3-5% бензину, але і це не вирішить енергетичних проблем. Зате добре це з екологічної точки зору: виділяється менше СО2. сировину утилізується і його не спалюють, токсичних немає викидів.
Традиційні хіміки не пручалася # 132; білої хімії # 147 ;, навпаки, самі ж її і розвивають. Наприклад, молочної завод кислоти фахівці побудували # 132; Dow Chemical # 147; і # 132; Cargill # 147; - найбільшої фірми, займається яка торгівлею зерном і його переробкою в крохмаль, патоку, масло та інші продукти. # 132; Cargill # 147; поставляє сировину, a # 132; Dow Chemical # 147; - полімери. Завод 1,3-пропандіол побудував # 132; DuPont # 147 ;, виробляє який нитки для ковроліну.
Мікробіологічна зараз промисловість виходить на перше місце за темпами серед зростання різних біотехнологій. Вже говорять про третю біотехнологічної хвилі революції. Перша хвиля - ліки: інсулін, зростання гормон та інші речовини, друга - генно-інженерні рослини, які завойовують світ, а третя - мікробіологія.
Розвиваються і традиційні виробництва: амінокислот, полісахаридів, вітамінів, каротиноїдів. Вітамін В2 вже не синтезують хімічно, а отримують за допомогою мікробів. Кілька назад років в Німеччині завод запустили на 3 тис. Т, # 132; Bayer # 147; відкрив такий же за потужністю завод в Кореї. Вітамін C виробляють мікроби майже повністю - тільки залишилася одна стадія: киснем окислення повітря або марганцівкою. Але це практично вже не хімія.
Глутамату роблять натрію 1,2 млн. Т, його ціна - 1,3 долара за кілограм, а конверсія - 60%, тобто з 1 кг отримують глюкози 600 г глутамату натрію. Деякі настільки амінокислоти впали в ціні, що, можливо, їх будуть як використовувати сировину для полімерів. Наприклад, якщо декарбоксилировать лізин, вийде гексаметилендіамін, з якого робити можна капрон з собівартістю долара близько за кілограм.
Кассаву вирощують в різних країнах. Її не тільки їдять, але і використовують як сировину в мікробіологічної промисловості
# 132; Біла хімія # 147; розвивається в багатьох країнах. Дуже значення важливе має вартість сировини, і тому будують заводи в Таїланді, Бразилії, де дешеві цукру. У Бразилії з цукрового віджимають очерету сік, і на ньому вирощують мікроорганізми. Залишками топлять, що так енергії майже не потрібно і все дуже виходить дешево. У Таїланді рослину використовують кассава (воно ж маніока). вирощують яке і в Латинській Америці, і в Африці, і в тропічних країнах Азії. У нього великі коренеплоди, в яких 60% крохмалю, а виростають вони за два роки. Місцеві зрубують хлібороби стебло, його ріжуть на шматки, встромляють потім їх в землю, і вони виростають. А коренеплоди викопують і їдять або використовують в промисловості. І дешево, і корисно.
У Росії йдуть справи гірше. Побудувати завод біотехнологічний може велика тільки компанія, але у нас таких немає потужних хімічних фірм, як # 132; Dow Chemical # 147 ;, наприклад, або # 132; DuPont # 147 ;. Цим могли б потурбуватися нафтові, газові або енергетичні компанії, зараз які акумулюють величезні кошти.
Можна було б цю розвивати галузь і по-іншому, наприклад, умови створити для роботи зарубіжних великих фірм. Вони могли б заводи відкрити по отриманню сиропів глюкозних з зерна і деревини. Таке вже виробництво налагоджує в Тульській фірма області # 132; Cargill # 147 ;. Загалом, хотілося б скоординовані бачити зусилля енергетичних наших гігантів і уряду з розвитку # 132; білої хімії # 147 ;. Але ця поки мрія залишається мрією, як так деградує і звичайна хімія, і сільське господарство - все, експорту крім сировини.
Мікробіологічна може промисловість успішно розвиватися в Росії. У нас багато місця, прісної води, зерна, соломи, деревини, можна які переробляти, і енергетика поки дешевше, ніж в Китаї, Європі та США, - як ніби-то є все для # 132; білої хімії # 147 ;. Немає тільки бажання.
# 132; Хімія і життя - XXI століття # 147;