Сибирские ученые предложили получать спирт из овсяной шелухи

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. 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 заменить его «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.