

















Strona główna » Artykuły » Aktualności » Bakterie i algi wyprodukują wodór z odpadów drzewnych
Autor: Michał Procner
Odpady drzewne można przetworzyć na wodór w czysty sposób – twierdzą uczeni
Naukowcy z Instytutu Fraunhofera badają, w jaki sposób odpady i pozostałości drewna można wykorzystać jako cenny zasób. Udało się już wyprodukować duże ilości biowodoru.
Do tej pory odpady drewniane były w większości utylizowane, lub w najlepszym wypadku wykorzystywane do produkcji energii w spalarniach. Naukowcy z Instytutu Inżynierii Międzyfazowej i Inżynierii Bioprocesowej im. Fraunhofera IGB w Szwarcwaldzie badają sposoby wykorzystania odpadów drzewnych jako cennych zasobów.
W ramach projektu razem z H2Wood – BlackForest opracowano procesy fermentacji z udziałem bakterii wytwarzających wodór i mikroalg na potrzeby biotechnologicznej produkcji zielonego źródła energii oraz innych przydatnych surowców. Naukowcy zapowiadają, że pilotażowa instalacja do produkcji biowodoru zostanie uruchomiona już w 2025 roku.
Ze względu na znajdujące się często w drewnie środki konserwujące, spaliny ze spalarni muszą być oczyszczane, co jest kosztownym procesem. Dlatego badacze postanowili znaleźć alternatywne zastosowania odpadów drzewnych.
Okazało się, że z resztek drewnianych można uzyskiwać biowodór wytwarzany za pomocą procesów biotechnologicznych. Metoda jest zgodna z zasadami „gospodarki o obiegu zamkniętym opartej na drewnie”. Bakterie wykorzystują węglowodory zawarte w drewnie, wytwarzając dwutlenek węgla i wodór. Co ciekawe, powstający dwutlenek węgla można dalej przetwarzać przy użyciu mikroskopijnych alg do produkcji kolejnej partii wodoru.
Proces produkcji biowodoru rozpoczyna się od wstępnej obróbki odpadów i resztek drewna. W pierwszej kolejności odpady drzewne są rozkładane na podstawowe składniki. W tym celu drewno gotuje się pod ciśnieniem w temperaturze do 200°C w mieszaninie etanolu i wody.
„Lignina, a także kleje, rozpuszczalniki i lakiery z odpadów drzewnych rozpuszczają się w etanolu, dzięki czemu zanieczyszczenia chemiczne zostają oddzielone od włókna drzewnego. W kolejnym etapie pozostała po gotowaniu frakcja włókien drzewnych, celuloza i częściowo hemiceluloza, rozkładane są na pojedyncze cząsteczki cukru – glukozę i ksylozę – które służą jako pożywienie lub substrat dla mikroorganizmów wytwarzających wodór” – piszą naukowcy.
Ale to nie wszystko. Jak podaje Instytut Fraunhofera, „Podczas obróbki wstępnej powstają produkty uboczne, takie jak lignina, a podczas biotechnologicznej konwersji drewna oprócz wodoru uwalniany jest dwutlenek węgla, który jest przekształcany przez mikroalgi w kolejne substancje, takie jak skrobia i karotenoidy”.
Podczas frakcjonowania drewna lignina jest oddzielana od reszty drewna. Można ją później wykorzystać na wiele sposobów – np. w materiałach kompozytowych. Jednym z przykładów zastosowania są okładziny w samochodach.
W przeciwieństwie do bakterii, algi nie potrzebują cukru do rozmnażania się. W drugim etapie przetwarzania odpadów drewnianych mikroalgi są przenoszone do specjalnie opracowanego przez naukowców reaktora, w którym uwalniają wodór w drodze bezpośredniej fotolizy.
Z 1 kilograma drewna można uzyskać około 0,2 kilograma glukozy. Tę można następnie wykorzystać do wytworzenia 50 litrów wodoru przy użyciu mikroorganizmów beztlenowych.
Podczas fermentacji z udziałem bakterii beztlenowych powstaje również dwutlenek węgla w równych proporcjach, tj. 50%. Po oddzieleniu wodoru od mieszaniny gazów z około 2 kilogramów dwutlenku węgla w fotobioreaktorze można wyprodukować 1 kilogram biomasy mikroalg. Biomasa ta zawiera aż do 50% skrobi. Zawiera również barwnik – luteinę.
Naukowcy wyjaśniają, że będąca produktem ubocznym biomasa alg również może zostać wykorzystana na przykład do produkcji elementów z tworzyw sztucznych przy wykorzystaniu bakterii.
Fraunhofer IPA zajmuje się także kwestią zaspokajania lokalnego zapotrzebowania na ekologiczny wodór w sektorach przemysłu, transportu, gospodarstw domowych i budownictwa. Uczeni sprawdzają jakie ilości drewna resztkowego i odpadowego są dostępne do jego produkcji, a następnie planują stworzenie wodorowej mapy drogowej zawierającej rekomendacje działań na rzecz rozwoju gospodarki wodorowej. Proponowane rozwiązania obejmują promowanie badań i rozwoju, rozbudowę regionalnej infrastruktury wodorowej i wzmocnienie łączenia sektorów, aby wodór stał się integralną częścią transformacji energetycznej.
Źródło: Instytut Fraunhofer



