По оценкам экспертов, такой подход позволит одновременно получить доступ к возобновляемому экологичному топливу и уменьшить воздействие промышленных стоков на окружающую среду. Результаты исследования опубликованы в журнале Processes.
Биоводород – это водород, получаемый из биомассы. Исследователи пояснили, что это самый экологичный вид топлива, так как его получение не наносит окружающей среде такой вред, как добыча и использование ископаемого топлива. Биоводород может использоваться в качестве топлива в водородных топливных ячейках, в автомобилях, в источниках энергии для небольших устройств, а также там, где нет доступа к сетям электроснабжения, что особенно актуально для удаленных районов и островных областей.
"Микроводоросли благодаря своим свойствам являются перспективным сырьем для получения биоводорода, они способны осуществлять фотолиз воды, то есть разложение воды на водород и кислород", – сообщила профессор Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства Инженерно-строительного института Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) Наталья Политаева.
Она обратила внимание, что сточные воды пищевых предприятий содержат вещества, необходимые для роста микроводорослей, а использование углекислого газа из атмосферы в качестве источника неорганического углерода помогает уменьшить углеродный след.
"Микроводоросли обладают высокой способностью к фотосинтезу и размножению, используют для роста свет, углекислый газ и питательные вещества", – отметила профессор.
По ее словам, еще одно преимущество выращивания микроводорослей – их экологически чистое производство, что исключает необходимость использования сельскохозяйственных угодий, их можно культивировать на закрытых полигонах. Это позволяет избежать конкуренции с плодородными сельскохозяйственными почвами и требует меньше воды, чем наземные культуры.
Микроводоросли можно культивировать в сточных водах предприятий пищевой промышленности. По оценкам экспертов, это обеспечивает очистку вод от биогенных соединений, которые при попадании в водоемы могут вызывать их заболачивание и цветение. Далее биомасса микроводорослей может быть переработана для производства биоводорода, что, как утверждают ученые СПбПУ, делает этот процесс более экономически целесообразным и уменьшает воздействие промышленных стоков на окружающую среду.
В вузе также рассказали, что для увеличения выхода биоводорода полученную биомассу микроводорослей после очистки сточных вод и воздуха предварительно обрабатывали физико-химическими и химическими методами (микроволновое излучение, кислотная и термическая обработка).
Чтобы определить оптическую плотность и концентрацию биогенных соединений, ученые использовали метод спектрофотометрии. Для исследования полученного биогаза на предмет количества содержащегося в нем биоводорода применяли хроматографический анализ. Для культивирования микроводорослей использовались фотобиореакторы.
"Масштабирование результатов нашей работы на другие страны потребует адаптации технологии к конкретным условиям каждой страны", – отметила аспирантка СПбПУ Полина Шинкевич, добавив, что эффективность и степень применимости могут варьироваться в зависимости от климатических условий, наличия пищевых предприятий и технической инфраструктуры.
Тем не менее, как полагает аспирантка, принцип использования микроводорослей для очистки сточных вод и производства биоводорода может быть применен в разных частях мира с учетом местных особенностей. "Мы предлагаем концепцию, соответствующую принципам циркулярной экономики, в которой нет дополнительных отходов, требующих утилизации", – подчеркнула она.
Дальнейшая задача научного коллектива – разработка технологии очистки полученного биоводорода от сопутствующих газов.
СПбПУ – участник программы государственной поддержки университетов РФ "Приоритет-2030".
