Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XXXVIII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 26 января 2016 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Ресурсосбережение

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Крещик А.А. ФРУКТЫ КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XXXVIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(37). URL: http://sibac.info/archive/technic/1(37).pdf (дата обращения: 29.03.2020)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ФРУКТЫ КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

Крещик Алена Александровна

студент 3 курса, кафедра Химических технологий ВлГУ, г. Владимир

E-mail:

Христофорова Ирина Александровна

научный руководитель, доктор технических наук, профессор кафедры Химических технологий ВлГУ, г. Владимир

 

Каждый день мы видим фрукты на полках магазинов и уже давно они являются неотъемлемой частью нашего рациона. Всем  известно, что фрукты очень полезны для здоровья. Они являются источниками различных витаминов  и минералов. Фрукты содержат магний, кальций, клетчатку, фруктозу и сахарозу, так необходимые нашему организму. И так же растительные масла и крема, получаемые из фруктов, давно используются в косметологии и медицине. Все это стало настолько обыденно и крепко закрепилось в нашем сознании, что, кажется, будто фрукты, так сказать, больше «ни на что не способны».

А теперь представьте, что утром, вместо того, чтобы позавтракать яблоком, апельсином или бананом, вы заправите им автомобиль. Как бы странно это не звучало, но такое возможно уже сегодня.

Американская компания Xethanol Corporation в содружестве с компанией Renewable Spirits строит во Флориде экспериментальный завод, который будет специализироваться на производстве этанольного топлива из кожуры цитрусовых.  Таким образом, за сезон сбора урожая можно будет повысить производительность этанола на 190 тонн. При этом переработка  сырья не должна быть слишком затратной, что поможет сохранить текущую цену на топливо.

Но не это является технологическим прорывом. После долгой работы и исследований американские ученые уверуют нас, что сахар, который содержится во фруктах, может стать источником для получения нового вида топлива. По словам исследователей, такой вид топлива станет новой ступенью в промышленности, так как содержание углерода в нем меньше, чем в известном всем этаноле. Да и преимуществ у него больше, чем у других.  Открытие было сделано командой специалистов из Университета Висконсина в Мэдисоне.

Топливо получаемое  из фруктозы названо диметилфураном. Его производят в двухфазном реакторе путем гидратации фруктозы в кислой среде с катализатором. Такой процесс помогает свести к минимуму побочные реакции и повысить выход гидроксиметилфурфураля, который позже окисляется до диметилфурана с помощью медно-рутениевого катализатора. Такой процесс окисления сахаров, получаемых из фруктов, до диметилфурана достигается путем несложных технологий обработки биомассы.

Такое топливо способно хранить на 40% больше энергии, чем этанол. К тому же он менее летуч, чем этанол, поэтому проблем с чрезмерным испарением материала быть не должно. Он прекрасно храниться и не впитывает влагу из окружающей среды. Фруктозу в свою очередь, можно получать двумя способами: напрямую синтезом из фруктов или добывать ее из глюкозы. Следующим этапом разработок станет ряд тестов, которые выяснят, как новое топливо будет влиять на окружающую среду и здоровье человека. Одновременно с открытием американских специалистов их британские коллеги заявили, что существующие сегодня технологии позволяют производить биологическое топливо не только из пальмового масла, но и из других материалов посредством их переработки (пластиковые и полиэтиленовые пакеты, сорняки, древесина, бытовой мусор). По некоторым прогнозам в ближайшее время около 30% двигателей в Европе будут работать на топливе из этих продуктов. Существует возможность использования химических веществ, синтезированных из фруктов, растений и древесины, в широкой промышленности. Так же можно будет заправлять растительным биодизелем самолеты  и водные виды транспорта. Получение нового топлива решит проблемы окружающей среды, сохранения традиционных топливных ресурсов, экономики. Единственным минусом в производстве является дороговизна процесса переработки. Выработка такого биотоплива требует затрат, которые более чем в 10 раз выше по стоимости, чем известные технологии.

Несмотря на это, институт Фраунгофера все же построил экспериментальный реактор для переработки испорченных фруктов и овощей в биомассу на территории завода в Штутгарте, рядом с которым находится оптовый фруктовый рынок. В конце дня, отходы и гнилые овощи направляются  в биореактор, где под действием ферментов превращаются  в устойчивое соединение биометана. Испорченные плоды и другие органические материалы, после загрузки в реактор подвергаются разложению, как прямому, так и с помощью различных добавок. Далее наступает процесс брожения, который длиться от двух до десяти дней. Затем после образования устойчивой структуры лигнина, биомасса снова подвергается воздействию ферментов до образования чистого биометана.

Но и это еще не все. Так же ученые в Бразилии говорят, что они разработали способ использования волокон  фруктов, чтобы сделать удароустойчивый, легкий пластик, который может быть использован для получения автомобильных деталей.

Исследовательский коллектив разработал новую форму растительного пластика на основе целлюлозного волокна, который будет  прочнее, легче и экологичнее пластмассы, которую мы используем в настоящее время.

Листья, стебли и другие части бананов и ананасов загружают в реактор. Потом добавляют химические реагенты и циклически нагревают полученную смесь. В итоге после прохождения ряда других видов обработки получается порошкообразный продукт. Тем не менее, количество такого порошка в пластике будет составлять лишь 1 %. Состав оставшихся 99% не определен, но эксперты утверждают, что его компоненты также будут растительного происхождения и способны к разложению. Руководители команды утверждают, что некоторые из так называемых нано-целлюлозных волокон могут быть столь такими же прочными, как  кевлар (материал используемый в военной промышленности для получения бронежилетов и покрытий машин), но, что пластик отличается от многих широко использованных, потому что исходный материал – такой, как ананас и банан – является полностью возобновляемым. Также получение наноцеллюлозы из фруктов является более рациональным и природосберегающим  производством, нежели получение ее из древесины, так как не требует затрат на вырубку лесов и восстановление экологического состояния места вырубки (экосистемы).

«Свойства этих пластмасс невероятны», - говорит руководитель проекта. На 30% легче и в три-четыре раза прочнее. Помимо этого растительное топливо более устойчиво к воздействию тепла, органических растворителей и воды. Ученые считают, что в будущем многие детали автомобилей, в том числе приборные панели, бампера, боковые панели, возможно даже и корпуса, будут состоять из наноразмерных фруктовых волокон. С одной стороны, они помогут снизить вес авто, с другой -  улучшить экономию топлива. По словам разработчиков, наноцеллюлозный пластик, синтезированный из бананов и ананасов, может появиться на рынке уже в ближайшее время (2-5 лет), но цена его будет заоблачной. Но после выхода продукта в широкое производство и при наличие потребителей стоимость материала обещают снизить до реальных цен, схожих с ценами на нефтетопливо.

Среди растительных продуктов, которые могли бы обеспечить сырьем для волокон -  листья и стебли ананаса, бананы, скорлупа кокосовых орехов, агавы, и рогоз. Такой перечень продуктов выгоден экономически, так как ранее Европа терпела убытки в сельском хозяйстве: биодизель получали из пальмового масла и этанола, синтезированного из кукурузы, что заставляло фермеров выращивать только эти культуры, что привело к снижению экспорта и импорта других посевных культур.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что так любимые нами фрукты полезны не только для здоровья человека, но и в промышленности. И, пока ведутся дальнейшие разработки и проводятся испытания, мы должны запасаться этими ценными продуктами, пока они не подорожали.

 

Список литературы:

  1. Журнал Nature,2007,стр.477 «Углеводы как альтернатива нефти – 2» [Электронный ресурс]. URL: http://www.chemport.ru/datenews.php?news=539 (дата обращения 22.01.2016)
  2. Информационное интернет–издание «Энергетика  UA» [Электронный ресурс]  URL: http://energyua.com/826-0.html (дата обращения 19.01.2016)
  3. Официальный сайт Института интегральных схем  общества Фраунгофера. [Электронный ресурс] URL: http://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2012/february/fuel-from-market-waste.html (дата обращения 20.01.2016)
  4. Юлия Рудный. «Бразильцы придумали пластик из ананасов и  бананов». Интернет – издание «Membrana» [Электронный ресурс] URL: http://www.membrana.ru/particle/15936 (дата обращения 21.01.2016)
  5. «Innovanews». Интернет – редакция.  [Электронный ресурс] URL:http://www.innovanews.ru/info/news/transport/5425/ (дата обращения 18.01.2016)
  6. The Chemical Journal, 09.2012. стр.37 «Наноцеллюлоза против кевлара» [Электронный ресурс] URL: http://tcj.ru/wp-content/uploads/2014/02/2012_9_34-37_nanotselluloza.pdf  (дата обращения 21.01.2016)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Уважаемые коллеги, издательство СибАК с 30 марта по 5 апреля работает в обычном режиме