Semka-dreva.ru

Выращивание и уход за растениями
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сахар из борщевика сосновского

Борщевик как источник биотоплива: перспективы

Дата публикации: 21 января 2019

Культивация растения борщевик началась после ВОВ, когда стране требовалась неприхотливая кормовая культура. В тот период сельское хозяйство находилось на спаде из-за прошедшей войны. Поэтому новая кормовая культура, выдерживающая резкие температурные колебания и произрастающая на разных по составу почвах, должна была спасти сельское хозяйство от окончательного упадка. Борщевик Сосновского стал идеальным кандидатом: растение легко адаптировалась под условия окружающей среды, быстро росло и так же стремительно размножалось. Однако силос из него получался жидким и непитательным. Скот, вскормленный борщевиком, давал кислое молоко. Животные, долго питающиеся этим растением, становились бесплодными. Помимо этого, растение оказалось ядовитым для людей.

По этим причинам от культивации растения отказались и возвели в категорию сорняков. Размножается борщевик быстрыми темпами. Он вытесняет собой другие виды растений и вредит окружающей среде. Избавиться от растения сложно: оно выдерживает морозы -40-50°C, способно долго обходиться без влаги и невосприимчиво к высоким температурам. И раз избавиться от опасной культуры не получалось, ей попробовали найти полезное применение: так было начато производство биотоплива из борщевика.

Почему переработка борщевика в биотопливо — это выгодно

В РФ для производства биотоплива используются разные растения: от сухого сорго до культивируемого тростника. С экономической точки зрения выращивание тростника для производства альтернативного топлива невыгодно. Для его культивации необходимо создание специального микроклимата, теплиц, полей. Тратить культуру, полученную таким трудоемким и финансово затратным методом, невыгодно. То же самое касается свеклы и топинамбура. Их выгоднее реализовать как продовольственные продукты. В роли топлива тростник, свекла и топинамбур будут дорогой альтернативной. А успешность внедрения разработок по использованию альтернативного топлива напрямую зависит от дешевизны сырья. Иными словами, если альтернативное топливо будет дороже или равняться стоимости традиционного, то популярности оно не получит.

Культивация борщевика Сосновского не требует высоких затрат: растение успешно размножается само по себе, не нуждается в создании специальных условий и неприхотливо. Урожайность дикого борщевика — 50 т/Га, а культивируемого — 250 т/Га. Это почти в четыре раза больше, чем урожайность культивируемого сахарного тростника. Содержание сахара в «сорняке» от 17% до 31% — в этом он не уступает свекле (21-24%). Переработка борщевика позволяет заменить нынешние методы получения биоэтанола и получить недорогое биотопливо.

Борщевик как новый источник биотоплива

Переработка борщевика Сосновского запатентована ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемией. Переработка происходит в пять этапов:

  • зеленую массу собирают и тщательно измельчают;
  • из полученного сырья выжимают сок;
  • после выжимки в полученную жидкость засыпают специальные микроорганизмы;
  • процесс брожения на выходе дает глюкозу и фруктозу,
  • фруктоза и глюкоза вырабатывают этиловый спирт и диоксид углерода.

Полученный биоэтанол используют для производства биотоплива. Оно представляет собой смеси из бензина и этилового спирта: Е5, Е7, E85, Е10. Например, в смеси E85 содержится 85% этанола и 15% бензина. Ее активно применяют в США и других развитых странах, нуждающихся в замене обычного топлива на альтернативное. Шведский производитель грузовых авто Scania занимается разработкой дизельного двигателя, который будет работать на топливе, на 95% состоящем из биоэтанола. Наличие такого двигателя позволит модернизировать любой тип автомобиля для работы на биотопливе.

Читать еще:  Сувель черной ольхи

В России топливо из борщевика планируется использоваться для заправки сельскохозяйственной техники. Для этой цели в 2018 году в Ленинградской области стартовало строительство завода по переработке сорняка в биологическое топливо. Завод является частью экопроекта «Жельцы», который победил тендер по государственному кредитованию на срок в 15 лет. После окончания строительства завод будет функционировать в опытном режиме. Если тестирование полученного биотоплива пройдет успешно, его будут использовать для сельхозтехники и котельных. Это откроет новые перспективы для исследования биологического топлива в России: возможно, при популяризации производства биотоплива из борщевика заводов по переработке станет больше, а сельхозтехника постепенно будет переходить на экологически безвредное топливо.

Сахар из борщевика сосновского

Борщевик относится с семейству Сельдерейные (Apiaceae) или Зонтичные (Heracleum). За мощный облик борщевик прозван ботаниками травой Геракла (Heracleum).

К почве не требователен, но, учитывая многолетнее произрастание на одном месте (до 20 лет), рекомендуется высеивать на достаточно плодородных почвах, заправленных органическими и минеральными удобрениями. Цветение борщевика начинается в первой половине июля, созревание семян — в начале августа. Урожай зеленой массы 500-900 ц/га, семян 2-11 ц/га.

Из истории целлюлозно-бумажной промышленности, известно, что выделение целлюлозы возможно из однолетних растений. Исходя из этого, мы в своей работе поставили цель — исследовать борщевик Сосновского, как дополнительный источник сырья для целлюлозно-бумажной промышленности.

Заготовка борщевика Сосновского производилась в зимнее время и одним из первых исследований в нашей работе было определение влажности.

Мы использовали экспрессный метод высушивания в сушильном шкафу и определили среднюю влажность исследуемого материала, которая составила — 1,098%.

В состав растительных тканей, кроме органических веществ, входят минеральные вещества, состав и количество которых зависит от природы растительной ткани, условий ее произрастания. Количество минеральных веществ определяли по количеству золы, которая образуется после сжигания растительных тканей. После выполнения серии опытов получили среднее содержание минеральных веществ — 4,46%.

В состав растительной ткани входят вещества, хорошо растворимые в воде и в различных органических растворителях. Они называются экстрактивными веществами. К ним относятся: фенолы, минеральные вещества, углеводы, стерины, эфирные масла, смоляные и жирные кислоты. Для количественного определения этих веществ мы применяли экстракцию водой при 25ºС и при 100ºС, а также ацетоном.

После проведения исследования и расчетов, получили содержание веществ экстрагируемых водой при 100ºС, в среднем, — 16,3%, экстрагируемых водой при 25ºС, в среднем, составляет — 14,55%, экстрагируемых ацетоном, составляет — 1,14%.

При обработке борщевика смесью концентрированной азотной кислоты и этилового спирта (метод Кюршнера и Хоффера) лигнин нитруется, частично окисляется и переходит в раствор спирта. Азотная кислота в большей степени оказывает гидролизующее действие на гемицеллюлозу, чем на целлюлозу. Исследованием определено, что содержание целлюлозы в борщевике Сосновского составляет — 39,65%.

Твердость растению придает лигнин. Лигнин является одной из главных составных частей растительных тканей. Содержание его колеблется в пределах 20-30%. Лигнин представляет собой полимерное соединение и его содержание определяют как остаток после удаления из растительной ткани экстрактивных веществ и полисахаридов. Мы применили метод с 72%-ной серной кислотой в модификации Комарова. Этот метод является наилучшим, в том отношении, что он дает наиболее высокий выход лигнина с максимальным содержанием метоокислов. После же исследования и необходимых расчетов, среднее содержание лигнина составило — 20,35%.

Читать еще:  Трава амброзия как выглядит

Задачей процесса получения технической целлюлозы (варки) является выделение в неповрежденном виде волокна как структурного элемента растительной ткани. Это достигается, прежде всего, растворением межклеточного вещества и удалением лигнина из растительного сырья.

Варка проводилась в лабораторном котле со следующей характеристикой: емкость котла — 10 л, подогрев электрический, давление атмосферное.

Постоянными параметрами варок были приняты: температура 100ºС и время варки — 3часа.

В качестве варочного раствора использовался гидрооксид натрия (NaOH) с содержанием общей щелочи 41,5 г/л в ед.NaOH (32,16 г/л в ед. Na2O), а расход активной щелочи изменялся от 16 до 30% к массе от абсолютно сухой сечки.

Количество варочного раствора, необходимого для натронной варки, определялось исходя из количества сечки, расхода активной щелочи и гидромодуля.

Таблица 1. Результаты варок борщевика Сосновского

Опасный борщевик пойдет на сахар и топливо

Ученые из Рязанского района придумали, как из борщевика получить сахар и ценное биотопливо

На протяжении многих лет в разгар дачного сезона москвичи начинают обращаться в медучреждения за помощью из-за ожогов, полученных после контакта с борщевиком. Его сок, попав на кожу, под воздействием солнечных лучей способен вызывать серьезные ожоги. О том, как можно извлечь из опасного растения пользу для человечества, рассказывает портал Biotoplivo.com.

Зонтичный оккупант

Борщевик Сосновского, а именно эта разновидность оккупировала тысячи гектаров в Центральной России, — это многолетнее растение семейства зонтичных, в высоту может достигать двух-трех метров. С середины ХХ века оно культивировалось как силосная культура для корма скоту, так как растение с огромной скоростью наращивает зеленую массу. В 90-е годы культивирование борщевика прекратили, но растение, одичав, стремительно внедрилось в местную флору и начало вытеснять местные растения. Луговое разнотравье стало превращаться в устрашающего вида заросли из огромных шершавых стволов с гигантскими зонтиками.

Отжать воду из воздуха, из борщевика — сахар и спирт

Сегодня в России борщевиком захвачено около миллиона гектаров, и каждый год сорняк захватывает еще около 100 гектаров. Но с борщевиком можно не просто бороться, а еще и использовать. Два способа получать из зловредного сорняка белый сахар и биоэтанол изобрели сотрудники научного института в 1-м Вешняковском проезде, 4: Сергей Доржиев и Елена Базарова. Третий соавтор — аспирантка Тимирязевской академии Инна Потеева. Патенты были зарегистрированы в 2012 году.

Многие разработки ведущего научного сотрудника Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии Сергея Доржиева и его коллег связаны с получением воды из воздуха, что актуально для засушливых регионов России.
— Мы «отжимаем» воздух, — говорит Сергей Доржиев, — в степях и пустынях это очень серьезная задача. Например, с помощью специального оборудования можно конденсировать из воздуха тысячу литров в сутки. Кстати, по научным разработкам в этом направлении мы лидируем в мире.

По аналогичному принципу — получить полезные в хозяйстве продукты из бесплатного сырья — ученые решили задачу, как можно использовать борщевик.

Читать еще:  Чабрец богородская трава

Квадроциклы и мотокосилки

— В нашей группе была аспирантка из Тимирязевской академии, работала над темой биоэнергетики. Совместно мы и разработали идею использовать борщевик, с которым повсеместно борются, для производства сахара и биотоплива, — рассказал Сергей. — Сегодня борщевик не культивируют, он растет очагами, поэтому имеющиеся комбайны для работы на полях бесполезны. По нашей технологии для первичной обработки борщевика применяется небольшая автотехника — квадроциклы, мотокосилки. Также мы разработали модель миникомбайна для первичной переработки зеленой массы.

Дешево и полезно

В борщевике содержится до 30 процентов сахара, такого показателя в свое время добились наши селекционеры, совершенствуя кормовую культуру. И сахар, и биоэтанол обходятся очень дешево, ведь не нужно тратиться на выращивание традиционной свеклы для производства сахара или топинамбура для получения биоэтанола (применяют как добавку к дизельному топливу). Кроме того, решается серьезная проблема по уничтожению борщевика, так как в качестве сырья его нужно скашивать до того, как он сформирует семена.

Борщевик Сосновского из зловредного оккупанта превращается в источник спирта и сахара

1.09.2017, 7:35 Новости, Россия, Экология
Автор: Марина Арефьева

Российские ученые изобрели способ, как опасный для здоровья людей борщевик Сосновского использовать с пользой. Этот многолетник, достигая в высоту 2-3 метров, наращивает огромную массу листьев, и это его свойство в прошлом столетии активно использовалось для заготовки силоса. С развалом Советского Союза и колхозов, эта культура осталась без внимания и начала стремительно осваивать свободные территории бывших колхозных полей, дачные участки и другие пустые места, вытесняя при этом другие растения. Сегодня борщевиком заняты огромные территории, исчисляемые не одним миллионом гектаров, и с каждым годом его владения расширяются на сотню гектаров. Контакт с его листьями приносит людям много страданий, поскольку сок растения, попадая на кожные покровы человека в солнечные дни, вызывает сильные ожоги.

Ученые Тимирязевской академии и ВНИИ электрификации сельского хозяйства разработали метод использования борщевика в благих целях. Как рассказывает С. Доржиев, из этого многолетнего растения можно получать два продукта – сахар и спирт. Изобретения были запантенованы еще пять лет тому назад.

Борщевик сегодня растет самопроизвольно, и использовать для его уничтожения сельскохозяйственную технику не представляется возможным. Ученые предлагают скашивать растение с помощью квадроциклов и мотокосилок. Они также разработали своеобразный комбайн маленького размера, который может перерабатывать скошенную массу борщевика. Но срезать растение необходимо до того, как оно начнет цвести, чтобы лишить его возможности разбросать свои семена. Из бюджетов многих регионов выделяются средства на борьбу с этим опасным оккупантом. Растение скашивают, а зеленую массу или выбрасывают или оставляют гнить на месте. В то время как ее можно использовать для получения белого сахара или биоэтанола. Можно сказать, что эти продукты на основе технологии российских ученых можно получать практически бесплатно.

Ученым удалось из скошенного борщевика всего на одном гектаре, в результате чего образовалась зеленая масса весом около 18 тысяч килограмм, получить свыше 3 тонн белого сахара. Получали они и спирт, но поскольку подобное производство требует наличия лицензии, они остановились на втором варианте использования опасного растения.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×