Отходы - в доходы!

(«ХиЖ», 2012, №10)

Долго ученые пытались всеми силами предотвратить образование отходов — это один из принципов зеленой химии. Но сейчас акцент смещается скорее в сторону правильного их использования — ведь некоторые отходы неизбежно образуются. В первую очередь речь идет о сельскохозяйственной биомассе, то есть об органике, которая остается, когда из растений извлекли то, ради чего их вырастили. Ее, равно как и твердые бытовые отходы, можно превращать в самые разнообразные химические продукты. Кстати, это практически всегда мультидисциплинарная задача, здесь нужны усилия химиков, биологов и технологов.

Сельскохозяйственных отходов много и они разные, но их объединяют в четыре большие группы по типу сырья, которое из них можно получить: полисахариды, лигнин, триглицериды (из жиров и масел), белки. К сожалению эффективной технологии расщепления лигнина на полезные ароматические фрагменты до сих пор нет. Зато дальнейшая обработка полисахаридов, триглицеридов и белков приводит к получению тех составных блоков, из которых они построены — моносахаридов, жирных кислот и глицерина, а также аминокислот.

В отходах спрятан огромный сырьевой потенциал — каждый год их образуется сотни мегатонн (Мт), то есть больше 108 тонн. Если думать о нормальной биоэкономике, основанной на отходах, то и продукты из них надо получать крупнотоннажные, то есть те, которые удовлетворят нужды промышленности. В первую очередь это: смазочные материалы, поверхностно-активные вещества, мономеры для получения пластиков и волокон, промышленные растворители. «Тонкая» химия (то есть сложные химические вещества, которые производят не в таких больших объемах) также экономически выгодна и важна, но спрос на нее невелик, поэтому она не так влияет на устойчивость химической промышленности в целом.

Самые крупные источники углеводородов и лигнина - это лигниноцеллюлозные остатки, мировой объем которых превосходит 2х1011 тонн/год. Пока исследования с лигнином не сильно продвинулись, все-таки что-то новое появляется — например, новые катализаторы. Еще в мире производится примерно 120 Мт рисовой шелухи в год (на каждые 4 т риса — тонна лузги), причем из всего объема используют сегодня только пятую часть, тогда как еще 100 Мт можно преобразовать в химические продукты. Ежегодно у человечества появляется 220 Мт жмыха сахарного тростника, поскольку с каждой тонны сахарного тростника получается 135 кг сахара и 130 кг жмыха. Большинство сахарных заводов жгут его — он им служит как источник энергии, но все же его остается достаточно, чтобы получать и химические продукты.

Твердые бытовые отходы — кладезь полезных веществ. Так, большая их часть состоит из бумаги и органических отходов (24 и 38% в США). Вообще-то в мире достаточно бумажных отходов, чтобы только из них каждый год получать 65 Мт этанола. Кроме того, в твердых бытовых отходах есть и другие полезные вещества — например, полистирол и другие пластмассы. Непроданные или неиспользованные продукты питания в развитых странах — еще один источник биомассы.

Урбанизация происходит так быстро, что, возможно, скоро бытовые отходы выйдут на первый план и по объему, и по значимости. Это особенно вероятно в экономически развивающихся странах, где в отходах выше содержание органических веществ. Кто еще недавно мог бы подумать, что будет прибыльно перевозить из Италии в Роттердам морем домашние отходы, по 200000 тонн в год, чтобы получать на голландских электростанциях дополнительную мощность?


Подробнее об этом можно прочитать в статье C.O.Tuck, E.Perez, I.T.Horvath, R.A.Sheldon, M.Poliakoff «Valorization of Biomass: deriving more value from waste» («Science», 2012, т. 337, № 6095, с. 695—699).

Разные разности

12.09.2018 18:00:00

Сотрудники геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова провели исследования арктического кратера на полуострове Ямал, выяснили причину его образования и открыли новое геологическое явление, ранее известное только для ледяных планет и планетоидов.

>>
07.09.2018 10:00:00

Сотрудник кафедры зоологии позвоночных МГУ имени М.В. Ломоносова в ходе международной экспедиции нашёл и описал новый вид тонконогих чесночниц. Вид назвали Leptobrachium tenasserimense.

>>
04.09.2018 10:00:00

...возможно, на Марсе есть подледное озеро жидкой воды шириной 20 км...


...редактирование геномов с помощью CRISPR-Cas9 может вызывать обширные делеции и геномные перестройки, затрагивающие многие тысячи нуклеотидов и потенциально патогенные...


...гугл-очки с функцией распознавания эмоций по выражению лица снижают проявления аутизма у детей...


>>
31.08.2018 10:00:00

Однозначно ответить на вопрос, какая сила позволяет паукам летать на своей расправленной паутине, никто не может почти двести лет. Похоже на электрическое явление, но никто пока что не собрался изучить связь паука с электричеством. Этот промах исправили Эрика Морли и Дэниэл Роберт из Бристольского университета.

>>
29.08.2018 13:00:00

Ответ на вопрос, заданный в заголовке, искали орнитологи во главе с Мартином Найфеллером из Базельского университета. Правда, не для всех птиц, а для тех, что уничтожают вредителей садов и огородов.

>>