Полетим на травке

Биологическое топливо – один из основных трендов последнего времени, наряду с «зеленой химией» и глобальным потеплением. Ученые соревнуются между собой в разработке наиболее эффективных методов переработки растительного сырья как восполнимого источника энергии и наименее энергозатратных методов выделения топлива из ферментационных смесей.

Группа инженеров из университета Висконсина объявила о разработке высокоэффективного и безвредного для окружающей среды метода селективной переработки гамма-валеролактона (лактона валериановой кислоты), получаемого из биомассы, в химический эквивалент авиатоплива. Работу исследователей публикует Science.

Разработанная методика позволяет извлечь из исходной биомассы до 95% энергии и не требует больших количеств водорода.

Группа исследователей, сообщивших об этом открытии, специализируется на переработке целлюлозной биомассы в транспортные топлива. Однако до этого в их методиках был большой недостаток: получаемые сахара расщеплялись до левулиновой (4-оксовалериановой) и муравьиной кислот. Существующие методики не позволяли перерабатывать эти соединения в полезные топлива.

Уйти от образования этих «тупиковых» продуктов никак не удавалось, поэтому технологи разработали принципиально новый подход к разложению углеводов. Вместо того чтобы пытаться изменить его механизм, они сосредоточились на возможных методах конверсии левулиновой и муравьиной кислот синтетическими и каталитическими методами.

Ученым удалось подобрать металлический катализатор, в присутствии которого левулиновая и муравьиная кислота образуют гамма-валеролактон. Сейчас он вырабатывается в небольших количествах как растительная добавка к продуктам питания и парфюмерии.

На следующем этапе было разработано лабораторное оборудование, которое с помощью стабильного в обычных условиях и недорогого катализатора перерабатывает водные растворы гамма-валеролактона в авиатопливо через двухстадийный процесс.

На первом этапе гамма-валеролактон расщепляется на бутен и углекислый газ.

На втором этапе из бутена получают алкеновые олигомеры.

Авторы методики утверждают, что ее использование возможно в промышленных масштабах и не требует особенно сложного оборудования или катализаторов.

Об актуальности исследования говорит то, что до сих пор из биомассы чаще всего получают лишь этанол и другие низшие спирты. Они в больших объемах могут добавляться в бензин, не изменяя свойств и достоинств автомобильного топлива, однако совершенно не могут использоваться как авиатопливо из-за низкой энергоемкости. Кроме того, и для автомобилей спирты могут служить лишь добавкой к алкановому (углеводородному) топливу.

А вот углеводороды, производимые из гамма-валеролактона, практически эквивалентны используемым в современной инфраструктуре (с той разницей, что алканы – углеводороды насыщенного ряда, а алкены – ненасыщенного, и для получения алканов их нужно гидрировать).

До сих пор наибольшую проблему для внедрения нового топлива представляла высокая цена гамма-валеролактона, так как методики его получения были дорогими и несовершенными. Теперь ученые работают над созданием более эффективных и простых методик его промышленной выработки. В качестве сырья для получения данного эфира рассматриваются такие биологические объекты, как древесина, стебли и листва кукурузы, прутьевидное просо и другая непищевая биомасса.

«Как только будет найден эффективный способ промышленного синтеза гамма-валеролактона, путь к неограниченному получению возобновимого авиатоплива будет полностью открыт», – заключают авторы работы.

Ледяной горою айсберг

В пятницу стало известно, что в начале февраля от крупного ледника, примыкающего к побережью Антарктиды, откололся гигантский айсберг. Об этом агентству Reuters рассказали ученые отделения Австралийской Антарктики Объединенного центра изучения антарктического климата и экосистем (Хобарт, Тасмания).

«Часть себя» потерял ледник Мерц, который примыкал к побережью Антарктиды словно полуостров, а на карте выглядел словно «язык» — коса льда, протяженностью 160 км к югу от Мельбурна.

В силу различных естественных процессов часть этого ледника стала постепенно откалываться от своей основы.

«Лед был почти сломан, словно шатающийся зуб во рту у человека», — провел наглядное сравнение французский гляциолог Бенуа Легреси, комментируя ситуацию в интервью BBC.

В начале февраля 2010 года, говоря терминологией месье Легреси, «зуб выпал», точнее, был «выдернут». Роль дантиста в данном случае сыграл ледник B9B, который еще в 1987 году откололся от материка и дрейфовал вблизи его побережья. Спустя 23 года после своего «освобождения» ледник B9B нанес удар по леднику Мерц, и «расшатанная» часть отправилась в свободное плавание в сторону Австралии.

Получившийся айсберг имеет площадь порядка 2500 квадратных километров, что сопоставимо с площадью европейского герцогства Люксембург.

Если сравнивать с близкими российским читателям географическими объектами, то можно сказать, что отколовшийся айсберг в 2,5 раза больше площади Москвы и в 6 раз меньше площади Калининградской области.

С одной стороны, по сравнению с площадью Мирового океана эта «ледышка», конечно, «капля в море». Но, с другой стороны, это солидная махина большого объема определенной температуры, которая оказывает влияние на циркуляцию воды в океане. Ученые, которых в пятницу цитируют многочисленные агентства, утверждают, что сложившееся столетиями течение океанских вод из-за этого айсберга может быть нарушено. Отколовшаяся глыба находится в той области океана, где образуются глубинные потоки холодной воды. Влияние на процесс образования таких потоков вызовет изменение циркуляции тепла во всем океане и, как говорят ученые (в частности, как заявил Нил Янг из упоминавшегося выше научного учреждения с Тасмании в интервью BBC), повлияет на климат на Земле на несколько десятилетий.

В частности, ученые утверждают, что из-за этого айсберга в ближайшие годы в Европе могут быть более холодные зимы.

Насколько правы ученые в своих рассуждениях, можно будет узнать только с течением времени, да и то велика вероятность, что те или иные климатические изменения не удастся напрямую связать с «деятельностью» антарктического айсберга размером с Люксембург. Достаточно вспомнить, какие споры разгораются в научной среде относительно наличия и природы такого явления, как глобальное потепление. Ну а с учетом того, что нынешняя зима была достаточно холодной по сравнению с предыдущими, напрашивается вывод, что уж жителям России точно не стоит переживать из-за айсберга, отколовшегося от ледника Мерц.