Введение

Биоконверсия, также известная как биотрансформация, – это превращение органических материалов, таких как растительные или животные отходы, в полезные продукты или источники энергии посредством биологических процессов или агентов, таких как определенные микроорганизмы. Одним из примеров является промышленное производство кортизона, одним из этапов которого является биоконверсия прогестерона в 11α-гидроксипрогестерон с помощью Rhizopus nigricans. Другой пример – биоконверсия глицерина в 1,3-пропандиол, которая является предметом научных исследований на протяжении многих десятилетий. Еще одним примером биоконверсии является преобразование органических материалов, таких как растительные или животные отходы, в полезные продукты или источники энергии биологическими процессами или агентами, такими как определенные микроорганизмы, некоторые детритофаги или ферменты. В США группа "Наука и технологии биоконверсии" проводит междисциплинарные исследования и разработки для Министерства энергетики (DOE) в областях, связанных с биопереработкой, особенно с использованием биомассы. Биопереработка объединяет дисциплины химической инженерии, микробиологии и биохимии. Основная задача группы – изучение использования микроорганизмов, микробных консорциумов и микробных ферментов в исследованиях в области биоэнергетики. Новые процессы преобразования целлюлозного этанола позволили значительно расширить разнообразие и объем сырья, пригодного для биоконверсии. В настоящее время в качестве сырья используются материалы, полученные из растительных или животных отходов, такие как бумага, автомобильный ватин, шины, ткань, строительные материалы, твердые бытовые отходы (ТБО), осадок, сточные воды и т.д.

Три различных процесса биоконверсии

1 Энзимный гидролиз – смешивание одного источника сырья, например, мискантуса, с сильными ферментами, которые преобразуют часть целлюлозного материала в сахара, которые затем могут быть сброжены в этанол. Genencor и Novozymes – две компании, получившие финансирование от Министерства энергетики США для исследований по снижению стоимости целлюлазы, ключевого фермента в производстве целлюлозного этанола с использованием этого процесса. 2 Ферментация синтез-газа – смесь сырья, содержащая не более 30% воды, газифицируется в замкнутой среде в синтез-газ, содержащий преимущественно монооксид углерода и водород. Охлажденный синтез-газ затем преобразуется в полезные продукты путем воздействия бактерий или других катализаторов. BRI Energy, LLC – компания, пилотный завод которой в Файетвилле, штат Арканзас, в настоящее время использует ферментацию синтез-газа для преобразования различных отходов в этанол. После газификации анаэробные бактерии (Clostridium ljungdahlii) используются для преобразования синтез-газа (CO, CO2 и H2) в этанол. Тепло, выделяемое при газификации, также используется для когенерации избыточной электроэнергии. 3 C.O.R.S. и компостирование личинок – это устойчивые технологии, использующие организмы, питающиеся органическим веществом, для уменьшения и преобразования органических отходов в высококачественные корма и материалы, богатые маслами, для биодизельной промышленности. Организации, первыми применившие этот новый подход к управлению отходами, – EAWAG, ESR International, Prota Culture и BIOCONVERSION, которые создали систему e CORS® для удовлетворения потребностей в крупномасштабном управлении органическими отходами и экологической устойчивости как в городской среде, так и в животноводстве. Этот тип инженерной системы представляет собой существенную инновацию, заключающуюся в автоматической модуляции процесса, способной адаптировать условия системы к биологии используемых редуцентов, повышая их эффективность и мощность данной технологии.