Горит как нефть, но выглядит иначе: как устроено новое топливо

Выглядит как нефть, но ей не является. Напоминает зелёнку — но только внешне. Учёные выяснили, из чего на самом деле состоит биотопливо из водорослей. И это открытие может кардинально изменить подход к его производству.

Почему микроводоросли — это будущее

В условиях климатического кризиса внимание исследователей всё чаще обращается к биотопливу. В отличие от нефти, оно производится из возобновляемых ресурсов и выделяет гораздо меньше парниковых газов. И если классическое сырьё - это кукуруза или рапс, то водоросли имеют огромное преимущество: им не нужна плодородная почва и чистая вода.

Особенно интересны микроводоросли Spirulina platensis. Они быстро растут, активно поглощают углекислый газ и не конкурируют с продуктами питания за землю. Такое топливо называют третьим поколением биотоплива — и оно уже тестируется на практике.

Как из водорослей делают топливо

Обычные методы оказались неэффективными: водоросли слишком водянистые, и на сушку уходило много энергии. Тогда учёные применили метод гидротермального сжижения: биомассу нагревают до 300°C и сжимают давлением в 200 атмосфер. На выходе — две фракции: жидкая и твёрдая.

Этот процесс напоминает естественное образование нефти в недрах Земли — только ускоренный. Но что внутри этих фракций, по-настоящему выяснили только теперь.

Масс-спектрометрия раскрывает состав

Чтобы понять, что именно получилось в результате, использовали масс-спектрометрию — метод, при котором молекулы сортируются по массе и заряду. Анализ показал: большинство веществ содержит азот. Причём состав твёрдой фракции оказался гораздо разнообразнее.

Что важно — ничего общего с нефтью у нового топлива не нашлось. Хотя по функционалу это всё ещё горючее.

"Зелёнка" внутри топлива

Чтобы лучше понять структуру веществ, учёные применили тонкий приём — замену атомов водорода на дейтерий. Обычно после такой подмены пик на графике смещается. Но тут часть пиков почти не изменилась — значит, водород в молекулах "незаменяем". Это говорит о том, что в составе присутствуют уже ионизированные соединения — такие же, как в некоторых красителях. В том числе и в знаменитой зелёнке.

"Подобные исследования крайне важны для совершенствования процесса. Следующий шаг — работа с видами водорослей с высоким содержанием липидов и их генная модификация", — отмечает Евгений Николаев, профессор Сколтеха и член-корреспондент РАН.

Уточнения

Биото́пливо - топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.