Новости города БезФормата.Ru
Долгопрудный
Главные новости
 
Задать вопрос?

Топливо из водорослей по составу больше похоже на зелёнку, чем на нефть

Исследователи определили состав биотоплива, полученного из микроводорослей Spirulina platensis, с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения. Учёные изучили две фракции биотоплива, которые получаются после того, как массу из водорослей обработают специальным методом. Кроме того, они показали, что биотопливо по составу имеет мало общего с нефтью, зато есть что-то общее с зелёнкой. Исследование опубликовано в журнале European Journal of Mass Spectrometry.

 

Работа была сделана группой учёных из Сколтеха , Института энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе РАН , Института биохимической физики им. Эмануэля РАН , Объединенного института высоких температур РАН , МГУ и Московского физико-технического института.

 

Водоросли как спасение экологии

 

Биотопливо как альтернативный источник энергии представляет особенный интерес для изучения, ведь оно помогло бы решить такие проблемы, как истощение запасов нефти и глобальное потепление. В отличие от нефти, биотопливо производится из возобновляемых природных ресурсов, а при его сжигании выделяется меньше парниковых газов. Бразилия, например, уже обеспечивает с помощью биотоплива 40% своих потребностей. В качестве сырья для биотоплива используют сельскохозяйственные культуры и другие растения. Однако в этом случае приходится занимать плодородную землю, которая могла бы вместо этого кормить людей. Перспективным сырьём для биотоплива являются морские микроводоросли, которые не требуют ни чистой воды, ни земли. Водоросли активно поглощают углекислый газ, а значит, их использование действительно полезно для уменьшения парникового эффекта. Топливо из микроводорослей называют биотопливом третьего поколения, и в настоящее время ведутся активные разработки по его производству.

 



Рисунок 1: водоросли Spirulina platensis, источник: https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Arthrospira_platensis

Рецепт биотоплива


Если мы узнаем состав биотоплива, мы сможем усовершенствовать процесс его производства. Первоначальные техники получения горючего из водорослевой массы были энергетически невыгодными, так как много энергии затрачивалось на высушивание водорослей, в которых содержится большое количество воды. Для коммерческого применения нужен был новый, более эффективный метод. И такой метод придумали — это так называемое гидротермальное сжижение: мокрую биомассу нагревают до температуры выше 300℃, сжимают давлением в 200 атмосфер и на выходе получают топливо. Примерно тот же принцип действует в природе, когда под воздействием больших температур и высокого давления в недрах Земли образуется нефть, только в реакторе это происходит быстрее. В результате получается две фракции: жидкое биотопливо и густая масса, которая остаётся в реакторе. Это смеси, состоящие из тысяч индивидуальных компонентов, и для определения их состава наилучшим образом подойдёт масс-спектрометрия.

 

Масс-спектрометрия

 

Масс-спектрометрия — метод исследования, с помощью которого можно определить состав вещества. Метод основан на том, что в электрическом и/или магнитном поле разные соединения ведут себя по-разному — в зависимости от их соотношения массы и заряда m/z. На выходе получается масс-спектр — график с пиками интенсивности, где каждому пику соответствует своё значение m/z.  

 



Рисунок 2: масс-спектры жидкой фракции (вверху) и твёрдой фракции (внизу)

Учёные исследовали с помощью масс-спектрометрии биотопливо, полученное из водорослей Spirulina platensis. В процессе гидротермального сжижения все вещества с температурой кипения менее 300 градусов выходят из реактора в виде газа и охлаждаются в специальной ёмкости. Таким образом получается жидкая фракция, а в реакторе остаётся твёрдая фракция. Масс-спектрометрический анализ показал, что обе фракции содержат больше всего веществ, у которых в составе есть N и N2, но компоненты твёрдой фракции более разнообразны и по свойствам отличаются от компонентов жидкой фракции. Найденные в биотопливе вещества не имели ничего общего с веществами, которые содержатся в обычной сырой нефти, хотя и являются горючими. Масс-спектрометрия позволяет узнать только молекулярные формулы веществ (например, C18H35N2). Чтобы получить какую-нибудь информацию о структуре молекул, исследователи применили метод замены водорода на дейтерий.

 

Замена водорода на дейтерий

 

Когда водород заменяется на дейтерий, масса иона* становится больше и пик в спектре смещается. По тому, сместился пик или нет, учёные определяют, в каком месте в молекуле стоял водород. Однако не любой водород отдаст своё место дейтерию, точнее, не любое место водород сможет освободить.

 

*Перед тем, как запустить молекулы в масс-анализатор, их нужно зарядить, иначе электромагнитное поле на них не подействует. У обычных молекул заряд z=0, в них число протонов равно числу электронов. А если, например, к молекуле присоединить протон (частица с зарядом +1), то она станет ионом с зарядом z=1. Процесс превращения молекул в ионы называется ионизацией.

 



Рисунок 3: в ядре дейтерия, или тяжёлого водорода, кроме протона есть нейтрон, который влияет на массу, но не на заряд

Перед запуском в масс-анализатор молекулы образца подвергают ионизации. В данном случае к нейтральным соединениям добавлялись протоны, и они превращались в положительные ионы. Присоединённый протон легко заменяется на дейтон, но оказалось, что в некоторых компонентах биотоплива замены не происходит. Учёные это поняли по интенсивности смещённого пика, который получается при замене. У обычной нефти смещённый пик имел такую же интенсивность, как несмещённый, а значит, замена произошла полностью. В случае с биотопливом, интенсивность смещённого пика была в пять раз меньше. Это значит, что под одним пиком кроется несколько соединений и не во всех из них есть присоединённый водород, вместо которого мог бы встать дейтерий. Если вещества не поддаются ионизации, значит, они уже являются положительными ионами и в таком виде содержатся в биотопливе. Эти вещества похожи на некоторые красители, такие как, например, бриллиантовый зелёный, который входит в состав зелёнки.

 

Комментирует Евгений Николаев , член-корреспондент РАН, профессор Сколтеха, научный руководитель Лаборатории ионной и молекулярной физики МФТИ: « Исследование продуктов гидротермального сжижения микроводорослей с помощью масс-спектрометрии имеет важное значение для повышения эффективности производства биотоплива. Дальнейшая работа должна быть сконцентрирована на использовании сортов водорослей с максимально высоким содержанием липидов и создании таких сортов с использованием генетической модификации. Так мы сможем выбрать из них самое эффективное сырьё для биотоплива».

Последние новости Подмосковья по теме:
Топливо из водорослей по составу больше похоже на зелёнку, чем на нефть

Топливо из водорослей по составу больше похоже на зелёнку, чем на нефть - МФТИ
Топливо из водорослей по составу больше похоже на зелёнку, чем на нефть - Долгопрудный
Исследователи определили состав биотоплива, полученного из микроводорослей Spirulina platensis, с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения.
13:24 21.06.2017 МФТИ
МФТИ: Топливо из водорослей по составу больше похоже на зелёнку, чем на нефть - Долгие Пруды
МФТИ: Топливо из водорослей по составу больше похоже на зелёнку, чем на нефть - Долгопрудный
Исследователи определили состав биотоплива, полученного из микроводорослей Spirulina platensis, с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения.
18:25 20.06.2017 Долгие Пруды
Школьников зовут на экологический фестиваль - OpenDubna.RuВ рамках Года экологии в Московской области 30 ноября в Ивантеевке пройдет областной творческий школьный фестиваль «Вернем Земле ее цветы!».
18.11.2017 OpenDubna.Ru
Экологический урок в Рузе - Правительство Московской областиИсточник: ©, пресс-служба администрации Рузского городского округа Экологический урок провели в гимназии Рузы, ученики узнали о том, как правильно обращаться с опасными отходами и ответили на ряд вопросов по экологии,
18.11.2017 Правительство Московской области
Будущим школьникам рассказали, как самостоятельно передвигаться из дома на учебу и обратно - ТК КварцФото: ОГИБДД УМВД России по г.о. Подольск Будущие дошколята из детского сада № 39 пообщались с сотрудниками ГИБДД.
18.11.2017 ТК Кварц
Микрофон в зрительном зале - Правительство Московской областиИсточник: Фотобанк Московской области, Александр Кожохин Более 70 участников из 20 городов Подмосковья приехали для участия в Московском областном открытом вокальном фестивале-конкурсе «Поклонимся великим тем годам»,
18.11.2017 Правительство Московской области
Растения в оранжерее - Правительство Московской областиИсточник: Фотобанк Московской области Преподаватели школы № 29 в Подольске создали проект и начали строить уникальную автономную оранжерею на возобновляемых источниках энергии,
18.11.2017 Правительство Московской области
Подольские школьники готовят к запуску космический спутник - ТК КварцФото: ТВ "Кварц" Первый космический спутник готовят к запуску учащиеся 29-й школы.
18.11.2017 ТК Кварц
Школьники на лекции - Правительство Московской областиИсточник: ©, пресс-служба администрации городского округа Химки В Пущине 18 ноября пройдет XIX экологическая научно-практическая конференция школьников «Экополис – город будущего 2017»,
18.11.2017 Правительство Московской области
В назидание потомкам - Люберецкая газетаКапсулу с посланием к потомкам от первых выпускников Люберецкой средней общеобразовательной школы № 9 торжественно вскрыли на прошлой неделе.
18.11.2017 Люберецкая газета
Молодежь против экстремизма и терроризма - ГГХПИ15 ноября 2017 г. в Гжельском государственном университете состоялся студенческий межвузовский форум против экстремизма и терроризма «Терроризму – нет!».
18.11.2017 ГГХПИ
Школьников зовут на экологический фестиваль - OpenDubna.RuВ рамках Года экологии в Московской области 30 ноября в Ивантеевке пройдет областной творческий школьный фестиваль «Вернем Земле ее цветы!».
18.11.2017 OpenDubna.Ru
Работа в офисе - Правительство Московской областиИсточник: Фотобанк Московской области, Александр Кожохин Победителей областного конкурса социальных проектов и инициатив по профилактике безнадзорности и правонарушений несовершеннолетних наградили в Подмосковье,
17.11.2017 Правительство Московской области
Молодежь против экстремизма и терроризма - ГГХПИ15 ноября 2017 г. в Гжельском государственном университете состоялся студенческий межвузовский форум против экстремизма и терроризма «Терроризму – нет!».
18.11.2017 ГГХПИ
В назидание потомкам - Люберецкая газета
В назидание потомкам
Капсулу с посланием к потомкам от первых выпускников Люберецкой средней общеобразовательной школы № 9 торжественно вскрыли на прошлой неделе.
Люберецкая газета
День открытых дверей в УМВД для старшеклассников и студентов колледжа - Копейка
День открытых дверей в УМВД для старшеклассников и студентов колледжа
16 ноября в здании УМВД России по Сергиево-Посадскому району для старшеклассников общеобразовательных школ и студентов Сергиево-Посадского колледжа состоялся день открытых дверей.
Копейка
И школа изменится! - Дмитровский вестник
И школа изменится!
​​​​​​​Уникальные тренинги по курсу «Стратегические сессии. Образование 2020.
Дмитровский вестник
Как стало известно редакции lubernet.ru, в городском округе Котельники около 16:00 произошло нападение гражданки одной стран ближней Азии на двух школьниц, которые находились на территории детской площадки,
18.11.2017 LuberNet.Ru
В Королеве собаки загрызли пенсионерку - E-vanteevka.RuПожилая женщина скончалась от укусов собак, возбуждено уголовное дело.
17.11.2017 E-vanteevka.Ru
В серьёзных ДТП пострадали водители и пассажир - КопейкаЗа период, с 10 по 17 ноября текущего года сотрудниками отдела ГИБДД УМВД России по Сергиево-Посадскому району зарегистрировано 66 ДТП с материальным ущербом, а также три происшествия в которых пострадали люди.
17.11.2017 Копейка
Подозреваемую в хранении и сбыте гашиша задержали в Дмитровском районе - Дмитровский вестник
Подозреваемую в хранении и сбыте гашиша задержали в Дмитровском районе
Сотрудники отдела по контролю за оборотом наркотиков возле одного из домов в селе Куликово в Дмитровском районе Подмосковья задержали 39-летнюю местную жительницу, подозреваемую в сбыте наркотических средств,
Дмитровский вестник
Самые крупные взрывы бытового газа в регионах России начиная с 2000 года - Орехово-Зуевская правда
Самые крупные взрывы бытового газа в регионах России начиная с 2000 года
В Ижевске 9 ноября из-за взрыва бытового газа обрушилась часть жилого девятиэтажного дома, о других аналогичных крупнейших случаях обрушения домов — в справке Коммерсантъ-Online Автор фотографии:
Орехово-Зуевская правда
Взрыв газа произошел на газораспределительной станции в Щурове - Коломенская правда
Взрыв газа произошел на газораспределительной станции в Щурове
Сегодня днем в микрорайоне Ларцевы Поляны произошел хлопок газовоздушной смеси в одноэтажном кирпичном здании газораспределительной станции.
Коломенская правда
DSC08623 - OdiNews.RuПоводом для сокращения расходов на культуру стал, как ни странно, портал для помощи жителям «Добродел».
19.11.2017 OdiNews.Ru
Концертные программы к Дню матери, эко-путешествия и многое другое - За новую жизньДетская библиотека-филиал МБУК ЦБС 22 ноября  в 14 часов, читальный зал — встреча работников библиотеки с обучающимися образовательных учреждений и презентация конкурса «Живая классика».
19.11.2017 За новую жизнь
Рок для своих - Красногорские вестиРок для своих 18 ноября в Красногорске в доме культуры «Опалиха» состоялся рок-фестиваль, участниками которого, как обещали организаторы, должны были стать музыкальные коллективы: ГринБит, Haru, Soundtrack, Spofch,
18.11.2017 Красногорские вести
Организм всегда должен находиться в боевой готовности - Люберецкая газета
Организм всегда должен находиться в боевой готовности
Зрительскую любовь Андрей Финягин завоевал давно. В кино он талантливо играет как порядочных людей и сердцеедов, так и редкостных негодяев и подлецов.
Люберецкая газета
Красота случается нечаянно… - Люберецкая газета
Красота случается нечаянно…
В Люберецкой центральной библиотеке имени Сергея Есенина на днях собрались друзья и самые преданные поклонники творчества ветерана радиожурналистики – Заслуженного работника культуры Российской Федерации,
Люберецкая газета
Дайджест мероприятий на выходные 18 и 19 ноября и последующую неделю в Звенигороде - Звенигородские ведомости
Дайджест мероприятий на выходные 18 и 19 ноября и последующую неделю в Звенигороде
Редакция «ЗВ» составила дайджест интересных событий, которые пройдут в Звенигороде в выходные дни выходные 18 и 19 ноября, а также на последующую рабочую неделю.
Звенигородские ведомости
Последняя домашняя игра года принесла три очка - ФК ХимкиСегодня вечером красно-черные завершили домашние матчи 2017 года победой над томской «Томью» со счетом 3:1.
18.11.2017 ФК Химки
Открытый турнир по художественной гимнастике состоялся в Орехово-Зуеве 17 ноября - Орехово-Зуевская правдаОткрытый турнир Московской области по художественной гимнастике на Кубок В.А.
18.11.2017 Орехово-Зуевская правда
Николай Богомолов: «Нам нужна была любая победа, не важно с каким счетом» - ХК ХимикПосле серии неудач воскресенской ледовой дружины, капитан «Химика» Николай Богомолов коротко и емко передал настроение коллектива: «Стыдно за такую игру.
18.11.2017 ХК Химик
В Нахабине прошел турнир округа Красногорск по каратэ - Красногорские вести
В Нахабине прошел турнир округа Красногорск по каратэ
В турнире зарегистрировались 155 спортсменов, но многие соревновались в нескольких дисциплинах, поэтому участников было больше – 344.
Красногорские вести
Болеем за дмировчан! - Дмитровский вестник
Болеем за дмировчан!
18-19 ноября в Инсбруке (Австрия) пройдет первый этап Кубка мира по санному спорту.
Дмитровский вестник
Хоккей с мячом: проверка чемпионом страны - Красногорские вести
Хоккей с мячом: проверка чемпионом страны
В Красногорске на стадионе «Зоркий» 18 ноября красногорская ледовая дружина принимала хабаровский  «СКА-Нефтяник» , действующего чемпиона страны, и уступила – 2:6.
Красногорские вести
Больше хорошей техники – чище дороги - Газета ФактГубернатор Московской области Андрей Воробьев 16 ноября вручил ключи от 165 единиц специализированной дорожной техники руководителям филиалов ГБУ МО «Мосавтодор».
17.11.2017 Газета Факт
Сезон благоустройства-2017 - Красное знамя1415 дворов приведено в порядок 3000 км дорог отремонтировано 75 тысяч машино-мест обустроено Московская область – первый регион в России, где жители имеют право участвовать в выборе дороги,
17.11.2017 Красное знамя
Подмосковным рентгенологам рассказали про современные методы диагностики - Долгие ПрудыВ Подмосковье на базе Московского областного онкологического диспансера в Балашихе завершился цикл обучения врачей-маммологов, в рамках которого специалистам рассказали про современные методы диагностики рака молочной железы.
17.11.2017 Долгие Пруды
Люберчане смогут воспользоваться льготами на автобусный маршрут №7 - Люберецкая панорамаЛЮБЕРЦЫ. 17 ноября. INLUBERTSY.RU – С 1 января 2018 года жители Люберец смогут воспользоваться льготным проездом на маршруты - № 7 «ст.
17.11.2017 Люберецкая панорама
В Подмосковье запретили высаживать детей-безбилетников - Вести-МоскваВодителям подмосковных рейсовых автобусов запретили высаживать детей-безбилетников.
17.11.2017 Вести-Москва