Получение низкомолекулярных спиртов

      Комментарии к записи Получение низкомолекулярных спиртов отключены

Возможность широкого использования низших спиртов — мета-иола, этанола, бутанола, бутаидиола, а также ацетона и других растворителей — в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания и дизельных двигателей вновь вызвала большой интерес к получению перечисленных соединений биоконверсией из растительной биомассы.

Смесь этилового или метилового спирта с бензином в соотношении 10 : 90 или 20 : 80 под коммерческим названием «Газохол» уже

широко применяется в ряде стран для автомобильного транспорта. На сегодняшний день перед учеными стоит конкретная задача по разработке конкурентоспособной промышленной технологии производства этанола для технических целей методами биоконверсии. Метиловый спирт предполагается производить из биомассы методом термохимической конверсии. Бутаиол и бутапдиол — хорошие заменители мазута, их также добавляют в качестве присадок к спиртово-беизииовым смесям для лучшего смешивания спиртов и углеводородов.

Микробиологическое получение этилового, бутилового спиртов и бутандиола из углеводов достаточно хорошо изучено и имеет многолетний промышленный опыт.

Этиловый спирт обычно получают из гексоз с помощью брожения, вызываемого дрожжами:

CgH^Ofi —^ 2СН3СН2ОН + 2СО2

В качестве сырья используются меласса (отходы сахарного производства), зерновой, картофельный или кукурузный крахмал, который предварительно осахаривается.

Этиловый спирт образуют также в большом количестве бактерии, например, из рода Zymomonas (Z. mobilis, Z. anaerobica), Sarcina ventriculi и Erwinia amylovora. Продуцентами этанола могут выступать и клостридии, к их числу относятся С/, thermocellum и С/, thermo-hydrosulphuricum. В последнее время эти микроорганизмы интенсивно изучают, так как некоторые из них способны использовать в качестве сбраживаемого субстрата не только крахмал, но такой непищевой и дешевый продукт, как целлюлоза. Бутиловый спирт и ацетон в промышленности также получают с помощью клостридии.

Использование этанола и бутанола как моторного топлива требует их промышленного производства в объеме десятков миллионов тони. Первая задача, которую необходимо решать в связи с поставленной целью, — это выбор непищевого, дешевого, массового и легко конвертируемого сырья.

В некоторых странах (например, в Бразилии) для производства технического этанола используют отходы сахарного тростника — ба-гассу, в других странах — маниок, батат, сладкое сорго, топинамбур. Указанные культуры являются представителями южных растений. Для стран с умеренным климатом и с большими лесными массивами дешевым сырьем для крупнотоннажного производства спиртов служит древесина. Последняя может использоваться как сырье при условии разрушения структурных связей лигнина с целлюлозой и гидролиза последней до гексоз, т. е. требуется определенная химическая или биохимическая предобработка. Это сдерживает широкое ее применение для получения спиртов, хотя в ряде стран, в первую очередь в России, в течение многих лет существует промышленное производство этилового спирта путем брожения гидролизатов древесины. Такой способ основан на кислотном или щелочном гидролизе сырья до

гексоз, которые далее сбраживаются дрожжами до этанола. Но такая технология достаточно энергоемкая и требует использования корро-зио1 иго-устойчивого оборудования (основное препятствие ее широкого распространения).

Для возможного применения древесины в целях получения биопродуктов в настоящее время интенсивно разрабатываются различные технологии деструкции лигпоцеллюлоз: механические (размалывание), физические (у-облучеиие), физико-химические (паровой взрыв, или парокрекииг), химические (гидролиз), биологические (ферментативный гидролиз) и различные комбинации перечисленных методов. К наиболее перспективным следует отнести сочетание парокрекиига с ферментативным гидролизом — это предварительная обработка лигпоцеллюлоз или гемицеллюлоз паром при высокой температуре и высоком давлении, при котором происходят взрыв кристаллических структур указанных субстратов и отделение лигнина от целлюлозы с последующим гидролизом клетчатки целлюлозолитическими ферментами. К растительным материалам, используемым для гидролитического получения сахара с последующей их биоконверсией в спирты, относят различные виды отходов лесопиления и деревообработки, сельскохозяйственного производства (солома, хлопчатник, кукурузная кочерыжка, подсолнечная лузга, костра льна, конопли, кенафа), тростник, малоразложившийся торф.

Из одной тонны древесины можно получить до 170 — 180 л этанола и 40 кг биомассы дрожжей, из тонны картофеля — 100 л этанола, из тонны зерна ржи — до 270 л этилового спирта. Перспективным для использования целлюлозы в качестве сырья для получения самых разных продуктов является ферментативный гидролиз, осуществляемый комплексами целлюлаз и гемицеллюлаз, продуцируемых некоторыми грибами и бактериями. Он протекает при 40 — 60 °С и рН — 4,0 — 7,0, не требует больших энергозатрат и коррозионно-стойкого оборудования. Использование липюцеллюлозы для получения этанола и других спиртов, а также иных органических соединений открывает широкие возможности не только по производству моторных топлив, но и по созданию важной сырьевой базы для промышленного оргаиохимического синтеза, например, искусственного каучука по методу Лебедева.

Дополнительные материалы:

7.3. Спирты: Способы получения. ЕГЭ по химии


Похожие статьи: