Разработка технологии биологической утилизации промышленных выбросов углекислого газа

В последнее десятилетие экологические вызовы стали оказывать все большее влияние на мировую энергетическую политику. Политика декарбонизации, как способ противодействия глобальным изменениям климата является важнейшим драйвером глобального энергоперехода. В качестве локомотива выступают возобновляемые источники энергии и водородные технологии. В настоящее время одним из основных способов получения водорода является паровая конверсия метана, в результате которой при получении водорода выделяется эквивалентное количество выбросов СО2, промышленная переработка которого ограничена и включает в себя многостадийные химические процессы. Промышленное использование СО2 по отношению к выбросам ничтожно: это производство карбамида (~ 70 млн.т CO2 в год), неорганических карбонатов и пигментов (~ 30 Мт CO2 в год), метанола (~ 6 Мт CO2 в год), салициловой кислота (~ 20 кт CO2 в год) и пропиленкарбоната (несколько килотонн CO2 в год) и включает многостадийные химические процессы. Фотосинтезирующие микроорганизмы (бактерии, водоросли) и растения преобразовывают огромное количество, около 100 Гт, углерода в биомассу ежегодно. И этот эффективный и самовоспроизводящийся ресурс в настоящее время не используется для утилизации углекислого газа в промышленных масштабах. В данном проекте предлагаем способ культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов для утилизации углекислого газа. Преимуществом данного проекта также является его экологичность, так как утилизация СО2 идет за счет процессов жизнедеятельности фотосинтезирующих микроорганизмов, без дополнительных экологически вредных химических реагентов. Фотосинтезирующие микроорганизмы можно рассматривать как самовоспроизводящиеся машины, которые преобразуют солнечный свет и CO2 в продукты с добавочной стоимостью (биоудобрения, корма для сельскохозяйственных животных и аквакультур, фармацевтические препараты, пигменты, биологически активные вещества и т.д.). Фотоавтотрофные организмы, способны превращать десятки и сотни гигатонн углерода в биомассу в год, однако в настоящий момент в России не существует масштабного биотехнологического процесса утилизации углекислого газа с использованием биомассы и не проводятся практические исследования по созданию технологии утилизации СО2 с использованием биомассы фотосинтезирующих микроорганизмов. За рубежом это лишь точечные исследования, дошедшие до этапа создания пилотных установок и отличающихся видом исследованных микроорганизмов и конструкциями фотобиореакторов. При утилизации углекислого газа с помощью микроорганизмов в качестве продукта происходит значительный рост биомассы, которая, как показывает опыт, может напрямую использоваться в виде кормов для сельскохозяйственных животных и удобрения, а также позволяет получать большой ассортимент и других продуктов, обладающих добавочной стоимостью (жиры, диетические белки, пищевые добавки, специфические химические продукты, витамины и т.д.). Таким образом, использование фотосинтезирующих микроорганизмов представляет собой перспективный и экологически чистый способ утилизации СО2, который в качестве продукта позволяет, например, получать дешевые и столь необходимые для сельского хозяйства удобрения и другие продукты с добавочной стоимостью.