47.11.Физико-химические технологии для энергетики

Необходимость перехода мировой энергетики на возобновляемые источники обусловлена как требованиями экологии, так и скорым исчерпанием традиционных источников энергии – нефти и газа. Углеводородное сырье служит базой материального обеспечения общества как основной источник энергии и ряда современных материалов. Запасы природной нефти и газа ограниченны, за последние 20 лет резко возрос интерес к созданию источников альтернативной энергии на базе возобновляемого сырья (отходы сельского хозяйства и др.). В настоящее время разрабатываются новые подходы для получения биометана, биоэтанола, биобутанола и биоацетонав качестве основы автомобильного топлива. В мировой практике развиваются технологии многоступенчатой переработки биомассы из животного и растительного сырья для получения необходимых полимеров или экономически значимых веществ с использованием бактериальных штаммовили пиролиза. В качестве альтернативных источников энергии рассматривают также ветряные электростанции, солнечные батареи, аккумуляторы энергии для длительного хранения.На сегодняшний момент мощность годового производства солнечных элементов составляет более 100 ГВт при стоимости около 50 млрд. долларов, а суммарные объемы установленных в мире солнечных панелей приближается к 500 ГВт. На данный момент времени себестоимость СЭ пока не позволяет солнечной энергетике конкурировать с традиционной, что делает актуальным дальнейшие исследования в этом направлении. В ИБХФ РАН совместно с Московским государственным университетом им. М.В. Ломоносова разрабатывается ряд направлений: разработка новых типов солнечных элементов для солнечных батарей; получение биометана, биоэтанола, биобутанола и биоацетона; получение биодизеля как альтернативного биотоплива; разработка суперконденсаторов нового типа. Основной целью исследований данной темы является разработка фундаментальных основ и практического применения новых эффективных природосберегающих технологий комплексного освоения и добычи минерального углеводородного сырья и получения альтернативных источников энергии – биотоплива, новых типов солнечных элементов и электрохимических суперконденсаторов. Будут получены следующие научные результаты: - будет проведено исследование процесса иммобилизации клостридиальных клеток в криогелях различного состава и плотности, изучение динамики образования бутанола, ацетона, органических кислот; - будет изучена динамика образования альтернативных топлив от внешних условий и концентрации компонентов с разработкой оптимального режима проведения процесса и практическими рекомендациями; -будет проведена разработка научно-обоснованных подходов к утилизации отходов производства альтернативных видов топлива с целью решения вопросов энергосбережения; - будут разработаны методы получения биотоплив с улучшенными техническими характеристиками; - будут созданы прототипы новых типов солнечных элементов с исследованием их технических характеристик; - будут созданы научные основы разработки новых электрохимических накопителей энергии.