Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)

У доповіді наведено окремі вагомі наукові результати, отримані в 2018—2022 рр. під час виконання цільової програми наукових досліджень НАН України «Біопаливні ресурси і біоенергетика». Опрацьовано важливі науково-технічні аспекти створення вихідної сировини поліпшеної якості для різних видів біопа...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2023
Автор:	Блюм, Я.Б.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2023
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	З кафедри Президії НАН України
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/201414
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.) / Я.Б. Блюм // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 7. — С. 56-60. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-201414
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-2014142025-01-16T19:07:41Z Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.) Блюм, Я.Б. З кафедри Президії НАН України У доповіді наведено окремі вагомі наукові результати, отримані в 2018—2022 рр. під час виконання цільової програми наукових досліджень НАН України «Біопаливні ресурси і біоенергетика». Опрацьовано важливі науково-технічні аспекти створення вихідної сировини поліпшеної якості для різних видів біопалив, розроблено оригінальні підходи для одержання біопалив та підвищення ефективності процесів їх виробництва, а також комплексного використання відходів виробництва біопалив, підготовлено рекомендації щодо розроблення відповідної нормативно-правової бази. The report presents some important scientific results obtained in 2018-2022 during the implementation of the target scientific research program of the NAS of Ukraine "Biofuel resources and bioenergy". Important scientific and technical aspects of the creation of feedstock of improved quality for various types of biofuels are elaborated, original approaches are developed for obtaining biofuels and increasing the efficiency of their production processes, as well as comprehensive use of biofuel production waste, recommendations are prepared for the development of appropriate regulatory and legal framework. 2023 Article Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.) / Я.Б. Блюм // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 7. — С. 56-60. — укр. 1027-3239 DOI: doi.org/10.15407/visn2023.07.056 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/201414 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України
spellingShingle	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України Блюм, Я.Б. Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.) Вісник НАН України
description	У доповіді наведено окремі вагомі наукові результати, отримані в 2018—2022 рр. під час виконання цільової програми наукових досліджень НАН України «Біопаливні ресурси і біоенергетика». Опрацьовано важливі науково-технічні аспекти створення вихідної сировини поліпшеної якості для різних видів біопалив, розроблено оригінальні підходи для одержання біопалив та підвищення ефективності процесів їх виробництва, а також комплексного використання відходів виробництва біопалив, підготовлено рекомендації щодо розроблення відповідної нормативно-правової бази.
format	Article
author	Блюм, Я.Б.
author_facet	Блюм, Я.Б.
author_sort	Блюм, Я.Б.
title	Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_short	Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_full	Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_fullStr	Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_full_unstemmed	Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_sort	про результати виконання цільової програми наукових досліджень нан україни "біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні президії нан україни 3 травня 2023 р.)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2023
topic_facet	З кафедри Президії НАН України
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/201414
citation_txt	Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України "Біопаливні ресурси і біоенергетика" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.) / Я.Б. Блюм // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 7. — С. 56-60. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT blûmâb prorezulʹtativikonannâcílʹovoíprograminaukovihdoslídženʹnanukraínibíopalivníresursiíbíoenergetikastenogramadopovídínazasídanníprezidíínanukraíni3travnâ2023r
first_indexed	2025-02-09T04:30:47Z
last_indexed	2025-02-09T04:30:47Z
_version_	1823552776409448448
fulltext	56 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) ПРО РЕЗУЛЬТАТИ ВИКОНАННЯ ЦІЛЬОВОЇ ПРОГРАМИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НАН УКРАЇНИ «БІОПАЛИВНІ РЕСУРСИ І БІОЕНЕРГЕТИКА» Стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 року У доповіді наведено окремі вагомі наукові результати, отримані в 2018— 2022 рр. під час виконання цільової програми наукових досліджень НАН України «Біопаливні ресурси і біоенергетика». Опрацьовано важливі на- уково-технічні аспекти створення вихідної сировини поліпшеної якості для різних видів біопалив, розроблено оригінальні підходи для одержання біопалив та підвищення ефективності процесів їх виробництва, а також комплексного використання відходів виробництва біопалив, підготовлено рекомендації щодо розроблення відповідної нормативно-правової бази. Вельмишановний Анатолію Глібовичу! Вельмишановні члени Президії! Цільова програма наукових досліджень НАН України «Біо- паливні ресурси і біоенергетика» була розрахована на 2018— 2022 рр., і сьогодні маю честь доповісти вам результати, отри- мані під час її виконання. Ця програма поєднала в собі цілий комплекс проблем — від поліпшення біомаси як сировини для отримання біопалив до розроблення й удосконалення техноло- гічних процесів їх виробництва. Нещодавно, 2 травня 2023 р., Верховна Рада України прийняла за основу комплексний за- конопроєкт № 9011-д «Про внесення змін до деяких законів України щодо відновлення та «зеленої» трансформації енерге- тичної системи України», який передбачає відповідні зміни до низки нормативних актів і підсилює значення відновлюваних джерел енергії, в тому числі енергії біомаси та біогазу. Термін «біомаса» по-різному трактують у різних галузях, але в Законі України «Про альтернативні види палива» наведено його базове визначення як сировини для енергетичного вико- ристання: «біомаса — невикопна біологічно відновлювана речо- БЛЮМ Ярослав Борисович — академік НАН України, директор Державної установи «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», голова Науково-технічної ради цільової програми наукових досліджень НАН України «Біопаливні ресурси і біоенергетика» doi: https://doi.org/10.15407/visn2023.07.056 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 57 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ вина органічного походження, здатна до біоло- гічного розкладу, у вигляді продуктів, відходів та залишків лісового та сільського господар- ства (рослинництва і тваринництва), рибного господарства і технологічно пов’язаних з ними галузей промисловості, а також складова про- мислових або побутових відходів, здатна до біологічного розкладу». Отже, сировиною для отримання біопалив є ферментовані вуглеводні (цукри, крохмаль), олії, протеїни, целюлозні волокна, лігнін тощо. Основні технології виробництва різних видів біопалива наведено в таблиці. Їх можна поді- лити на технології першого покоління (більш прості, давно відомі процеси) і технології дру- гого покоління, які ґрунтуються на новітніх досягненнях біотехнологій. Програма складалася з трьох основних роз- ділів, за якими виконувалося 14 проєктів, у яких брали участь 13 установ з чотирьох від- ділень НАН України, а саме: Відділення фізи- ко-технічних проблем енергетики, Відділення хімії, Відділення біохімії, фізіології і молеку- лярної біології та Відділення загальної біоло- гії. Таке поєднання зусиль науковців різних спеціальностей дало змогу забезпечити комп- лексний підхід до реалізації завдань Програми і отримати вагомі наукові результати. Наведу лише окремі приклади цих резуль- татів. За першим розділом «Біоенергетичні ре- сурси та покращення первинної сировини для отримання біопалив» уперше в Україні ство- рено сорти цукрового сорго (Sorghum sacchara- tum (L.) Moench) для виробництва біоетанолу зі значно вищим вмістом цукрів (понад 20 %) порівняно з кормовими сортами (12—15%). Вихід біоетанолу становить 5—8 т/га. Зібрано колекцію генотипів цукрового сорго (близько 100 зразків). Вивчено біохімічні характерис- тики та показники продуктивності біомаси цу- крового сорго як енергетичної сировини друго- го покоління. Відібрано найцінніші генотипи (14 зразків) як вихідні форми, на основі яких виведено нові сорти Енергодар, Ботанічний та Соргодар, у яких визначено склад цукрів соку і проаналізовано їх придатність для фермен- тації в біоетанол та біобутанол. Встановлено енергетичний потенціал цих сортів та оцінено вихід компонентів рідких палив. Технології виробництва біопалива Тип біопалива Сировина Виробничий процес Біопаливо першого покоління Біогаз Волога біомаса, метан Виділення і спалювання Біоетанол Зернові, цукрова трости- на, цукровий буряк Гідроліз і ферментація Біодизель Олійні, відходи олійних Холодне пресування, екстракція і трансетерифікація Етил-трет-бутиловий етер Біоетанол Хімічний синтез Біопаливо другого покоління Біодизель Рослинні олії Гідрогенізація, двофазна тандемна каталітична конверсія Біоетанол з целюлози Лігноцелюлоза Вдосконалені піроліз і ферментація Біодизель, біоетанол, біокеросин Мікроводорості Біокрекінг Синтетичне біопаливо Лігноцелюлоза, крох- малевмісні культури, вугілля Газифікація і синтез, що забезпечують отримання над- чистих видів палива, зменшення викидів парникових газів, більшу зручність у транспортуванні Диметиловий етер, дизельне паливо Целюлоза/чорний луг Хімічний синтез і газифікація GTL-біопаливо з газу Вугілля, природний газ Хімічний синтез Біогаз Лігноцелюлоза Газифікація і метанізація 58 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Зазначені сорти апробовано, тобто їх було ви- сіяно і використано для виробництва біоетано- лу, в ТОВ «Компанія «Еко-Енергія» (Сумська обл.) та на Гайсинському спиртзаводі. Отри- мані результати свідчать про те, що посіви цу- крового сорго нашої селекції на 2 тис. га забез- печують отримання 17,5 тис. т соргової меласи і 36,4 тис. т пелет на рік, що дозволяє знизити енергетичну залежність виробництва від таких джерел викопних енергоресурсів, як природний газ або мазут. Фінансової окупності такого про- єкту можна досягти вже на другий рік. Удосконалено технології отримання біобу- танолу на основі нових штамів з підвищеною конверсією для ферментації соргового суб- страту. Відібрано новий штам — продуцент біобутанолу Clostridium sp. ІМВ В-7570. Пока- зано високий рівень накопичення спиртів при культивуванні цього штаму на незерновій біо- масі з різною попередньою підготовкою. Роз- шифровано геном цього штаму — продуцента біобутанолу. Результати впроваджено у ННЦ «Інститут механізації та електрифікації сіль- ського господарства НААН України». Розроблено оригінальну систему селекції для відбору мутантів метилотрофних дріжджів з підвищеним рівнем продукції етанолу при високотемпературному зброджуванні ксило- зи за здатністю до росту на 15 %-й L-арабінозі. За допомогою сайт-специфічного мутагенезу модифіковано гомологічний ген Hxt1 та ге- терологічні Gal2, Hxt7, які є транспортерами цукрів, для забезпечення одночасного тран- спорту глюкози та ксилози у клітини реком- бінантних штамів дріжджів Ogataea polymor- pha. Ці штами характеризуються поліпшеною алкогольною ферментацією пентозних цукрів, зокрема ксилози, яка є другим за вмістом цу- кром після глюкози у складі гідролізатів лігно- целюлози. Відпрацьовано технологію отримання біо- етанолу другого покоління з лігноцелюлозних відходів основних зернових культур України. Технологія полягає у попередній обробці рос- линних субстратів лугом та мікрохвильовим опроміненням, гідролізі (оцукрюванні) їх мультиферментними комплексами мікроско- пічних грибів Fennellia flavipes IMB F-100112 і Penicillium funiculosum IMB F-100111 та в по- дальшій ферментації отриманих цукрів дріж- джами: глюкози — Saccharomyces cerevisiae УКМ Y-1979 і ксилози — рідкісними ксило- зозброджуючими дріжджами Scheffersomy- ces stipitis, з потенційним виходом етанолу 6,1—7,7 г/л. Ідентифіковано новий штам гриба Irpex lacteus, активність целюлаз якого переви- щує показники відомих комерційних культур. Запропоновано технологічну схему виробни- цтва й підвищення виходу целюлаз I. lacteus. Створено колекції рослин різних форм і сортів рижію посівного (Camelina sativa), гір- чиці ефіопської (Brassica carinata A. Braun) та роду катран (Crambe), а також колекції штамів водоростей родин Scenedesmaceae, Chlorella- подібних, Selenastraceae, серед яких відібрано перспективні для отримання біодизелю шта- ми — ефективні продуценти жирних кислот і бі- омаси, одержано пробні партії біодизелю з них. З метою підвищення продуктивності біо- маси за допомогою оригінального методу по- ліплоїдизації в культурі in vitro отримано рос- лини міскантусу гігантського та китайського з підвищеним рівнем плоїдності і адаптовано їх до умов відкритого ґрунту. Проведено відбір нових стресостійких ге- нотипів та оцінку продуктивних характерис- тик низки біоенергетичних трав’янистих і деревних культур як біопаливної сировини. Мобілізовано наявні і виведено нові генотипи швидкорослих дерев — тополі, верби, павлов- нії (36 зразків) та багаторічної трав’яної рос- лини сильфію (35 зразків), перспективних для біопаливної галузі. Розроблено технологічні протоколи для введення в культуру in vitro та мікроклонального розмноження клонів тополь та верб. Проведено комплексну оцінку адап- тивного, біохімічного та продуктивного потен- ціалу нових стресостійких генотипів цих рос- лин для використання їх як альтернативних джерел твердого біопалива першого і другого покоління. У рамках другого розділу Програми «Хіміч- ні етапи отримання біопалив та їх супутніх продуктів» створено ефективний спосіб одер- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 59 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ жання етилових естерів, які повністю відпо- відають вимогам стандартів до біодизельного палива. На цю розробку, яка полягає у лужній переестерифікації використаних кулінарних олій з кислотністю до 6 мг КОН/г на етилаті калію, отримано патент. Крім того, вдоскона- лено органосольвентний спосіб одержання мікрокристалічної целюлози з технічних куль- тур (льон, просо прутоподібне) та сільськогос- подарських відходів (солома пшениці, солома сої, стебла соняшнику, качани кукурудзи, ри- сова лузга, відходи очищення сої). Ці розробки впроваджено у ТОВ «Біотех ЛТД» (с. Городи- ще Бориспільського району), ТОВ «Укравіт Сайенс ПАРК» та Національному авіаційному університеті. На основі відновлюваної рослинної сиро- вини та відходів виробництва біопалив (рос- линні олії, «чорний гліцерин») розроблено методи синтезу олігомерів з функціональними групами: епоксидними, циклокарбонатними, уретановими та аміноамідними. Досліджено їх будову та фізико-хімічні властивості. Для одержання полімерних матеріалів із за- даними властивостями на основі рослинних олій (як приклад обрано соєву олію) отрима- но епоксициклокарбонати соєвої олії з різним вмістом циклокарбонатних та епоксидних груп. Ці сполуки використано як модифіка- тори епоксидних клеїв, пластифікатори та уретанамідні затверджувачі епоксидних ком- позиційних полімерних матеріалів із застосу- ванням екологічно безпечного неізоціанатного методу отримання поліуретанів, що дозволило виключити з синтезу токсичні ізоціанати, під- вищити еластичність і поліпшити фізико-хі- мічні властивості епоксидних композитів. Розроблено еластичний композиційний ма- теріал на основі рідкого каучуку і відходів ви- робництва біопалива (біогліцерину) з вико- ристанням полімерних відходів та відпрацьо- ваного машинного масла. З метою зниження собівартості створено і відпрацьовано техно- логію використання в композиції мінеральних наповнювачів, що розширює спектр сировин- них ресурсів для виробництва гідроізоляції для будівництва. Розроблено ТУ на затверджувач АТ-1, в якому використано модифіковані рослинні олії. Результати роботи впроваджено у ТОВ «Резинпромсервіс». За третім розділом «Технологічні засади ви- користання біопалив» створено дослідно-про- мислову установку для комплексної перероб- ки рослинних відходів сільського господарства та лісотехнічної промисловості на біопаливо і побічні види продукції. Установка дозволяє одночасно в одному апараті проводити про- цеси диспергування, розчинення, нагрівання, перемішування та гідролізу, що приводить до зменшення часу приготування в 2,0—2,5 раза, зниження енерговитрат на 30—35 % і собівар- тості — на 20—25 %. Застосування цієї установ- ки на етапі попередньої підготовки рослинної сировини до гідролізу дає можливість видали- ти до 86,5 % лігніну. Створено технологію використання відхо- дів для енергетичного самозабезпечення ви- робництва біоетанолу. Це дозволяє замістити викопні енергоносії на підприємствах з отри- мання біоетанолу відходами від його виробни- цтва. Одержані результати використано при проєктуванні промислової установки з мета- нової ферментації мелясної барди та супутніх субстратів для виробництва біогазу як основи технологічної частини робочого проєкту, що реалізується у ТОВ «Компанія «Еко-Енергія». Результати цих робіт узагальнено у вигляді технологічних рішень з комплексного переро- блення рослинної енергетичної сировини (біо- маси цукрового сорго та пальчастого проса) у паливний етанол, біогаз та органічні добрива. Запропоновано технологічні рішення для перетворення бурякової вінаси на альтерна- тивне паливо для енергозабезпечення промис- лових підприємств з виробництва біоетанолу. Розроблено узагальнену схему процесу отри- мання біогазу та органічних добрив з відходів виробництва біоетанолу. Створено промисло- ву енергоощадну установку і технологічний ре- гламент для концентрування бурякової вінаси як альтернативного палива. Результати роботи впроваджено на ДП «Гайсинський спиртовий завод» для енергозабезпечення підприємства. 60 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Проведено чисельне моделювання проце- сів тепло- і масопереносу, що супроводжують горіння пелет сільськогосподарського похо- дження (агророслинних та деревних). Надано рекомендації стосовно використання найопти- мальніших режимів спалювання пелет різного типу в біокотлах з пелетним пальником. Ре- зультати роботи впроваджено на підприємстві ТОВ «Теплові насоси ВДЕ». Створено технології модернізації вихрових пальникових пристроїв типів ГМ, ГМГ, ГМГБ та подових пальників. Модернізовано амбра- зури 3 пальників котла ДКВР-20-13, що умож- ливило його роботу як на природному газі, так і на біогазі на Бортницькій станції аерації. Результати роботи впроваджено у департамен- ті експлуатації каналізаційного господарства ПрАТ «АК «Київводоканал». Результати досліджень, проведених під час виконання Програми, доповідалися на між- народних і вітчизняних науково-практичних конференціях та семінарах, їх висвітлено у по- над 290 публікаціях, серед яких 5 монографій і статті у високорейтингових фахових журна- лах. Отримано 20 патентів України на корисні моделі та винаходи, 7 свідоцтв про авторство на сорти рослин та 4 свідоцтва про депонуван- ня нових штамів, подано 5 заявок на патенти та сорти рослин. Дякую за увагу! Yaroslav B. Blume Institute of Food Biotechnology and Genomics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7078-7548 ABOUT THE RESULTS OF THE IMPLEMENTATION OF THE TARGET PROGRAM OF SCIENTIFIC RESEARCH OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF UKRAINE “BIOFUEL RESOURCES AND BIOENERGY” Transcript of scientific report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, May 3, 2023 The report presents some important scientific results obtained in 2018-2022 during the implementation of the target scientific research program of the NAS of Ukraine "Biofuel resources and bioenergy". Important scientific and technical aspects of the creation of feedstock of improved quality for various types of biofuels are elaborated, original approaches are developed for obtaining biofuels and increasing the efficiency of their production processes, as well as comprehensive use of biofuel production waste, recommendations are prepared for the development of appropriate regulatory and legal framework. Cite this article: Blume Ya.B. About the results of the implementation of the target program of scientific research of the National Academy of Sciences of Ukraine “Biofuel resources and bioenergy”. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2023. (7): 56— 60. https://doi.org/10.15407/visn2023.07.056

Репозитарії

Схожі ресурси