Ученые из МФТИ, МГУ, «Сколтеха» и институтов РАН раскрыли точный химический состав биотоплива, изготовляемого из одноклеточных водорослей, что поможет сделать это топливо более эффективным.

«Дальнейшая работа должна быть сконцентрирована на использовании сортов водорослей с максимально высоким содержанием жиров и создание таких сортов при помощи генных модификаций. Так мы сможем выбрать из них самое эффективное сырье для производства биотоплива», — отметил сотрудник «Сколтеха» и МФТИ Евгений Николаев, сообщает РИА «Новости».

Вопреки общепринятым представлениям, настоящими «легкими» Земли, производящими основную часть кислорода, являются морские и пресноводные водоросли, а не деревья и другие сухопутные растения.

Помимо кислорода, водоросли снабжают все морские организмы питательными веществами, преобразуя углекислоту и энергию Солнца в сахар и другие «съедобные» вещества.

Водоросли набирают биомассу в несколько раз быстрее других фотосинтезирующих организмов, из-за чего многие исследователи рассматривают водоросли как главного соискателя на роль полноценной замены бензина и других видов топлива.

Помимо высокой скорости роста, водоросли имеют и массу других преимуществ: для их выращивания не нужны поля, а одноклеточное строение упрощает переработку в топливо.

Николаев и его коллеги обнаружили, что биотопливо, которое изготавливают из водорослей, по своим свойствам и происхождению не похоже на нефть или нефтепродукты. Такое биотопливо похоже на зеленку. Об этом говорит полный химический состав «сжиженных» водорослей, из которых готовят биотопливо.

Топливо из водорослей производят не так, как его «варят» из обычной растительной биомассы: одноклеточный планктон содержит в себе слишком много воды, его трудно высушивать и затем перерабатывать. Водоросли превращают в биотопливо, нагревая их до температуры 300 градусов Цельсия и одновременно сжимая до очень высоких давлений, имитируя те условия, при которых возникает нефть в недрах Земли.

После нагревания и сжатия биомасса делится на жидкое топливо и густую «смолу», которая накапливается на дне реактора. И то, и другое содержит в себе тысячи отдельных веществ, что мешало определить их состав и оценить, как нужно поменять процесс «варки» водорослей для улучшения свойств топлива.

Для определения состава этих веществ российские ученые перед тем, как превратить водоросли в биотопливо, вымочили их в парах «тяжелой» воды и щелочей. Тяжелая вода и щелочи содержат атомы дейтерия — «тяжелого» водорода, в ядре которого присутствует не только один протон, но и один нейтрон. Молекулы, содержащие в себе дейтерий, имеют другой спектр по сравнению с их обычными версиями. Это позволило не только «прочитать» формулы всех компонентов биотоплива, но и «увидеть» их трехмерную структуру.

Оказалось, что «морское» биотопливо состоит из веществ, большая часть которых не имеет ничего общего с углеводородами и прочими молекулами, содержащимися в нефти. По словам химиков, эти вещества похожи на некоторые органические красители, такие, как бриллиантовый зеленый, который входит в состав зеленки.

Дальнейшее изучение этой «биозеленки» поможет понять, какие сорта водорослей лучше всего использовать для варки биотоплива, и как их можно усовершенствовать, чтобы водоросли могли заменить бензин и другие виды топлива из ископаемых углеводородов.