Биоконверсия – процесс превращения растительной органической массы в топлива и тепловую энергию с участием живых организмов. Существует 4 вида биотоплива.

1)Биотопливо первого поколения изготавливают из сахара, крахмала, растительного масла и животного жира, используя традиционные технологии. Основными источниками сырья являются семена или зерно. Например, из семян рапса извлекают растительное масло, которое затем может быть использовано в биодизеле. Из пшеницы получают крахмал, после его сбраживания — биоэтанол.

2)Биотопливо второго поколения производится из непищевого сырья. Источниками сырья являются лигноцеллюлозные соединения, остающиеся после того, как пригодные для использования в пищевой промышленности части растительного сырья удаляются. Для этой цели также могут быть использованы быстрорастущие деревья и травы (тополь, ива, мискантус, ятрофа и другие) . Их иначе называют энергетическими лесами или плантациями. Испытано около 20 различных видов растений — древесных, кустарниковых и травянистых.

Преимущество такого биотоплива заключается в том, что растения, из которых оно получено, не конкурируют с продовольственными культурами за землю. Они могут произрастать на склонах, холмах, в оврагах, а также на непродуктивных и вырождающихся землях, иногда даже с перспективой восстановления этих земель. Для их выращивания можно использовать минимальное количество воды, удобрений, пестицидов и техники. Каждые 4-7 лет деревья срезают, их годовой урожай может доходить до 7 тонн на гектар. В междурядьях можно дополнительно высаживать сельскохозяйственные культуры. Собранная биомасса используется для производства тепловой и электрической энергии, а также может служить в качестве сырья для производства жидкого биотоплива.

3)Больший интерес приобретает развитие третьего поколения биотоплива. Эффективной возобновляемой биомассой, для которой не нужны пахотные земли и пресная вода, являются водоросли. Это простые организмы, приспособленные к росту даже в загрязненной или соленой воде

Уникальными условиями для выращивания водорослей обладают сооружения по очистке сточных вод. Другим возобновляемым источником являются собственно илы озер, состоящие из отмерших микроводорослей и продуктов их жизнедеятельности.

Можно отметить ряд потенциальных преимуществ производства биотоплива на основе фотосинтезирующих водорослей : 1)В отличие от сырья для первого и второго поколений биотоплива в производстве биомассы из водорослей не используются ни плодородные почвы, ни пресная вода. То есть процесс выращивания микроводорослей не конкурирует с сельскохозяйственным производством. 2)Используемые для производства биотоплива водоросли высокопродуктивны (до 100 т/га в год). 3)Различные водоросли производят биомасла посредством естественного фотосинтеза, для которого требуется солнечный свет, вода и углекислый газ, а также питательные вещества. 4)Растущие водоросли используют углекислый газ, обеспечивая снижение объемов парниковых газов в атмосфере. 5)Водоросли вырабатывают больший объем биотоплива с занимаемых площадей, чем источники биотоплива на базе сельскохозяйственных культур.

4)В настоящее время разрабатываются концепции и технологии для получения биотоплива четвертого поколения, которое будет более рентабельным и экологически чистым (с минимальным совокупным выбросом СО2 в атмосферу). Моделирование организмов с использованием методов генетической инженерии представляет основу для создания таких видов топлива. Заменяя одни гены другими, ученые могут заставить организмы, способные преобразовывать простые сахара и масла прямо в прекурсоры биотоплива, выделять эти соединения непосредственно в окружающую водную среду.

Сегодня основная трудность в получении биотоплива из травы, опилок, ботвы культурных растений и тому подобного заключается в разложении важнейшего компонента растительной клетки — целлюлозы — на простые компоненты.

Ученые использовали микроорганизмы, обитающие в кишечнике жвачных животных — коров. Эти микроорганизмы выделяют специальные ферменты, разлагающие целлюлозу на простые компоненты, которые затем могут быть усвоены организмом животного.

В Соединенных Штатах биологам удалось вывести несколько штаммов бактерий кишечной палочки, которые способны сразу осуществлять весь процесс производства биотоплива . Сам процесс производства биотоплива состоит из двух этапов. На первом этапе бактерии расщепляют целлюлозу и гемицеллюлозу. На втором этапе продукты расщепления синтезируются в биотопливо.

Подводя итоги, отметим, что биомассу можно превращать в энергоемкие соединения, которые допустимо использовать для транспорта, для обогрева жилищ, для химической индустрии. Такое использование биомассы может сыграть существенную роль в энергетической безопасности и охране окружающей среды. Все это потребует значительных долгосрочных междисциплинарных усилий