ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДНОГО БИОТОПЛИВА

В ближайшие годы среди различных видов биомассы микроводоросли имеют потенциал стать значительным источником энергии для производства биотоплива. Высокая производительность водорослей и гибкие условия культивирования обеспечивают их преимущество по сравнению с другими топливными культурами.

До недавнего времени переработка водорослей была возможна лишь партиями в силу сложности химических процессов. Также сырье для переработки требовалось сначала высушивать, что в свою очередь требует значительных средств и энергии.

В рамках представляемой работы была рассмотрена возможность получения биотоплива гидротермическим ожижением микроводорослей. Данный технологический процесс получения биотоплива является непрерывным, что позволяет получать большее количество топлива и не требует стадии высушивания, тем самым уменьшая энергозатраты.

Гидротермическое ожижение – это процесс преобразования биомассы в жидкость, который проводят в водной среде при средней температуре 280-370°С и высоком давлении, которое составляет 10-25 МПа [1].

В результате гидротермического ожижения из водорослей получается смесь углеводородов метанового ряда широкого фракционного состава и остатки биоматериала, которые богаты фосфором, азотом и калием. Последние, в свою очередь, можно использовать как удобрение для сельскохозяйственных полей либо в качестве питательных веществ для культивирования водорослей.

Было установлено, что бензин, полученный из микроводорослей гидротермическим ожижением, имеет значительно более низкие выбросы парникового газа в сравнении с нефтяным топливом и этанолом, полученным из кукурузы, что делает продукт экологически чистым [2].

Сделаны выводы, что гидротермическое ожижение уменьшает потребности в земельных площадях по крайней мере на 50%, потребление пресной воды по крайней мере на 33% и минерализованных грунтовых вод на 85% в сравнении с другими процессами получения биотоплива [3].

На основе данной работы были сделаны выводы о том, что процесс гидротермического ожижения микроводорослей имеет большие перспективы и в ближайшем будущем может быть реализован в Республике Беларусь с целью промышленного производства биотоплива нового поколения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Brilman, W. Hydrothermal liquefaction (HTL) of microalgaefor biofuel production: State of the art review and future prospects / W. Brilman, W. Prins, F. Ronsse // Biomass and bioenergy – 2013. – Vol. 53. – P. 113-127.

2. Liu, X. Pilot-scale data provide enhanced estimates of the life cycle energy and emissions profile of algae biofuels produced via hydrothermal liquefaction / X. Liu, L.M. Colosi, A.F. Clarens // Bioresourse Technology. - 2013. – Vol. 148. – P. 163-171.

3. Erik, R. A national-scale comparison of resource andnutrient demands for algae-based biofuel production by lipid extraction and hydrothermal liquefaction / R. Erik, A.M. Coleman, M.S. Wigmosta // Biomass and bioenergy – 2014. – Vol. 64. – P. 276-290.

УДК 678.028.2 Магистр. А.Ю.Фатнева, студ. Е.В. Крячкова

Науч. рук. проф. О.В. Карманова

(кафедра химии и химической технологии органических соединений

и переработки полимеров, ВГУИТ, Воронеж, РФ)

В настоящее время в технологии эластомеров активатор вулканизации оксид цинка всё больше заменяется композиционными продуктами, которые улучшают не только вулканизационные характеристики композиций и упруго-прочностные свойства вулканизатов, но и облегчают обработку резиновых смесей на технологическом оборудовании [1]. В то же время повышаются требования экологической безопасности резинотехнических изделий, что привело к широкому использованию в рецептуре резин ингредиентов на основе природного сырья [2].

Целью работы являлось исследование влияния типа и дозировки наполнителя для композиционных активаторов вулканизации с пониженным содержанием оксида цинка, которые содержали оксид цинка, жирные кислоты и их производные в различных соотношениях, минеральную (диатомит, бентонит, шунгит, белую сажу, тонкодисперсную золу от лузги подсолнечника) или органическую (микроцеллюлозу, технический углерод) составляющие.

Полученные активаторы вулканизации были испытаны в стандартной резиновой смеси на основе каучука СКС-30 АРК. Анализ результатов технологических испытаний показал, что тип наполнителя мало влияет на вязкость резиновых смесей, которая лежит в пределах 68-70 усл. ед., за исключением образца, содержащего активатор вулканизации на основе бентонита (табл.).

Выявлено, что все исследуемые образцы обеспечивают высокую скорость вулканизации композиций, а активатор вулканизации с использованием в качестве наполнителя золы от лузги подсолнечника обеспечивает композициям минимальное время достижения оптимума вулканизации, что можно объяснить присутствием в этом наполнителе оксидов щелочных металлов (Ca, Mg), дополнительно активирующих процесс вулканизации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шершнев, В. А. Развитие представлений о роли активаторов серной вулканизации углеводородных эластомеров. Часть 1 / В. А. Шершнев // Каучук и резина. - 2012. - № 1. - С. 31-36.

2. Карманова, О. В. Технологические активные добавки на основе сопутствующих продуктов производства растительного масла / О. В. Карманова // Каучук и резина. – 2009. - № 5. - С. 18-21.

УДК546.79:630(476.1):[634.7+638.8] Студ. Е.В. Флорьянович, М.С. Пастушенко

Науч. рук. доц. И.Т. Ермак

(кафедра безопасности жизнедеятельности, БГТУ)

По степени накопления радионуклидов овощи можно расположить в следующем порядке (по убывающей): щавель, фасоль, бобы, горох, редис, морковь, свекла столовая, картофель, чеснок, перец сладкий, лук, томаты, кабачки, огурцы, капуста.

Среди плодово-ягодных культур больше накапливают радионуклиды ягоды красной и черной смородины, крыжовника, меньше – земляники садовой, золотистой (белой) смородины, клубники, малины, плоды яблони, груши, вишни, сливы, черешни.

По степени накопления  радиоцезия основные виды съедобных грибов подразделяются на 4 группы:

1. Аккумуляторы: гриб польский, свинушка, масленок, горушка.

2. Сильнонакапливающие: грузди, волнушка розовая, зеленка, сыроежки.

3. Средненакапливающие: лисичка настоящая, рядовка, белый гриб, подберезовик, подосиновик.

4. Слабонакапливающие: опенок осенний, гриб-зонтик пестрый, дождевик жемчужный.

Из лесных ягод наибольшей способностью накапливать радиоцезий обладают голубика, клюква, брусника, черника.  Несколько меньше накапливают радиоцезий земляника, малина, ежевика. Менее всего загрязнены ягоды рябины и калины.

На огороде и в саду рекомендуется проводить следующие мероприятия:

• 
  вносить один раз в 4-5 лет доломитовую муку в дозах 40-50 кг на 100 м²;
  
• 
  ежегодно вносить минеральные удобрения (особенно на вновь осваиваемых участках);
  
• 
  вносить органические удобрения (навоз, перегной, компосты, торф) в дозах 500-600 кг на 100 м².
  

Концентрация радиоцезия в березовом соке зависит от условий произрастания насаждений. Во влажных условиях содержание цезия-137 в нем возрастает до 3 раз. В конце периода подсочки концентрация радиоцезия в соке возрастает до 2 раз. При употреблении березового сока необходимо документально убедиться в отсутствии в нем радионуклидов.

УДК 678.746.523:543.542:54-145.2 Студ. Т. В. Харлан, В. А. Герасимович

Науч. рук. доц. Г. Г. Эмелло

(кафедра физической и коллоидной химии);

доц. Ж. В. Бондаренко

(кафедра химической переработки древесины)

Влияние Поливинилпирролидона на поверхностное натяжение водных растворов препарата ПАВ zetesol zn

Препарат zetesol ZN применяют на предприятиях РБ при производстве косметических средств. Практическое использование препарата связано с его поверхностно-активными свойствами, проявляющимися в той или иной степени на различных границах раздела фаз. Это препарат, представляет собой пастообразный продукт с концентрацией 26,3 масс. %. Его основу составляет анионный поверхностно-активный ингредиент лаурет сульфат цинка (25 масс. %), остальное – примеси (лаурет 3 и сульфат цинка).

В составе гигиенических моющих средств (ГМС) препарат zetesol ZN должен выполнять функции пенообразователя и стабилизатора полученных пен, которые в первую очередь определяются поверхностно-активными свойствами на границе раздела «пенообразующий раствор–воздух». Проявление этих свойств зависит от компонентов, присутствующих в моющем средстве, которые оказывают влияние на поверхностную активность препарата.

Целью данной работы явились изучение влияния поливинилпирролидона (ПВП) на поверхностное натяжение водного раствора препарата zetesol L ZN.

Н
а рисунке 1 представлены изотермы поверхностного натяжения водных растворов препарата zetesol ZN и водных растворов ПВП в области концентраций 0,005–5,000 г/л, полученные при температуре 21°С сталагмометрическим методом.

Рисунок 1 – Зависимость поверхностного натяжения от концентрации ингредиентов

Рисунок 2 – Влияние расхода ПВП на поверхностное натяжение водных растворов ПАВ при температурах 22 (1) и 21 (2) °С

Из рисунка 1 следует, что препарат ПАВ начинает проявлять поверхностно-активные свойства при концентрациях раствора выше 0,02 г/л. Поверхностная активность препарата составляет 3,35∙10² Дж∙л/моль∙м². Поливинилпирролидон в области изученных концентраций является поверхностно-неактивным веществом.

На рисунке 2 показаны зависимости поверхностного натяжения растворов препарата zetesol ZN с концентрацией 1 г/л от содержания ПВП при температурах 21 и 22 °С.

Анализ изотерм показал, что при содержаниях (до 0,1 г/л) ПВП понижает поверхностное натяжение раствора ПАВ, дальнейшее увеличение его количества в системе приводит к постепенному росту показателя. При увеличении температуры эксперимента на градус поверхностное натяжение уменьшается в среднем на 1–2 мДж/м². Полученные данные свидетельствуют о том, что присутствие ПВП повышает поверхностно-активные свойства препарата ПАВ zetesol ZN, наиболее интенсивно при его содержании 0,05–0,5 г/л.

УДК 664.0+664.8 Студ. М.В. Цигир

Науч. рук. асс. Е.Н. Зеленкова

(кафедра физико –химических методов сертификации продукции, БГТУ)

В настоящее время важнейшей задачей перерабатывающей промышленности Республики Беларусь является сохранение в межсезонный период товарного качества и пищевой ценности продукции сельскохозяйственных производителей.

Морковь принадлежит к основным овощным культурам, имеет важное значение в питании благодаря богатому химическому составу, включающему углеводы, минеральные вещества и витамины. Особое внимание на сегодняшний день уделяется содержанию в моркови оксикоричных кислот, которые образуются в процессе хранения, что в результате приводит к ухудшению вкуса корнеплодов, т.к. эти вещества имеют фенольную природу и могут синтезироваться в горькие вещества. Оксикоричные кислоты встречаются практически у всех высших растений. В состав оксикоричных кислот моркови входят: хлорогеновая, кофейная кислоты и производные кофейной кислоты – феруловая и эфиры кофеилхинной кислоты.

Цель данной работы – адаптация существующих методов определения оксикоричных кислот для оценки их содержания в моркови. В настоящее время для анализа фенольных соединений используются высокоэффективная жидкостная хроматография, тонкослойная хроматография, спектрофотометрический метод и метод ядерного магнитного резонанса [1]. Для определения общей суммы оксикоричных кислот в корнеплодах моркови был выбран спектрофотометрический метод с использованием реактива Фолина-Чокальтеу. Метод основан на реакции фенолов с реактивом Фолина-Чокальтеу. Реактив состоит из солей фосфорновольфрамовой и фосфорномолибденовой кислот. В щелочной среде эти соли при взаимодействии с фенолами и полифенолами восстанавливаются с образованием окрашенных в синий цвет комплексов, содержание которых оценивается спектрофотометрически. Общая схема деления оксикоричных кислот включает стадии измельчения и сушки растительного сырья, экстракции полученной массы полярным растворителем, количественный анализ полученного соединения [2].

Объектами исследования были 4 сорта моркови: Бангор, Дордонь, Морелия и Рига. Выбор растворителя для экстракции определяется исследованием, исходя из поставленных целей и задач. В качестве растворителя применяли 80% этиловый спирт. Измерение оптической плотности проводили на спектрофотометре при длине волны 765 нм. Содержание суммы оксикоричных кислот в экстракте определяли с помощью калибровочной кривой, построенной по феруловой кислоте.

Полученные данные показывают, что содержание суммы оксикоричных кислот в пересчете на феруловую кислоту составляет от 21,65 мг-экв феруловой кислоты/г сухого веса до 27,85 мг-экв феруловой кислоты/г сухого веса. Наименьшее содержание отмечено в моркови сорта Бангор, наибольшее – Дордонь. Полученные данные свидетельствуют о том, что выбранный метод может быть использован для анализа общего содержания оксикоричных кислот в моркови. Целью дальнейшего исследования будет разработка методики выполнения измерений содержания оксикоричных кислот в моркови, которая может быть использована для выбора сортов с наименьшим содержанием данных соединений, а также оценки динамики их накопления в процессе хранения корнеплодов.

1. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и методы их определения // Биохимические методы в физиологии растений / Под ред. Павлиновой О.А. – Москва: Наука. 1971. –

2. Singleton V.L., Rossi J.A.. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phoungstic acid reagent // Am/ J. Enol. Vitic. – 1965. – V/ 16. – P. 144-158.

УДК 678.7 Студ. А. И. Чайчиц

Науч. рук. проф. Э. Т. Крутько

(кафедра технологии нефтехимического синтеза

и переработки полимерных материалов, БГТУ)

Рациональное природопользование входит в перечень приоритетных направлений развития науки, технологий и техники, поэтому проблема загрязнения окружающей среды отходами перерабатывающих отраслей промышленности на сегодня является актуальной. Высокие темпы роста производства и потребления пластмасс, характерные для развитых в промышленном отношении стран, обусловили возникновение относительно новой проблемы уничтожения и утилизации пластмасс [1]. В настоящее время производство синтетических пластмасс в мире достигло 150 млн. т. в год и продолжает расти. После использования полимерные промышленные и бытовые отходы попадают в мусорные отвалы. Радикальным решением проблемы “полимерного мусора” является создание и освоение широкой гаммы полимеров, способных при соответствующих условиях биодеградировать на безвредные компоненты. Преимуществом этих биоразлагаемых материалов является не только неисчерпаемость природных ресурсов для их получения, но и также существенно меньшая нагрузка на окружающую среду в ходе их утилизации. Лидирующее положение на мировом рынке биодеградируемых полимерных материалов (~43%) занимает полимолочная кислота, которая используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара), а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов [2].

Многие различные полимерные материалы широко используются в медицине. Например биорезорбируемые полимеры, поскольку они отличаются от остальных пластиков способностью расщепляться в организме человека без образования токсичных продуктов, результатом их распада являются углекислый газ и вода. Примером этих полимеров является полилактид, иногда называемый полимолочной кислотой. Из полилактида и его сополимеров получают рассасывающиеся (абсорбируемые) шовные материалы, эндопротезы в хирургии; шурупы, стержни и шины в травматологии и ортопедии; в челюстно-лицевой хирургии [3].

Достоинством полилактида является то, что он представляет собой прозрачный, бесцветный термопластичный полимер, который может быть переработан всеми способами, применяемыми для переработки термопластов. Из листов можно термоформовать подносы, тарелки, получать плёнки, волокно, упаковку для пищевых продуктов, имплантанты для медицины. При соответствующей пластификации полилактид становится эластичным и имитирует полиэтилен, полипропилен или пластифицированный поливинилхлорид. Покрытия и плёнки из полилактида отличаются высокой прочностью, прозрачностью, блеском, приемлемой температурой экструзии (более 200°С). Плёнка хорошо сваривается и при этом может биоразлагаться при компостировании. Но широкое применение этот полимер не получил вследствие своей высокой стоимости [4].

ЛИТЕРАТУРА

1. Электронная библиотека диссертаций [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://dissercat.com – Дата доступа: 11.10.2014.

2. Мишкин, С.И. Разработка материалов на основе полимолочной кислоты с улучшенными технологическими свойствами / С.И. Мишкин, Н.Н. Тихонов, Б.С. Кирин, В.С. Осипчик // Пластические массы. – 2013. – №9. – С. 61-64.

3. Шкарин, А.А. Выбор условий для получения олигомеров молочной кислоты / А.А. Шкарин, А.В. Яркова, Ю.Е. Похарукова, В.Т. Новиков // Вестник Томского гос. унив-та. – 2014. – №385. – С. 224-226.

4. Фомин, В.А. Биоразлагаемые полимеры, состояние и перспективы их использования / В.А. Фомин, В.В. Гузеев // Пластические массы. – 2001. – №2. – С. 42-47.

Науч. рук. доц., к.х.н. О.В. Стасевич

(кафедра физико-химических методов сертификации продукции, БГТУ)

ХАРАКТЕРИСТИКА УФ-СПЕКТРА ФЕРУЛОВОЙ КИСЛОТЫ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ КОЖУРЫ КОРНЕПЛОДОВ СВЕКЛЫ

Для качественной идентификации химических соединений активно используется метод ультрафиолетовой (УФ) спектроскопии, основанный на записи спектров поглощения веществом электромагнитного излучения с длиной волны, варьирующейся в пределах 180-400 нм. Метод УФ-спектроскопии характеризуется экспрессностью, простотой осуществления и информативностью, достаточной для первичного анализа различных химических структур. Феруловая кислота (ФК) является природным фенилпропаноидом, обладающим широким спектром биологической активности, и содержится в кожуре корнеплодов свеклы [1]. Выделение феруловой кислоты в очищенном виде из данного растительного материала является актуальным, так как на основе полученных субстанций возможно создание лекарственных препаратов и биологически активных добавок.

Цель работы – идентификация выделенной феруловой кислоты из кожуры корнеплодов свеклы с помощью УФ-спектроскопии.

В ходе ранее проведенной экспериментальной работы (экстракционного выделения и хроматографической очистки) из кожуры корнеплодов свеклы была получена фракция феруловой кислоты [1]. Регистрацию ее УФ-спектра проводили с использованием спектрофотометра SP-8001 UV-VIS (Metertech Inc.). В качестве растворителя и раствора сравнения использовали 50%-ный водный этанол.

Согласно литературным источникам УФ-спектр феруловой кислоты характеризуется наличием максимумов поглощения при длине волны 236 и 322 нм [2]. Полученный в ходе эксперимента спектр обогащенной фракции имеет основные максимумы поглощения при 244нм, а также в интервалах длин волн 328-360 нм и 376-388 нм. Наличие подобных уширенных пиков поглощения в интервалах длин волн объясняется присутствием примесных соединений фенольной природы в обогащенной фракции, что связано с неполной хроматографической очисткой ФК. При сравнении характеристических пиков поглощения обогащенной фракции ФК с литературными данными видно, что в экспериментально полученном спектре присутствует батохромный сдвиг, значение которого для первого пика – 8 нм, для второго пика – 6 нм. Наличие такого смещения объясняется двумя причинами: взаимодействием ФК с примесными фенольными соединениями и сильной сольватирующей способностью растворителя. В целом, полученный УФ-спектр при расшифровке соответствует литературным данным и позволяет установить наличие ФК в обогащенной фракции.

Таким образом, в ходе работы был получен и охарактеризован УФ-спектр обогащенной фракции, выделенной из кожуры корнеплодов свеклы. Расшифровка спектра позволила подтвердить присутствие в ней феруловой кислоты. Данный метод может служить в дальнейшем основой для качественного анализа ФК в обогащенных фракциях и экстрактах кожуры корнеплодов свеклы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шемет, С.Н. Применение гель-хроматографии для выделения феруловой кислоты из растительного материала / С.Н. Шемет, Е.В. Мороз, Н.В. Брушко, О.В. Стасевич // Материалы докладов 65-й студенческой научно-технической конференции факультета «Технологии органических веществ»– Минск, 2014. – С. 7-10.

2. Жукова, О.Л. Изучение фенольного состава подземных органов сабельника болотного / О.Л. Жукова, А.А. Абрамов, Т.Д. Даргаева, А.А. Маркарян // Вестник Московского университета, серия 2: Химия - № 5. – Москва, 2006. – С. 112-119.

УДК 664:539 Студ. А.О. Шулико К.Ю. Войтенко,

магистр. В.Н. Клинцевич

Науч. рук. доц. А.К. Гармаза (кафедра безопасности жизнедеятельности, БГТУ),

доц. Е.А. Флюрик (кафедра биотехнологии и биоэкологии, БГТУ)