ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В традиционных ферментациях, обычно осуществляемых в технической микробиоло­гии, в качестве источника углерода среды чаще всего используют мелассу, крахмал, от­руби, сахарозу, глюкозу, кислотные гидроли — заты древесины. В последнее десятилетие спи­сок этих соединений значительно пополнился за счет парафинов нефти, этанола, метанола и уксусной кислоты. Чрезвычайно перспектив­ным представляется превращение в кормовые средства обогащенной белком растительной биомассы и различных ее отходов.

Из целлюлозосодержащих отходов непос­редственно может быть получен этанол после обработки их целлюлолитическими фермента­ми с последующим сбраживанием гексоз дрожжами.

Значение целлюлозы как наиболее распро­страненного и возобновляемого источника энергии осознается все в большей степени. Это является следствием двух глобальных проблем — энергетического кризиса и загряз­нения окружающей среды. Так, в США 1,5 биллиона долларов ежегодно затрачивается на сбор и уничтожение отходов. Целлюлоза заключает в себе огромный энергетический по­тенциал. Предполагается, что если сельскохо­зяйственное производство в мире станет пол­ностью покрывать пищевые потребности чело­вечества, то целлюлозосодержащие отходы сельского хозяйства смогут заменить нефть в качестве источника энергии. С точки зрения возврата затраченной (солнечной) энергии, по мнению зарубежных специалистов, наиболее выгодной культурой является сахарный трост­ник.

Как промышленный источник сырья на первом месте стоят лесные отходы, а разнооб­разные сельскохозяйственные отходы — на втором. Общая черта как первых, так и вто­рых — почти нулевая стоимость в месте по­лучения и высокая стоимость сбора и хра­нения.

Ферментативный гидролиз целлюлозы поз­воляет получить свободный от примесей и до­ступный по цене источник углерода для про­ведения различных ферментаций, поскольку глюкоза — источник углерода, используемый большинством микроорганизмов. Перспектив­ными источниками целлюлозы являются пуль­па, стоки бумажных фабрик, отходы пищевой промышленности.

Иногда тот или иной процесс биоконверсии целлюлозосодержащих отходов в ценные пи­щевые или кормовые продукты, топливо имеет большое значение, возможен, но в настоящее время экономически нецелесообразен главным образом из-за больших энергозатрат. В этих случаях альтернативой является использова­ние энергии ветра, гидроэлектроэнергии и сол­нечной энергии. Производство белка однокле­точных может стать экономически выгодным если будет найден дешевый способ его пред­варительной обработки.

Биоконверсия растительных отходов тре­бует больших объемов реакторов для получе­ния соответствующего выхода продукта. Важ­ным моментом в этой связи служат сбор и транспортировка растительной биомассы. За­траты на процесс биоконверсии определяются потребностями энергии, доступностью (лока­лизация) растительного сырья и объемом про­изводства.

В настоящее время еще нет микробиоло­гического производства, которое было бы ос­новано на ферментативном гидролизе целлю­лозы. В этой связи представляет интерес эк­сперимент фирмы Gulf Oil, которая в течение года эксплуатировала пилотную установку по производству этанола (1 т/день) на основе энзиматического гидролиза опилок, пульпы, городских отходов. Возможная цена этанола, полученного в этом процессе, составляла 1,75 против 1,5—1,8 долларов в час в случае при­менения кислотного гидролиза. Эти и другие результаты показывают, что процессы полу­чения этанола на основе ферментативного гидролиза целлюлозы в принципе доведены до уровня их практической реализации.

Исследования в области микробиоконвер — сии лигноцеллюлозных субстратов за послед­ние годы свидетельствуют об эффективном превращении с помощью микроорганизмов целлюлозы сельскохозяйственных, промыш­ленных и городских отходов в биогаз, этанол, легкоусвояемые сахара и белок либо путем прямой ферментации, либо на основе исполь­зования этанола или гидролизатов целлюлозы.

Несмотря на достигнутые успехи, нерешенные вопросы еще остаются. Предобработка цел­люлозных субстратов для ферментативного гидролиза и последующего выращивания на таких гидролизатах микроорганизмов может несколько отличаться от предобработки суб­стратов в случае их прямой конверсии в ми­кробную белковую биомассу для кормовых целей. В последнем случае не потеряли своего значения и требуют доработки и экономиче­ского просчета следующие приемы в опреде-j ленном сочетании: размол, набухание, делиг — нификация в щелочах; воздействие темпера-.! туры и давления. Определенного внимания! заслуживает биоделигнификация субстратов с| использованием системы перекись водорода — двухвалентное железо, а также поиск термо-| фильных микроорганизмов, способных расти! на целлюлозе в кислой среде. Обещающим! является совместное культивирование двух| штаммов на целлюлозе.

Мицелиальные грибы как продуценты бел­ковых веществ имеют ряд преимуществ по| сравнению с другими микроорганизмами. Кро­ме различных углеводов, источниками углеро-| да для них может служить этанол и даже ме-1 танол. Преимущества мицелиальных грибові еще более очевидны в случае переработки! целлюлозных и особенно лигноцеллюлозных| субстратов.

Использование сельскохозяйственных и| других целлюлозосодержащих отходов в ка­честве сырья для получения кормового белка! микробного происхождения для нашей страны! более актуально по сравнению с получением! этанола и биогаза, является сложной комп­лексной проблемой, -требующей усилий многих учреждений и ведомств, применения ряда ад­министративных мер. Давно уже назрела пот­ребность создания демонстрационной пилот­ной установки и по комплексной микробиоло­гической переработке целлюлозы в белок и сахар на основе использования целлюлолити — ческой активности микроскопических грибов.