Оцінка ефективності використання поліплоїдних ліній міскатусу як сировини для виробництва біоетанолу

  • Р. Я. Блюм
  • О. В. Мельничук
  • С. П. Ожерєдов
  • Д. Б. Рахметов
  • Я. Б. Блюм
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v29.1399

Анотація

Мета. Основною метою дослідження була оцінка теоретичного виходу біоетанолу з одиниці площі гексаплоїдного міскантусу гігантського (Miscanthus х giganteus) та порівняння цих показників із вихідною триплоїдною формою та з іншими біоетанольними культурами. Методи. Створено ряд математичних функцій, що описують динаміку врожайності, та формул, використаних для обрахунку теоретичного виходу біоетанолу. Результати. Визначено потенційний вихід біоетанолу з різних ліній поліплоїдного міскантусу. Найбільш продуктивними за виходом етанолу виявилися поліплоїдні лінії 108 та 202, потенційний вихід етанолу з яких перевищує показники контролю (6451 л/га) на 10,7 % та 14,2% відповідно та може становити 7144 л/га та 7684 л/га. Висновки. Встановлено, що найбільш продуктивні лінії поліплоїдного міскантусу (108 та 202) є конкурентоспроможною целюлозною сировиною для одержання біоетанолу другого покоління в умовах України, однак поступається цукровому сорго за умови одержання з останнього етанолу як першого, так і другого покоління.

Ключові слова: Miscanthus, біоенергетичні культури, біоетанол другого покоління, біопаливо, міскантус гігантський, поліплоїдія.

Посилання

Brosse N., Dufour A., Meng X., Sun Q., Ragauskas A. Miscanthus: a fast- growing crop for biofuels and chemicals production. Biofuels, Bioprod. Bioref. 2012. Vol. 6. P. 580–598. doi: 10.1002/bbb.1353.

Dubis B., Jankowski K.J., Załuski D., Bórawski P., Szempliński W. Biomass production and energy balance of Miscanthus over a period of 11 years: A case study in a large-scale farm in Poland. Glob. Change Biol. Bioenergy. 2019. Vol. 11. P. 1187–1201. doi: 10.1111/gcbb.12625.

Weijde T., Kamei C.L.A., Torres A.F., Vermerris W., Dolstra O., Visser R.G., Trindade L.M. The potential of C4 grasses for cellulosic biofuel production. Front. Plant Sci. 2013. Vol. 4. P. 107. doi: 10.3389/fpls.2013.00107.

Chramiec-Glabik A., Grabowska-Joashimiak A., Sliwinska E., Legutko J., Kula A. Cytogenetic analysis of Miscanthus × gi-ganteus and its parent forms. Caryologia. 2012. Vol. 65. P. 234–242. doi: 10.1080/00087114.2012.740192.

Zhang K., Wang, X, Cheng, F. Plant polyploidy: origin, evolution, and its influence on crop domestication. Hortic. Plant J. 2019. Vol. 5 (6). P. 231–239. doi: 10.1016/j.hpj.2019.11.003.

Chae W.B., Hong S.J., Gifford J.M., Rayburn A.L., Widholm J.M., Juv Ik J.A. Synthetic polyploid production of Miscanthus sacchariflorus, Miscanthus sinensis, and Miscanthus x giganteus. Glob. Change Biol. Bioenergy. 2013. Vol. 5. P. 338–350. doi: 10.1111/j.1757-1707.2012.01206.x.

Melnychuk O.V., Ozheredov S., Rakhmetov D.B., Shysha O.O., Rakhmetova S.O., Yemets A.I., Blume Y.B. Induction of polyploidy in giant Miscanthus (Miscanthus × giganteus Greef Et Deu.). Proc. Latv. Acad. Sci. B Nat. exact. appl. sci. 2020. Vol. 74 (3). P. 206–214. doi: 10.2478/prolas-2020-0032.

Scagline-Mellor S., Griggs T., Skousen J., Wolfrum E., Holásková I. Switchgrass and giant miscanthus biomass and theoretical ethanol production from reclaimed mine lands. Bioenerg. Res. 2018. Vol. 11. P. 562–573. doi: 10.1007/s12155-018-9915-2.

Rakhmetova S.O., Vergun O.M., Blume R.Y., Bondarchuk O.P., Shymanska O.V., Tsygankov S.P., Yemets A.I., Blume Ya.B., Rakhmetov D.B. Ethanol production potential of sweet sorghum in North and Central Ukraine. Open Agric. J. 2020. Vol. 14. P. 321–338. doi: 10.2174/1874331502014010321.

Guo H., Zhao Y., Chen X., Shao Q., Qin W. Pretreatment of Miscanthus with biomass-degrading bacteria for increasing delignification and enzymatic hydrolysability. Microb. Biotechnol. 2019. Vol. 12 (4). P. 787–798. doi: 10.1111/1751-7915.13430.

Anderson E., Arundale R., Maughan M., Oladeinde A., Wycislo A., Voigt T. Growth and agronomy of Miscanthus x giganteus for biomass production. Biofuels. 2011. Vol. 2 (1). P. 71–87. doi: 10.4155/bfs.10.80.

Baibakova O.V., Skiba E.A., Budaeva V.V., Gismatulina Yu.A., Sakovich G.V. Producing bioethanol from Miscanthus: Ex-perience of primary scale-up. Catal. Ind. 2020. Vol. 12. P. 155–161. doi: 10.1134/S2070050420020038.

Lee W.-C., Kuan W.-C. Miscanthus as cellulosic biomass for bioethanol production. Biotechnol. J. 2015. Vol. 10. P. 840–854. doi: 10.1002/biot.201400704.

Rakhmetovа S.O., Vergun O.M., Kulyk M.I., Blume R.Y., Bondarchuk O.P., Blume Y.B., Rakhmetov D.B. Efficiency of switchgrass (Panicum virgatum L.) cultivation in the Ukrainian forest-steppe zone and development of its new lines. Open. Agric. J. 2020. Vol. 14. P. 273–289. doi: 10.2174/1874331502014010273.

Yemets A.I., Blume R.Y., Rakhmetov D.B., Blume Y.B. Finger millet as a sustainable feedstock for bioethanol production. Open. Agric. J. 2020. Vol. 14. P. 257–272. doi: 10.2174/1874331502014010257.