ОПТИМІЗАЦІЯ ВИРОБНИЦТВА ПАЛИВНОГО ЕТАНОЛУ В УКРАЇНІ: ВІДНОВЛЮВАЛЬНІ РЕСУРСИ, ЕФЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ІННОВАЦІЙНИЙ МЕТОД ОБРОБКИ ЛІГНОЦЕЛЮЛОЗНОЇ СИРОВИНИ
DOI:
https://doi.org/10.31073/foodresources2025-25-03Ключові слова:
біомаса, лігноцелюлозна сировина, паливний етанол, делігніфікаціяАнотація
Предмет. Стаття присвячена оцінці стану, перспектив розвитку виробництва паливного етанолу в Україні та технологічних рішень щодо його покращення. Мета. Огляд потенціалу біомаси як відновлювального ресурсу для виробництва паливного етанолу в Україні, оцінка ефективності різних видів сировини та технологій, а також економічної доцільності та екологічних переваг використання паливного етанолу в енергетичному секторі. Методи. При написанні статті використовували аналітичні методи досліджень, а також методи причинно-наслідкового аналізу та логічного узагальнення. Аналізували інформацію з баз даних, включаючи PubMed, CrossRef, Scopus, WoS, Google Scholar, Index Copernicus. Результати. Наразі головними результатами комплексної переробки органічної сировини надалі залишаються енерговмістні продукти – паливний етанол та гідролізний лігнін, які мають енергетичні характеристики, сумірні з викопними видами палива. З наявної в Україні сировини для виробницта паливного етанолу лігноцелюлозна сировина залишається недорогим, поновлюваним та поширеним ресурсом, що не конкурує із продовольчими культурам. Крім того, використання лігноцелюлозної біомаси дозволяє скоротити викиди парникових газів порівняно з викопними паливами – приблизно на 30–85%, залежно від типу сировини. Отримання паливного етанолу з крохмалевмісної, цукровмісної або лігноцелюлозовмісної сировини вимагає застосування різних технологічних стадій, відповідно, собівартість паливного етанолу для кожного виду сировини є різною. У порівнянні з паливним етанолом з цукровмісної та крохмалевмісної сировини, з лігноцелюлозовмісної сировини – є дорожчим. Найбільш енерговитратною в технології отримання паливного етанолу з лігноцелюлозовмісної сировини є стадія попередньої підготовки сировини до гідролізу, оскільки цей процес та процес гідролізу розбавленими кислотами відбувається за високих температури та тиску. Для забезпечення глибокої комплексної переробки рослинної сировини, а також для зменшення загальних витрат запропоновано вдосконалення технології та обладнання, що дозволяє збільшити ступінь конверсії вихідної сировини в основні та побічні продукти. Сфера застосування результатів. Отримані, в ході дослідження результати, можуть бути використані для удосконалення технології виробництва паливного етанолу.
Завантаження
Посилання
Petrović, S. N., Diachuk, O., Podolets, R., Semeniuk, A., Bühler, F., Grandal, R., Boucenna, M., Balyk, O. (2021). Exploring the Long-Term Development of the Ukrainian Energy System. Energies. 14 (22). 7731. https://doi.org/10.3390/en14227731.
IEA Bioenergy. (2021). Global Biomass Supply and Demand. https://www.ieabioenergy.com/wp-content/uploads/2021/09/Global-biomass-supply-and-demand-2021.pdf .
Krausmann, F., Erb, K-H., Gingrich, S., Haberl, H., Bondeau, A., Gaube, V., Lauk, C., Plutzar, C., Searchinger, T. D. (2013). Global human appropriation of net primary production (HANPP). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). 110(10). 4231–4236. https://doi.org/10.1073/pnas.1211349110.
Praktychnyi posibnyk z vykorystannia biomasy v yakosti palyva u munitsypalnomu sektori Ukrainy [A practical guide to the use of biomass as a fuel in the municipal sector of Ukraine] [in Ukrainian] http://dia.dp.gov.ua/wp-content/uploads/2019/04/Посібник-для-представників-АПК-з-використання-біомаси-як-палива-у-муніципальному-секторі.pdf .
Bar-On, Y. M., Phillips, R., Milo, R. The biomass distribution on Earth. PNAS. 2018. 115 (25). 6506-6511. https://doi.org/10.1073/pnas.1711842115.
Top-10 postachalnykiv ukrainskoho bioetanolu na eksport [Top 10 suppliers of Ukrainian bioethanol for export]. https://agroportal.ua/ru/news/novosti-kompanii/top-9-naybilshih-v-ukrajini-eksporteriv-bioetanolu?utm_source=chatgpt.com.
Weshol company website https://www.westnol.com/?utm_source=chatgpt.com.
Zabed, H., Faruq, G., Sahu, J. N., Azirun, M. S., Hashim, R., Boyce, A. N. Bioethanol Production from Fermentable Sugar Juice. The Scientific World Journal. 2014. 1–11. https://doi.org/10.1155/2014/957102.
Pryshliak, V. M., Pryshliak, N. V. (2013). Tekhniko-ekonomichni ta ekolohichni aspekty vyrobnytstva bioetanolu v Ukraini [Technical, economic and environmental aspects of bioethanol production in Ukraine]. Naukovi pratsi Instytutu bioenerhetychnykh kultur i tsukrovykh buriakiv: zb. nauk. prats / In-t bioenerhet. kultur i tsukr. buriakiv, Nats. akad. ahrar. nauk Ukrainy. Kyiv : FOP Korzun D.Iu. 19. 219–226. [in Ukrainian].
Pryshliak, N. V. (2015). Efektyvnist vyrobnytstva biopalyva na pidpryiemstvakh buriakotsukrovoho kompleksu [Efficiency of biofuel production at the enterprises of the beet-sugar complex]. PhD. dissertation, Faculty of Economics and Entrepreneurship, Vinnytskyi natsionalnyi ahrarnyi universytet. Vinnytsia,Ukraine. 187. [in Ukrainian].
Lotysh, A. (2015). Pobichni produkty vyrobnytstva tsukru abo yak zarobyty na alternatyvnykh produktakh [By-products of sugar production or how to make money on alternative products]. Tsukor Ukrainy [Sugar of Ukraine]. 1(109). 31-33.http://ukrsugar.com/uk/post/cukor-ukraini-no1-109.
Kaletnik, H. M., Skoruk, O. P., Branytskyi, Yu. Yu. (2017). Orhanizatsiino-ekonomichni zasady orhanizatsii biopalyvnoho vyrobnytstva u Vinnytskii oblasti na bazi Uladovo-Liulynetskoi DSS. [Organizational and economic principles of organization of biofuel production in Vinnytsia region on the basis of Uladovo-Lyulinetska DSS]. Ekonomika. Finansy. Menedzhment: aktualni pytannia nauky i praktyky [Ekonomika. Finansy. Menedzhment: aktualni pytannia nauky i praktyky]. 5. 7–25. [in Ukrainian]. http://nbuv.gov.ua/UJRN/efmapnp_2017_5_3.
Oliinichuk, S. T., Sosnytskyi, V. V. (2014). Prohresyvni tekhnolohii biopalyva z roslynnoi syrovyny [Advanced technologies of biofuels from plant raw materials]. Prodovolchi resursy [Prodovolchi resursy]. 2. 8–14. (in Ukrainian). http://nbuv.gov.ua/UJRN/pr_2014_2_4.
Sait Derzhavnoi sluzhby statystyky. Realizatsiia promyslovoi produktsii za vydamy za perelikom PRODCOM (Website of the State Statistics Service. Sales of industrial products by types according to the PRODCOM list). http://www.ukrstat.gov.ua.
Nahurskyi, O. A., Malovanyi, M. S., , V. Ya. (2014). Zastosuvannia vidkhodiv buriakotsukrovoho vyrobnytstva dlia vyrobnytstva ekolohichno bezpechnykh kapsulovanykh mineralnykh dobryv [Application of beet-sugar production waste for production of ecologically safe encapsulated mineral fertilizers]. Tsukor Ukrainy [Sugar of Ukraine]. 5. 39–41. [in Ukrainian]. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Cu_2014_5_8.
Saini, J. K., Saini, R. Tewari, L. Lignocellulosic agriculture wastes as biomass feedstocks for second-generation bioethanol production: concepts and recent developments. 3 Biotech 2015. 5. 337–353. https://doi.org/10.1007/s13205-014-0246-5.
Sarkar, N., Ghosh, S. K., Bannerjee, S., Aikat, K. (2012). Bioethanol production from agricultural wastes: An overview. Renewable Energy. 37 (1). 19–27. https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.06.045.
Kaletnik, H. M., Oliinichuk, S. T., Skoruk, O. P. (2012). Ekonomichna efektyvnist vyrobnytstva ta vykorystannia bioetanolu v Ukraini [Economic efficiency of bioethanol production and use in Ukraine]. Collection of scientific papers of the Ukrainian National Academy of Sciences Series: Economic Sciences [Zbirnyk naukovykh prats VNAU Seriia: Ekonomichni nauky]. 1 (56). 3–6. (in Ukrainian). http://econjournal.vsau.org/files/pdfa/491.pdf.
Tutt, M., Kikas, T., Olt, J. (2012). Influence of different pretreatment methods on bioethanol production from wheat straw. Agronomy Research Biosystem Engineering. 1. 269–276 https://agronomy.emu.ee/vol10Spec1/p10s131.pdf.
Cheng, M.-H., Wang, Z., Dien, B. S., Slininger, P. J. W., Singh, V. (2019). Economic Analysis of Cellulosic Ethanol Production from Sugarcane Bagasse Using a Sequential Deacetylation, Hot Water and Disk-Refining Pretreatment. Processes. 7. 642. https://doi.org/10.3390/pr7100642.
Sassner, P., Galbe, M., Zacchi, G. (2008). Techno-economic evaluation of bioethanol production from three different lignocellulosic materials. Biomass & Bioenergy. 32. 422–430. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2007.10.014.
Cheng, M. H., Huang, H., Dien, B. S., Singh, V. (2019). The costs of sugar production from different feedstocks and processing technologies. Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 13. 723–739. https://doi.org/10.1002/bbb.1976.
Halchynska, Yu. M. (2019). Otsinka potentsialu biomasy pobichnoi produktsii silskohospodarskykh kultur v ahrarnomu sektori ekonomiky [Assessment of the biomass potential of crop by-products in the agricultural sector of the economy]. Ekonomika APK [Agriculture and Industrial Complex Economics]. № 5, 15–26. [in Ukrainian]. http://nbuv.gov.ua/UJRN/E_apk_2019_5_5.
Valdivia, M., Galan, J. L., Laffarga, J., Ramos, J. L. Biofuels 2020: Biorefineries based on lignocellulosic materials. Microbial Biotechnology. 2016. 9 (5). 585–94. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12387.
Mikro- i nanourovnevyie protsessyi v tehnologiyah DIVE: Tematicheskiy sbornik statey [Micro- and nanoscale processes in DPIE technologies: Thematic collection of articles] edited by А. А. Dolinskij; Institute of Engineering Thermophysics. Kyiv: Akademperyodyka. 2015, 464 p. [russian].
Obodovich, O. M., Grabova, T. L., Koba, A. R., Gorjachev, O. A. Sovershenstvovanie tehnologii prigotovleniya susla iz krahmalosoderzhaschego syirya v spirtovom proizvodstve s primeneniem metoda diskretno-impulsnogo vvoda energii [ Improvement of the technology of wort preparation from starch-containing raw materials in alcohol production using the method of discrete-pulse energy input]. Promyshlennaja teplotehnika [Industrial Engineering]. 2007, 29 (4), 59–63.
Lymar, A. U. Osoblyvosti dyskretno-impulsnoho vvedennia enerhii pry dysperhuvanni krokhmalevmisnoi syrovyny [Features of discrete-pulse energy input during dispersion of starch-containing raw materials]. Ph.D. dissertation, Institute of Engineering Thermophysics. Kyiv, Ukraine. 2014. [in Ukrainian].
Sablii, L. A., Obodovych, O. M. Sydorenko, V. V., Sheyko, T. V. (2020).Study of wheat straw delignification in a rotary-pulsation apparatus. Acta Periodica Technologica. 51. 103–111. www.tf.uns.ac.rs/download/nauka/publikacije/acta/apteff-51-2020.pdf
Ukrainskyi pohliad na «bioetanol»: istoriia, proekty, perspektyvy [Ukrainian view on "bioethanol": history, projects, prospects] http://www.ukrsugar.com/uk/post/ukrainskij-poglad-na-bioetanol-istoria-proekti-perspektivi.
Naseer, A., Jamshaid, A., Hamid, A., Muhammad, N., Ghauri, M., Iqbal, J., Rafiq, S., Khuram, S., Samad Shah, N. (2019). Lignin and Lignin Based Materials for the Removal of Heavy Metals from Waste Water-An Overview. Zeitschrift für Physikalische Chemie. 233 (3). 315–345. https://doi.org/10.1515/zpch-2018-1209.
Suteu, D., Zaharia, C., Malutan, T. (2012). Biosorbents based on lignin used in biosorption processes from wastewater treatment. A review. In book: Lignin: Properties and Applications in Biotechnology and Bioenergy New York. Nova Science Publishers Inc. 278-305. https://www.academia.edu/31163115/Biosorbents_based_on_lignin_used_in_biosorption_processes_from_wastewater_treatment_A_review.
Asina, F., Brzonova, I., Kozliak, E., Kubatova, A., Ji Y. (2017). Microbial treatment of industrial lignin: Successes, problems and challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 77. 1179–1205. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.098.
Yu, O., Kim, K. H. (2020). Lignin to Materials: A Focused Review on Recent Novel Lignin Applications. Application Science. 10 (13). 4626. https://doi.org/10.3390/app10134626.
Koutinas, A. A., Yianoulis, P., Gravalos, K., Koliopoulos, K. (1981). A processing scheme for industrial ethanol production from straw. Energy Conversion & Management. 21 (2). 131–135. https://doi.org/10.1016/0196-8904(81)90034-0.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори залишаються повноправними власниками своїх робіт без будь-яких обмежень. Редакція отримує лише невиключне право на оприлюднення, розповсюдження та індексацію матеріалів.
Журнал суворо дотримується етичних норм і запобігає плагіату для захисту інтелектуальної власності.
Публікації у збірнику здійснюються на умовах міжнародної ліцензії Creative Commons CC BY-NC-ND 4.0.
Згідно з цією ліцензією, користувачі мають право вільно копіювати та розповсюджувати матеріали (у будь-якому форматі чи на будь-яких носіях) для навчання та наукових досліджень. При цьому обов’язковим є дотримання таких вимог:
- Атрибуція: належне посилання на авторів, першоджерело та саму ліцензію.
- Некомерційність: заборона використання матеріалів з метою отримання прибутку.
- Без похідних творів: забороняється поширення змінених або перероблених версій оригінального тексту.
Збірник підтримує право авторів на самоархівування всіх версій статей (препринтів, постпринтів або опублікованих версій) в інституційних чи персональних репозитаріях. Доступ до таких матеріалів може бути відкритий негайно, за умови належної атрибуції статті у збірнику «Продовольчі ресурси» та дотримання умов ліцензії CC BY-NC-ND 4.0.
ISSN
ISSN 




