| Popis: |
Потороко Ирина Юрьевна, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Пищевые и биотехнологии», Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск), potorokoii@susu.ru Цирульниченко Лина Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Пищевые и биотехнологии», Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск), tcirulnichenkola@susu.ru Попова Наталия Викторовна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Пищевые и биотехнологии», Южно-Уральский государственный университет (г. Челябинск), nvpopova@susu.ru Венката Мохан С., старший научный сотрудник и научный сотрудник по инновациям DBT-Tata, Академия научных и инновационных исследований (AcSIR); Лаборатория биоинженерии и экологических наук, Департамент энергетики и экологической инженерии, CSIR – Индийский институт химической технологии (CSIR-IICT) (г. Хайдарабад, Индия), svmohan@iict.res.in Irina Yu. Potoroko, Doctor of Sciences (Engineering), Professor of the Department of Food Technology and Biotechnology, South Ural State University, Chelyabinsk, irina_potoroko@mail.ru Lina A. Tcirulnichenko, Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor of the Department of Food Technology and Biotechnology, South Ural State University (Chelyabinsk), tcirulnichenkola@susu.ru Natalia V. Popova, Candidate of Sciences (Engineering), Associate Professor of the Department of Food and Biotechnology, South Ural State University, Chelyabinsk, nvpopova@susu.ru S. Venkata Mohan, Senior Principal Scientist and DBT-Tata Innovation Fellow Professor, Academy of Scientific & Innovative Research (AcSIR); Bioengineering and Environmental Sciences Lab, Department of Energy and Environmental Engineering, CSIR – Indian Institute of Chemical Technology (CSIR-IICT) (Hyderabad, India), svmohan@iict.res.in В статье проанализированы основные подходы получения альтернативных источников энергии, способных заменить углеводородное топливо. Обзор сфокусирован на деструкции пищевых отходов и возможных методах их переработки. Пищевые отходы определены как возобновляемый ресурс, обладающий огромным энергетическим, химическим и материальным потенциалом из-за присутствия в них органических функциональных веществ. Авторами представлена доказательная база применимости пищевых отходов, а также сточных вод предприятий пищевых производств для получения биотоплива. В статье рассмотрены методы пиролиза, анаэробной ферментации и технология сжижения газов Фишера–Тропша. Процессы биоконверсии пищевых отходов представлены как наиболее перспективные. Однако для извлечения максимального количества редуцирующих сахаров из пищевых отходов необходимо подвергнуть их предварительной обработке, которая может проводиться либо индивидуально с помощью физических, химических, физико-химических, биологических и ферментативных методов, либо в сочетании этих технологий. Среди новейших подходов к производству биоэлектроэнергии из биомассы с использованием бактерий в статье приведен обзор технологии микробных топливных элементов (биокатализ). Прирост энергии микроорганизмами происходит за счет окисления донор-электронов и восстановления акцептор-электронов. Изменение условий акцептора электронов создает возможности использования энергии. Это гибридная биоэлектрохимическая система преобразует химическую энергию, хранящуюся в биоразлагаемых отходах в электрическую энергию через окислительно- восстановительные реакции, с помощью микроорганизмов, выступающих в качестве биокатализаторов. Таким образом, авторами приведен обзор современных достижений в области эффективного использования пищевых отходов для создания продуктов с добавленной стоимостью, которые позволят обеспечить устойчивость продовольственных систем и станут инструментом для решения глобальной проблемы сохранения ископаемых ресурсов и минимизации экологических рисков для биосферы планеты. The article highlights the main approaches to obtaining alternative energy sources that can replace hydrocarbon fuel. The review focuses on food waste degradation and possible recycling methods. Food waste is defined as a renewable resource with enormous energy, chemical and material potential due to the presence of organic functional substances in them. The authors presented the evidence base for the applicability of food waste, as well as wastewater from food production enterprises for biofuel production. The article discusses the methods of pyrolysis, anaerobic fermentation and the technology of liquefaction of Fischer–Tropsch gases. The processes of bioconversion of food waste are presented as the most promising. However, in order to extract the maximum amount of reducing sugars from food waste, it is necessary to pre-process them, which canbe carried out either individually using physical, chemical, physicochemical, biological and enzymatic methods, or in a combination of these strategies. Among the latest approach to the produc- tion of bioelectricity from biomass using bacteria, the article provides an overview of the technology of microbial fuel cells (biocatalysis). An increase in energy by microorganisms occurs due to the oxidation of donor electrons and reduction of acceptor electrons. Changing the conditions of the electron acceptor creates the ability to use energy. This hybrid bioelectrochemical system converts chemical energy stored in biodegradable waste into electrical energy through redox reactions using microorganisms acting as biocatalysts. Thus, the authors provided an overview of modern achievements in the efficient use of food waste to create value-added products that will ensure the sustainability of food systems and become a tool for solving the global problem of preserving fossil resources and minimizing environmental risks for the planet's biosphere. |
