В ближайшие пять лет ожидается значительный рост спроса на бурбон в штате Кентукки, в то время как поголовье крупного рогатого скота достигло самого низкого уровня с 1951 года. Эти два обстоятельства могут стать основой для создания нового источника биотоплива, который может изменить подход к использованию отходов производства бурбона.
В процессе дистилляции бурбона у производителей остаётся вещество, известное как барда. Эта густая масса, состоящая из зёрен, использованных для кормления дрожжей, а также из мёртвых дрожжевых клеток и других продуктов брожения, представляет собой ценный источник белка и обычно используется для кормления крупного рогатого скота и других животных. Только в Кентукки в 2020 году было произведено 127,2 миллиона галлонов бурбона, и на каждый галлон спиртного приходится в 10 раз больше барды.
Хотя повторное использование барды в качестве корма для животных помогает сократить количество отходов в процессе дистилляции, транспортировка этого материала может привести к значительным выбросам углекислого газа. Иногда барду обрабатывают, чтобы удалить твёрдые частицы из жидкости, и дополнительно очищают, превращая её в так называемый сироп, который может улучшить качество существующего сырья. Однако даже при том, что этот сироп более экологичен при транспортировке, его производство является энергозатратным процессом, и многие небольшие винокурни, составляющие 60% от общего числа в Кентукки, просто не имеют возможности осуществлять эту процедуру.
Кроме того, согласно отчёту Министерства сельского хозяйства США, поголовье крупного рогатого скота в стране находится на самом низком уровне с 1951 года, что делает использование барды в качестве корма всё менее выгодным для винокурен.
В поисках более рационального решения для утилизации отходов производства исследователи из Института спиртных напитков Джеймса Б. Бима в Кентукки предложили идею преобразования барды в природный газ — метан.
Поскольку бурбонская барда состоит из «закваски» — смеси зёрен, включающей кукурузу, ячмень, рожь и пшеницу, — они провели серию экспериментов, чтобы изучить, как различные комбинации этих зёрен будут реагировать на анаэробные бактерии. Было обнаружено, что закваски с более высоким содержанием ржи приводят к меньшему образованию метана, в то время как смеси с большим содержанием кукурузы — к большему.
Метан, попадающий в атмосферу, считается одним из основных источников глобального потепления. Однако при сжигании он горит чище, чем уголь, и покидает атмосферу быстрее, чем углекислый газ. Поэтому его часто используют в качестве «более чистого» источника топлива. Превращение барды в газ позволяет использовать его для питания винокуренных заводов, заправки грузовиков, обогрева домов или выработки электроэнергии.
«Это исследование показывает, что винокурни могут не только снизить экологическую нагрузку, связанную с избыточными остаточными продуктами, но и создать замкнутую систему, в которой отходы превращаются в топливо», — говорит Тайлер Барзи, руководитель группы и доцент кафедры биосистем и сельскохозяйственной инженерии в JBBI. «Это локальное решение, которое может сделать Кентукки лидером как в производстве бурбона, так и в использовании возобновляемых источников энергии».
Исследование, проведённое Барзи и его командой, было опубликовано в Journal of Environmental Management.
Источники: Университет Кентукки, Newatlas
