Учебно-методическое пособие Ростов-на-Дону 2019

5.5. Спиртовая ферментация (брожение) 
Спиртовая ферментация это процесс получения этилового или метилового 
спирта, который затем может быть использован в качестве моторного топлива. 
Метиловый спирт (метанол) это продукт ферментации, получаемый в процессе 
каталитической реакции между Н
2
и СО при температуре 330 °С и давлении 15 
МПа. Исходные газы для процесса ферментации (Н
2
и СО) могут быть получены в 
результате при газификации биомассы. Метанол можно использовать в качестве 
моторного топлива (теплота сгорания 23 МДж/кг) для замены бензина. 
Этиловый спирт (этанол С
2
Н
5
ОН) в естественных условиях вырабатывается
микроорганизмами, например, дрожжи вида Saccharomyces cere-visiae в кислой 

---

85 
среде (рН от 4 до 5) из сахаров. Процесс спиртовой ферментации широко 
используется для получения питьевого спирта. Используемые в процессе
ферментации микроорганизмы погибают при концентрации спирта более 10 %, 
поэтому для получения концентрированного продукта применяют перегонку 
(дистилляции) или фракционирование. После перегонки получается смесь 
этилового спирта и воды, в которой содержание спирта равно 95 %. Для 
производства этанола можно использовать различное растительное сырье: 
сахарный тростник, сахарную свеклу, растительный крахмал и даже целлюлозу. 
Наиболее простым является процесс получения этанола из сахарного 
тростника. Обычно из сока сахарного тростника получают промышленную 
сахарозу, а оставшуюся патоку, содержащую около 55 % сахаров, подвергают
спиртовой ферментации. Переработка патоки на спирт экономически выгодна, 
особенно при использовании отжатого тростника в качестве топлива. При 
использовании сахарной свеклы вначале получают сахар, затем подвергают
его сбраживанию. Процесс ферментации становится более сложным и дорогим, 
т.к. сжигание отходов свеклы не позволяет получить необходимого количества 
теплоты. Растительный крахмал, получаемый, например, из злаковых культур или 
маниоки, также можно подвергнуть гидролизу для получения сахара. Разрушить 
углеродные связи в крахмале можно ферментами солода, содержащегося в 
некоторых культурах, например в ячмене, или ферментами подходящих грибков, 
а также при обработке его сильными кислотами (рН не более 1,5) при давлении 
0,2 МПа, но выход сахаров при этом снижается, а сам процесс по сравнению со 
сбраживанием удорожается. Образующийся в процессе сбраживания вторичный 
продукт (отходы) пригоден для использования в качестве корма для крупного 
рогатого скота и как удобрения. 
Особенностью получения спирта из целлюлозы является то, что связи 
молекул глюкозы в целлюлозе поддаются гидролизу значительно труднее, чем у 
растительного крахмала. Это объясняется тем, что целлюлоза тесно связана с 
лигнином, препятствующим ее гидролизу до сахаров. Возможен гидролиз 
целлюлозы в кислой среде, однако этот процесс сложен и требует подвода 
энергии. Гидролиз удешевляется и становится менее энергоемким при 
использовании грибков, однако и в этом случае процесс идет очень медленно. В
промышленном производстве обычно используется измельченная древесина или 
макулатура. Механическое измельчение древесины довольно трудоемкая и 
дорогая операция, потребляющая много электроэнергии на привод дробилок и 
валков. 
Использование этанола в качестве моторного топлива имеет неплохие 
перспективы. Можно использовать непосредственно 95%-й этанол, но при этом 
необходима доработка топливной системы бензинового двигателя. Поэтому чаще 
используют смесь бензина с обезвоженным этанолом (20 % по объему) (газохол) 
в обычных бензиновых двигателях. Газохол в настоящее время широко 
используется топливо в Бразилии (этанол получают из сахарного тростника и 
маниоки), а также в США (этанол из кукурузы). Превосходные свойства этанола 
как горючего обеспечивают двигателям 20 %-е увеличение мощности по 
сравнению с чистым бензином. Массовая плотность и теплотворная способность 

---

86 
этанола ниже, чем бензина, соответственно теплота сгорания (24 МДж/м ) на 40 % 
ниже, чем бензина (39 МДж/м ). Однако более полное сгорание этанола 
компенсирует уменьшение теплотворной способности. Опыт подтверждает, что 
автомобильные двигатели потребляют примерно одинаковое количество газохола 
и бензина. Применение этанола позволяет исключить использование добавок из 
тетраэтилсвинца, загрязняющих окружающую среду. Стоимость этанола сильно 
зависит от используемого сырья и наличия преференций, устанавливаемых для 
альтернативных видов топлива. Чрезвычайно важна политика правительств в этой 
области. Обычно при благоприятных обстоятельствах цена этанола в качестве 
топлива может быть сравнима с ценой бензина.