يصادف الخامس عشر من نوفمبر اليوم العالمي لإعادة التدوير. يرتبط علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية ارتباطًا وثيقًا بهذا التاريخ التذكاري. فقد اكتشفوا طريقةً فعّالة للاستفادة من حبوب القمح المُهملة. يُمكن استخدام الإيثانول الحيوي، المُنتَج من هذه المادة الخام في مختبر الجامعة، في الأغراض الصناعية والطبية، وحتى الغذائية بعد تقطيره بعناية.
في السنوات الأخيرة، دأب مزارعو جنوب الأورال على البحث عن طرق جديدة لمعالجة الحبوب بكفاءة. فنظرًا لغزارة الأمطار، تنبت الحبوب مباشرة في السنبلة، مما يجعلها غير صالحة للاستهلاك كعلف للحيوانات والدواجن. وفي إطار بحثهم عن طرق لمعالجة الحبوب غير القابلة للتسويق واستخراج منتجات ثانوية مفيدة منها، اختبر علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية تقنياتٍ لإنتاج الإيثانول الحيوي من القمح المُنبت.
قبل تحويل القمح التالف إلى إيثانول حيوي، يجب أن يخضع لمرحلة تطهير أولية. والحقيقة هي أنه عندما تنبت الحبوب على الجذر، تُهيأ ظروف غذائية مواتية في السنبلة لتنشيط فطريات العفن السامة. لتعطيل السموم في الحبوب، يستخدم علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية معالجة البلازما الباردة، والتي تتضمن وضع الحبوب المصابة بالعفن في حقل من الغاز منخفض التأين. ثم يتبعون العمليات التكنولوجية الشائعة في إنتاج التخمير (التخمير، التخمير بدون اكسجين، التقطير).
«يوضح أرتيم مالينين، الأستاذ المساعد في قسم الأغذية والتكنولوجيا الحيوية بجامعة جنوب الأورال الحكومية: استخدمنا تقنيتين لإنتاج الإيثانول الحيوي: التخمير باستخدام إنزيمات متخصصة، والتخمير باستخدام الخميرة. كما استخدمنا الموجات فوق الصوتية لتسريع التفاعل وزيادة إنتاج الإيثانول. وجدنا أن الطريقة الأولى لإنتاج الإيثانول الحيوي من القمح المنبت - بإضافة الإنزيمات أثناء المعالجة بالموجات فوق الصوتية - تُنتج إيثانولًا عالي الجودة. علاوة على ذلك، ساعدت الإنزيمات في تقصير مدة عملية التخمير من 7 إلى 3 أيام».
لتقييم تركيبة الكحول، استخدم العلماء طريقة التلألؤ الطيفي. أتاحت هذه الطريقة للباحثين تحديد وجود شوائب في الإيثانول الناتج. بناءً على كمية وتنوع هذه المكونات، تُصنف الكحولات لأغراض مختلفة: صناعية، وطبية، وغذائية - مع قدرة التقطير على إنتاج سائل بأي درجة نقاء. وقد لوحظ أنه بعد التقطير الأول (بفضل المعالجة الأولية بالموجات فوق الصوتية للخليط)، فإن نسبة الكحول في السائل الناتج هي رقم قياسي يبلغ 59%، مقارنة بالرقم القياسي 40%.
تكمن خصوصية تقنية إنتاج الإيثانول الحيوي من القمح المُهمَل في استخدام علماء تشيليابينسك للموجات فوق الصوتية، وهي طريقة نادرة الاستخدام في إنتاج الإيثانول في
روسيا، وتُستخدم لأول مرة على الحبوب المُهمَلة. ويسعى باحثون في جامعة جنوب الأورال الحكومية حاليًا إلى إيجاد نظام مثالي لمعالجة الحبوب بالموجات فوق الصوتية، مما يؤثر بشكل مباشر على جودة وحجم ونسبة الكحول الإيثيلي في السائل الناتج.
بالإضافة إلى ذلك، يسعى علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية نحو المستقبل: فهم يعتزمون استخدام الحبوب المُنبتة كمواد خام لإنتاج الوقود الحيوي، والذي يُوفر، كمصدر طاقة بديل، مزايا بيئية واقتصادية كبيرة.