The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования является интегрированная система для устойчивой рекуперации энергии из биомассы Escherichia coli посредством совместного производства молекулярного водорода и биогаз-метана из субстратов на основе послеспиртовой барды и свекольной мелассы.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу объектісі – спирттен кейінгі барда мен қызылша мелассасы негізінде субстраттардан молекулалық сутегі мен биогаз-метанды бірлесіп өндіру арқылы Escherichia coli биомассасынан тұрақты энергияны қалпына келтірудің интеграцияланған жүйесі.

Aim of work (in Russian) : Повышение устойчивости рекуперации энергии из биомассы Escherichia coli посредством интегрированного биосинтеза водорода темновой ферментацией и продуктов анаэробного сбраживания субстратов на основе сахарной мелассы и послеспиртовой барды

Aim of work (in Kazakh) : Қант мелассасы мен спирттен кейінгі барда негізіндегі субстраттардан қараңғы ферментацияланған сутегіні және анаэробты ашыту өнімдерін интеграцияланған биосинтездеу арқылы Escherichia coli биомассасынан энергия рекуперациялау тұрақтылығын жоғарылату

Методы исследования (на русском) : Если в первом году реализации проекта применялись методы для исследования компонентного состава сырья и промежуточных продуктов биосинтеза молекулярного водорода и показателей субстратов из свекольной мелассы и послеспиртовой барды при темновой ферментации, то во втором году реализации проекта наряду с этими методами также использовались методы для определения эффективных условий синтеза биоводорода из углеводсодержащих отходов с применением темновой ферментации такие как: 1. Центральный композиционный план эксперимента – метод, который позволяет изучать нелинейные эффекты и взаимодействие факторов, а также выявлять оптимальные условия процесса синтеза биоводорода. 2. Дисперсионный анализ (ANOVA) – статистический метод, использованный для оценки влияния различных факторов на результирующие переменные, позволяя выявить значимость каждого из факторов в процессе ферментации. 3. Анализ функции желательности – метод, применяемый для оптимизации процесса ферментации, направленный на определение таких значений факторов, при которых достигается максимальный выход биоводорода и наилучшие технологические параметры.

Методы исследования (на казахском) : Егер жобаны іске асырудың бірінші жылында молекулалық сутекті биосинтездеудегі шикізат пен аралық өнімдерінің құрамдас компоненттерін және қараңғы ферментациялау кезінде қызылша мелассасы мен спирттен кейінгі бардадан жасалған субстраттардың көрсеткіштерін зерттеу әдістері қолданылса, ал жобаны іске асырудың екінші жылында осы әдістермен қатар құрамында көмірсутегі бар қалдықтардан биосутекті синтездеудің тиімді шарттарын анықтау әдістері де қолданылды.: 1. Эксперименттің орталық композициялық жоспары – бұл сызықтық емес әсерлер мен факторлардың өзара әрекеттесуін зерттеуге, сондай-ақ биосутек синтезделуі процесінің оңтайлы жағдайларын анықтауға мүмкіндік беретін әдіс. 2. Дисперсиялық талдау (ANOVA) – алынған айнымалыларға әртүрлі факторлардың әсерін бағалау үшін қолданылатын статистикалық әдіс, ашыту процесінде факторлардың әрқайсысының маңыздылығын анықтауға мүмкіндік береді. 3. Қажеттілік функциясын талдау – биосутектің максималды шығымы мен мейлінше жақсы технологиялық параметрлерге қол жеткізетін факторлардың мәндерін анықтауға бағытталған ферментациялау процесін оңтайландыру үшін қолданылатын әдіс.

Obtained results and novelty (in Russian) : Результаты исследования: - Изучены закономерности взаимосвязи выборочных факторов (продолжительность гидролиза, концентрация и параметры сырья и гидролизующего агента) по биосинтезу молекулярного водорода из субстратов сахарной мелассы, послеспиртовой барды и их смесей с использованием Escherichia coli дикого типа и мутанта. Проведено статистическое планирование экспериментов, разработана математическая модель образования сбраживаемых сахаров при темновой ферментации. - Проведены работы по проверке адекватности данных математической модели с результатами экспериментов по эффективному синтезу молекулярного водорода из субстратов сахарной мелассы, послеспиртовой барды и их смесей. Проведено тестирование, воспроизведение данных математической модели образования сбраживаемых сахаров для биосинтеза молекулярного водорода с использованием Escherichia coli дикого типа и мутанта. - Ликвидированы обнаруженные недостатки и отработаны устойчивые параметры по эффективному биосинтезу молекулярного водорода с использованием Escherichia coli дикого типа и мутанта. Новизна заключается в обосновании устойчивых параметров по эффективному синтезу молекулярного водорода из субстратов сахарной мелассы, послеспиртовой барды и их смесей.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелері: - Escherichia coli жабайы типті және мутант штаммдарын қолдана отырып, қант мелассасы, спирттен кейінгі барда және олардың қоспаларының субстраттарынан молекулалық сутектің биосинтезі бойынша таңдамалы факторлардың (гидролиз ұзақтығы, шикізат пен гидролиздеуші агенттің концентрациясы мен параметрлері) өзара байланысының заңдылықтары зерттелді. Эксперименттерді статистикалық жоспарлау жүргізіліп, қараңғы ферментация кезінде ашытылатын қанттардың түзілуінің математикалық моделі әзірленді. - Қант мелассасы, спирттен кейінгі барда және олардың қоспаларынан молекулалық сутегінің тиімді синтезі бойынша эксперименттердің нәтижелері мен математикалық модель деректерінің сәйкестігін тексеру бойынша жұмыстар жүргізілді. Escherichia coli жабайы типін және мутантын қолданып молекулалық сутегінің биосинтезі үшін ашытылатын қантардың түзілуін сипаттайтын математикалық модель деректерін сынау және қайталау жүргізілді. - Жабайы типті және мутант Escherichia coli көмегімен молекулалық сутекті тиімді биосинтездеу бойынша тұрақты параметрлер әзірленді және табылған кемшіліктер жойылды. Ғылыми жаңалығы ретінде қант мелассасы, спирттен кейінгі барда субстраттарынан және олардың қоспаларынан молекулалық сутекті тиімді синтездеудің тұрақты параметрлері негізделді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработка эффективных систем утилизации углеводсодержащих отходов с получением продуктов с добавленной стоимостью способствует созданию новых производственных мощностей и увеличению числа рабочих мест на действующих перерабатывающих предприятиях, что, в свою очередь, поможет снизить уровень безработицы в регионе. Исследования, направленные на повышение устойчивости процесса рекуперации энергии из биомассы E. сoli через интеграцию темновой ферментации и анаэробного сбраживания, будут способствовать внедрению технологии совместного производства биоводорода и биометана. Кроме того, результаты проекта станут основой для дальнейшего совершенствования и глубокого анализа рассматриваемой интегрированной системы ведущими учеными отрасли.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Көмірсу құрамдас қалдықтарды қайта өңдеп, құны жоғарылатылған өнімдер алу үшін тиімді жүйелерді дамыту жаңа өндірістік инфрақұрылымдардың құрылуына және жұмыс істеп тұрған қайта өңдеу кәсіпорындары базасында жұмыс орындарының көбеюіне ықпал етеді, бұл өз кезегінде өңірдегі жұмыссыздықты төмендетуге оң әсерін тигізеді. E. coli биомассасынан энергияны рекуперациялау тұрақтылығын арттыру жөніндегі зерттеу нәтижелері қараңғы ферментация мен анаэробты ашытуды интеграциялау арқылы биосутек пен биометан өндірісін біріктіру технологиясын енгізуге ықпал етеді. Сонымен қатар, жобаның нәтижелері осы интеграцияланған жүйені саланың жетекші ғалымдары тарапынан одан әрі жетілдіру мен жан-жақты зерттеуге негіз болады.

Level of implementation (in Russian) : В рамках проекта не планируется внедрение технологии на промышленном уровне. Это объясняется тем, что на данный момент темновая ферментация представляет собой технологию, не достигшую коммерческого уровня. Основное ограничение для производства биоводорода в промышленных масштабах заключается в низкой производительности и низком выходе молекулярного водорода. С учетом текущей производительности биоводорода, необходимо разработать интегрированные устойчивые системы для рекуперации энергии. Научно-технические достижения данного исследования будут способствовать развитию технологий биоводорода. Это утверждение обосновано использованием высокоэффективных методов для высвобождения ферментируемых сахаров, а также применением штаммов дикого типа и мутантов бактерий E. coli в процессе темновой ферментации и интеграцией темновой ферментации (DF) с анаэробным сбраживанием (AD).

Level of implementation (in Kazakh) : Жоба аясында технологияны өнеркәсіптік деңгейде енгізу қарастырылмаған. Бұл қараңғы ферментация әдісінің қазіргі кезде коммерциялық деңгейде қолдануға дайын емес технология екендігімен түсіндіріледі. Биосутек өндірісінің өнеркәсіптік ауқымда дамуына негізгі шектеу – төмен өнімділік пен молекулалық сутектің төмен мөлшері болып табылады. Қазіргі биосутек өндірісі деңгейін ескере отырып, энергияны рекуперациялаудың интеграцияланған тұрақты жүйелерін әзірлеу қажет. Бұл зерттеудің ғылыми-техникалық шешімдері биосутек технологиясын дамытуға ықпал етеді. Бұл тұжырым жоғары тиімді әдістерді қолданумен негізделген, яғни ферменттелетін қанттарды бөліп алу үшін ұсынылатын әдістерді және қараңғы ферментация әдісінде E. coli бактерияларының жабайы типті штаммдары мен мутанттарын пайдалануды, сондай-ақ қараңғы ферментацияны (DF) анаэробты ашыту (AD) интеграциялауды қамтиды.

Efficiency (in Russian) : Результаты этого проекта могут не только привести к улучшению социальных, экономических, экологических и научно-технических показателей в регионах, где работают предприятия по производству сахара и спиртовых изделий, но и способствовать подготовке высококвалифицированных специалистов в этой отрасли.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның нәтижелері қант және спирт өнімдерін өндіретін кәсіпорындар жұмыс істейтін өңірлерде әлеуметтік, экономикалық, экологиялық және ғылыми-техникалық көрсеткіштердің жақсаруына әкеліп қана қоймай, осы салада жоғары білікті мамандарды даярлауға ықпал етеді.

Field of application (in Russian) : Научно-технические решения проекта могут применяться в исследованиях по масштабированию и в последующем коммерциализации технологии по интегрированному производству молекулярного водорода и биогаз-метана.

Field of application (in Kazakh) : Жобаның ғылыми-техникалық шешімдері молекулалық сутегі мен биогаз-метанды интеграцияланған өндіру технологиясын кеңейту және кейіннен коммерцияландыру бойынша зерттеулерде қолданыла алады.