Разработка химических и биохимических решений для сокращения углеродного следа и восстановления экосистем через переработку отходов (на английском языке & перевод)

PDF файл (Скачать)

МРНТИ 34.35.51
N2-2025
https://doi.org/10.53939/1560-5655_2025_2_9

Жубанова А.А., Нусипов Д.А., Каменов Б.К., Кожахметова М.Х., Аймагамбетов А., Арыстанбекулы Б., Сиангронг Л.

Аннотация. В статье представлен обзор современных подходов к переработке аграрных и техногенных отходов, направленных на сокращение углеродного следа и восстановление экосистем. Основное внимание уделено химическим и биохимическим решениям, таким как производство биоугля, биогаза и оптимизация процессов пиролиза. Особый акцент сделан на использовании биоугля для адсорбционной очистки промышленных стоков, что способствует снижению загрязнений и рациональному использованию ресурсов. Рассматриваются перспективы повышения доли возобновляемой энергии в энергетическом балансе Казахстана и уменьшения зависимости от ископаемых видов топлива. Ожидаемые результаты исследований включают разработку сертифицированной продукции, патентование инновационных технологий и их внедрение в производственные процессы. Также подчеркивается значимость подготовки высококвалифицированных специалистов и публикации научных статей, что способствует научно-техническому развитию. Статья демонстрирует вклад в продвижение экологически устойчивых технологий, отвечающих глобальным вызовам изменения климата.
Ключевые слова: микроорганизмы, сорбция, пиролиз, биоконверсия, брикет, биотоплив.

Список литературы / References
1 Schiffer H.W., WEC energy policy scenarios to 2050. Energy Policy, 2008. 36(7): p. 2464-2470.
2 Kashyap D.R., Dadhich K.S., and Sharma S.K. Biomethanation under
psychrophilic conditions: a review. Bioresource Technology, 2003. 87(2): p. 147- 153.
3 Iea I. International energy agency. key world energy statistics. Key World Energy Statistics, 2015.
4 Pachauri R. K. and A. Reisinger. IPCC fourth assessment report. IPCC, Geneva, 2007. 2007: p. 044023.
5 Chen L., et al. Strategies to achieve a carbon neutral society: a review. Environmental Chemistry Letters,
2022. 20(4): p. 2277-2310.
6 Oehlmann J., Schulte-Oehlmann U., Kloas W., Jagnytsch O., Lutz I., Kusk K.O.,
Wollenberger L., Santos E.M., Paull G.C., Van Look KJ.W., Tyler C.R. 2009. A
critical analysis of the biological impacts of plasticizers on wildlife. Philos. Trans.
R. Soc. London 364, 2047–2062. https://doi.org/10.1098/rstb.2008.0242.
7 Pan D., Su F., Liu C., Guo Z., 2020. Research progress for plastic waste
management and manufacture of value-added products. Adv. Compos. Hybrid
Mater. 3, 443–461. https://doi.org/10.1007/s42114-020-00190-0.
8 Sims REH and Bassam N.E., Chapter 1 - Biomass and Resources, in Bioenergy
Options for a Cleaner Environment, REH Sims, Editor. 2004, Elsevier: Oxford. p. 1-28.
9 Nowak J., et al., Composite structure of wood cells in petrified wood. Materials
Science and Engineering: C, 2005. 25(2): p. 119-130.
10 Parawira W., et al., Energy production from agricultural residues: High methane
yields in pilot-scale two-stage anaerobic digestion. Biomass and Bioenergy, 2008. 32(1): p. 44-50.
11 Tyagi V. K. and S.-L. Lo, Sludge: A waste or renewable source for energy and
resource recovery? Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013. 25: p. 708-728.
12 Cavinato C., et al., Thermophilic anaerobic co-digestion of cattle manure with
agro-wastes and energy crops: Comparison of pilot and full scale experiences.
Bioresource Technology, 2010. 101(2): p. 545-550.
13 Kacprzak A., Krzystek L., and Ledakowicz S., Co-digestion of agricultural and
industrial wastes. 2010. 64(2): p. 127-131.
14 Callaghan F. J., et al., Continuous co-digestion of cattle slurry with fruit and
vegetable wastes and chicken manure. Biomass and Bioenergy, 2002. 22(1): p. 71-77.
15 Muradin M. and Foltynowicz Z. Potential for Producing Biogas from Agricultural
Waste in Rural Plants in Poland. Sustainability, 2014. 6, 5065-5074 DOI: 10.3390/ su6085065.
16 Xia A., Cheng J., Lin R., Lu H., Zhou J., Cen K. Comparison in dark hydrogen
fermentation followed by photo hydrogen fermentation and methanogenesis
between protein and carbohydrate compositions in Nannochloropsis oceanica
biomass. Bioresour. Technol. 2013, 138, 204–213. https://doi.org/10.1016/j.
biortech.2013.03.171.
17 Khan S. Biodegradation of polyester polyurethane by Aspergillus tubingensis /
S. Khan, S. Nadir, ZU Shah [et al.] // Environmental Pollution. – 2017. – Vol. 225.
– P. 469–480
18 Porous carbon materials based on carbon-containing raw materials of
Kazakhstan. Monograph / Kazankapova M.K., Ermagambet B.T., Kasenov B.K.,
Nauryzbaeva A.T., Kasenova Zh.M., Kemelova B.A. - Nur-Sultan: LLP “Institute of
Coal Chemistry and Technology”, 2020. - 323 p.
19 Shuvalov Yu.V. Justification of rational technologies for obtaining fuel and
energy raw materials based on solid combustible carbon-containing waste [Text]
/ Yu.V. Shuvalov, Yu.D. Tarasov, A.N. Nikulin // Mining information and analytical
bulletin. - No. 8. - 2011. - P. 243-247.
20 Marreiro HMP, et al. Empirical Studies on Biomass Briquette Production: A
Literature Review. Energies, 2021. 14, DOI: 10.3390/en14248320.
21 Muazu R.I. and. Stegemann J.A. Effects of operating variables on durability of
fuel briquettes from rice husks and corn cobs. Fuel Processing Technology, 2015.
133: p. 137-145.
22 Kaliyan N. and Morey R.V., Natural binders and solid bridge type binding
mechanisms in briquettes and pellets made from corn stover and switchgrass.
Bioresource Technology, 2010. 101(3): p. 1082-1090.
23 Ververis C., et al., Cellulose, hemicelluloses, lignin and ash content of
some organic materials and their suitability for use as paper pulp supplements.
Bioresource Technology, 2007. 98(2): p. 296-301.
24 Pugach L.I., Serant F.A, Serant D.F. Alternative energy – renewable sources,
use of biomass, thermochemical preparation, environmental safety / Modern
energy technologies. Proceedings of COTES. Issue 1. – Novosibirsk. Publishing
house of NSTU, 2006. – 347 p.
25 Correla J., Toledo J.M., Aznar M. P. Improved the modeling of the kinetics of the
catalytic tar elimination in biomass gasification. Industrial &Engineering Chemistry
Research. 2002; 41:3351-6.
26 Pérez P., Aznar P.M., Caballero M.A., Gil J., Martin J.A., Corella J. Hot gas
cleaning and upgrading with a calcined dolomite located downstream a biomass
fluidized bed gasifier operating with steam-oxygen mixtures. Energy & Fuels.
1997; 11: 1194-203.
27 Dasappa S., Paul P., Mukunda H., Rajan N, Sridhar G. and Sridhar H., Curr.
Sci., 2004, 87, 908–916.

Авторлар туралы мәліметтер
Жұбанова Ажар Ахметқызы – профессор, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ, Алматы қ.,
Қазақстан, azhar_1941@mail.ru
Жұмысқа қосқан үлесі: мақаланың бастапқы идеясын құрастыру
Нусипов Дамир Асанович – «Экология және биоресурстардың тұрақтылығы»
ҒЗИ ғылыми қызметкері, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ, Алматы қ., Қазақстан,
nussipov.damir@mail.com
Жұмысқа қосқан үлесі: микробалдырлар биомассасын пайдаланудың аз
қалдықты технологиясын әзірлеу
Каменов Бекзат Келбетұлы – «Экология және биоресурстардың
тұрақтылығы» ҒЗИ ғылыми қызметкері, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ,
Алматы қ., Қазақстан, kamenov01@bk.ru
Жұмысқа қосқан үлесі: тұрақты фототрофты микроорганизмдерді іріктеу
бойынша зерттеу
Кожахметова Маржан Халидоллаевна – «Экология және биоресурстардың
тұрақтылығы» ҒЗИ ғылыми қызметкері, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ,
Алматы қ., Қазақстан, marzhanur.7@mail.ru
Жұмысқа қосқан үлесі: консорциумның металдар мен органикалық заттарды
сіңіру және сақтау қабілетін зерттеу
Аймагамбетов А.Т. – «Экология және биоресурстардың тұрақтылығы» ҒЗИ
кіші ғылыми қызметкері, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ, Алматы қ., Қазақстан,
anrayalan@gmail.com
Жұмысқа қосқан үлесі: мақала жоспарын құруға көмектесу
Арыстанбекұлы Біржан – «Экология және биоресурстардың тұрақтылығы»
ҒЗИ кіші ғылыми қызметкері, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ, Алматы қ.,
Қазақстан, birzhanarystanbek@gmail.com
Жұмысқа қосқан үлесі: мақала жоспарын құруға көмектесу
Сиангронг Лю – Екінші Деңгейлі Профессор, Phd Ғылыми Жетекшісі,
Сиань Ғылым Және Технологиялар Университетінің Көмір Биотрансформациясы
Зертханасының Директоры, Сиань қ., Қытай, liuxiangrongxk@163.com
Жұмысқа қосқан үлесі: мақала жазу жоспарын бөлу және жазу

Сведения об авторах
Жубанова Ажар Ахметкызы – профессор, НИИ «Экология и устойчивость
биоресурсов», КазНУ им. Аль-Фараби, Алматы г., Казахстан,
azhar_1941@mail.ru
Вклад в работу: составление исходной идеи статьи
Нусипов Дамир Асанович – научный сотрудник НИИ «Устойчивости
экологии и биоресурсов», КазНУ им. Аль-Фараби, Алматы г., Казахстан,
nussipov.damir@mail.com
Вклад в работу: разработка малоотходной технологии использования
биомассы микроводорослей
Каменов Бекзат Келбетулы – научный сотрудник НИИ «Устойчивости
экологии и биоресурсов», КазНУ им. Аль-Фараби, Алматы г., Казахстан,
kamenov01@bk.ru
Вклад в работу: исследование по отбору устойчивых фототрофных
микроорганизмов
Кожахметова Маржан Халидоллаевна – научный сотрудник НИИ
«Устойчивости экологии и биоресурсов», КазНУ им. Аль-Фараби, Алматы г.,
Казахстан, marzhanur.7@mail.ru
Вклад в работу: исследование способности консорциума поглощать и
накапливать металлы и органические вещества
Аймагамбетов А.Т. – научный сотрудник Научно-исследовательского
института «Экология и устойчивое использование биоресурсов», КазНУ им.
Аль-Фараби, Алматы г., Казахстан, anrayalan@gmail.com
Вклад в работу: помощь в составлении плана статьи
Арыстанбекулы Биржан – научный сотрудник Научно-исследовательского
института «Экология и устойчивое использование биоресурсов», КазНУ им.
Аль-Фараби, Алматы г., Казахстан, birzhanarystanbek@gmail.com
Вклад в работу: помощь в составлении плана статьи
Сиангронг Лю – профессор второго уровня, научный руководитель PhD,
директор лаборатории биотрансформации угля Сианьского университета
науки и технологий, г. Сиань, Китай, liuxiangrongxk@163.com
Вклад в работу: разделение и регулирование написания статьи

Information about the authors
Zhubanova Azhar Akhmetovna – professor, SRI “Ecology and Sustainability of
Bioresources”, Kazakh National University named after Al-Farabi, Almaty с.,
Kazakhstan, azhar_1941@mail.ru
Contribution to the work: drawing up the original idea of the article
Nussipov Damir Asanovich – researcher at the Research Institute for Sustainability
of Ecology and Bioresources, Kazakh National University named after Al-Farabi,
Almaty с., Kazakhstan, nussipov.damir@mail.com
Contribution to the work: development of a low-waste technology for the use of
microalgae biomass
Kamenov Bekzat Kelbetuly – researcher at the Research Institute for “Sustainability
of Ecology and Bioresources”, Kazakh National University named after Al-Farabi,
Almaty с., Kazakhstan, kamenov01@bk.ru
Contribution to the work: research on the selection of resistant phototrophic
microorganisms
Kozhakhmetova Marzhan Khalidollaevna – researcher at the Research Institute
of Sustainability of Ecology and Bioresources, Kazakh National University named
after Al-Farabi, Almaty с., Kazakhstan, marzhanur.7@mail.ru
Contribution to the work: research of the consortium’s ability to absorb and
accumulate metals and organic substances
Aimagambetov A.T. – research Assistant of Research Institute «Ecology and
Bioresources Sustainability», Kazakh National University named after Al-Farabi,
Almaty с., Kazakhstan, anrayalan@gmail.com
Contribution to the work: assistance in drawing up an article plan
Arystanbekuly Birzhan - research Assistant of Research Institute «Ecology and
Bioresources Sustainability», Kazakh National University named after Al-Farabi,
Almaty с., Kazakhstan, birzhanarystanbek@gmail.com
Contribution to the work: assistance in drawing up an article plan
Xiangrong Liu - Second-Level Professor, PhD Supervisor, Director of Coal
Biotransformation Laboratory at Xi’an University of Science and Technology, Xi’an
с., China, liuxiangrongxk@163.com
Contribution to the work: distribution and regulation writing an article