Испанская винодельня преобразует углекислый газ, образующийся в процессе ферментации, в возобновляемый метан

Группа исследователей и партнеров из винодельческой отрасли продемонстрировала на одной из испанских виноделен, что углекислый газ, выделяющийся в процессе ферментации, можно улавливать непосредственно на месте и преобразовывать в возобновляемый метан, что открывает для виноделен новый способ сокращения прямых выбросов и производства топлива из отходов.

Результаты работы были представлены на конференции Enoforum 2026 в Сарагосе Андресом Сансом-Мартинесом и его коллегами из Исследовательского центра по энергетическим ресурсам и потреблению CIRCE, Университета Ровира-и-Виргили и винодельческой группы Gonzalez Byass. Демонстрация прошла на винодельне Viñas del Vero в регионе Сомонтано (Арагон, Испания) в рамках проекта Европейского союза FUELPHORIA, в ходе которого исследуются возможности промышленного использования углерода, улавливаемого в процессах производства продуктов питания и напитков.

В процессе ферментации вина, в частности во время алкогольного и малолактического брожения, выделяются большие объёмы биогенного CO₂. На большинстве виноделен этот газ сбрасывается непосредственно в атмосферу. Цель проекта — перехватить этот поток, очистить его и превратить в полезный энергетический продукт на том же объекте, где он образуется.

По данным исследователей, система, установленная на винодельне Viñas del Vero, улавливает CO₂ из нескольких бродильных чанов, очищает газ до чистоты 99,95 % и сжимает его для хранения. Затем в ходе процесса уловленный CO₂ смешивается с «зеленым» водородом, полученным путем электролиза. В двухступенчатом реакторе метанизации газы вступают в реакцию с образованием метана (CH₄), который можно использовать в качестве возобновляемого топлива.

Партнеры отметили, что система была разработана с учётом условий винодельческого производства, где выбросы CO₂ сосредоточены в период сбора урожая винограда и брожения, а не распределены равномерно в течение года. Они охарактеризовали установку как модульную и масштабируемую, благодаря чему её можно адаптировать к различным объёмам производства и сезонным особенностям работы.

Согласно презентации, во время сбора урожая 2025 года, с 9 по 26 сентября, винодельня уловила 17 метрических тонн CO₂. Часть этого уловленного газа затем была подана в демонстрационную установку метанизации. Испытания с использованием реального ферментационного газа позволили получить выходной поток, содержащий около 80 % CH₄ в сухом весе, и достичь коэффициента преобразования CO₂ на уровне 90 %. Реактор работал непрерывно более 300 часов без наблюдаемой деактивации катализатора, что, по словам исследователей, свидетельствует о стабильной работе в реальных условиях винодельни.

В системе метанизации используются катализаторы на основе никеля, которые, по словам проектной группы, были выбраны из-за их активности и стабильности при преобразовании CO₂. Поддержание стабильной работы реактора является ключевой задачей для данной технологии, поскольку потоки газа на винодельнях могут варьироваться в период сбора урожая, а процесс метанизации чувствителен к контролю температуры. Исследователи отметили, что текущая работа сосредоточена на улучшении системы терморегулирования, чтобы процесс преобразования мог приблизиться к термодинамическому пределу, а также на валидации численных моделей для обеспечения будущей оптимизации и масштабирования.

В рамках проекта также рассматриваются другие способы использования уловленного CO₂ на винодельне до или параллельно с преобразованием в метан. В презентации отмечается, что газ можно использовать для смешивания твердой и жидкой фаз при производстве красного вина, что может улучшить гомогенизацию и одновременно снизить потребление электроэнергии. Его также можно использовать для инертизации резервуаров и прессов путем вытеснения кислорода — эта мера может помочь ограничить рост микроорганизмов и риски окисления. Еще одно применение, находящееся на стадии оценки, — подкисление промывочной воды для повышения эффективности очистки и сокращения потребления воды. Команда также упомянула возможность рекуперации летучих ароматических соединений, содержащихся в потоке CO₂, и их возвращения в вино.

Эти дополнительные области применения важны, поскольку демонстрируют, что уловленный ферментационный газ может иметь непосредственную технологическую ценность еще до того, как он будет переработан в топливо. Для винодельческих предприятий, которые сталкиваются с растущим давлением в плане сокращения выбросов, энергопотребления и расхода воды, это может сделать улавливание углерода более практичным, если удастся объединить несколько преимуществ в одной системе.

Исследователи охарактеризовали установку Viñas del Vero как первую интегрированную систему преобразования CO₂ в CH₄, работающую на винодельческом предприятии в Европе. Если это утверждение подтвердится по мере появления новых проектов, испанская демонстрационная установка займет лидирующие позиции в растущих усилиях по применению технологий углеродной циркулярности в сельском хозяйстве и пищевой промышленности, а не только в тяжелой промышленности.

Общая идея проекта заключается в том, чтобы рассматривать углекислый газ, образующийся в процессе ферментации, не как неизбежные выбросы, а как сырье. Метан, полученный из уловленного биогенного углекислого газа и возобновляемого водорода, может использоваться на месте для отопления, в качестве технологической энергии или, в зависимости от степени очистки и нормативных требований, потенциально в качестве топлива для транспортных средств. В условиях винодельни это могло бы помочь сократить закупки ископаемого природного газа и одновременно снизить воздействие процесса ферментации на климат.

Участники проекта работают в секторе, где декарбонизация может оказаться более сложной задачей, чем кажется на первый взгляд. Производство вина сопряжено с выбросами от виноградников, удобрений, стекла, транспорта, холодильного и технологического оборудования, однако сам процесс ферментации является одним из наиболее заметных точечных источников выбросов внутри погреба. Поскольку газ выделяется из резервуаров концентрированными импульсами, его улавливание может оказаться проще, чем улавливание более рассеянных выбросов в других звеньях производственно-сбытовой цепочки.

Проблема носит не только технический, но и экономический, а также эксплуатационный характер. Срок сбора урожая на винодельне ограничен, и оборудование должно подстраиваться под производственные потребности, оставляющие мало места для сбоев. Любая система улавливания углерода и преобразования топлива должна также доказать, что она способна работать безопасно, надежно и с затратами, оправданными для виноделен. Испытания, проведенные во время сбора урожая 2025 года, не дали окончательного ответа на эти коммерческие вопросы, но подтвердили, что химический процесс может работать в реальных условиях сбора урожая, а не только в лаборатории.

Результаты, представленные в Сарагосе, стали плодом сотрудничества между исследователями в области энергетики, инженерами-химиками и операторами винодельческих предприятий, что отражает междисциплинарный характер проекта. CIRCE базируется в Сарагосе, а университетская команда представляет кафедру химической инженерии Университета Ровира-и-Виргили в Таррагоне. Виньяс-дель-Веро, входящая в состав компании Gonzalez Byass, провела демонстрацию в Барбастро, на северо-востоке Испании.

Эта работа проводится на фоне того, что винодельни по всей Европе сталкиваются с более высокими ожиданиями в области устойчивого развития со стороны регулирующих органов, розничных сетей и потребителей, а также с давлением со стороны засухи, жары и растущих затрат на энергию. В этом контексте всё большее внимание привлекают технологии, способные сократить выбросы и производить полезную энергию на месте, особенно если их можно интегрировать в существующие процессы винодельни без значительных изменений в самом виноделии.

Пока что проект «Виньяс-дель-Веро» остается демонстрационным, однако данные, полученные по результатам урожая 2025 года, дают отрасли один из самых наглядных на сегодняшний день примеров того, как выбросы, образующиеся в процессе ферментации, можно улавливать и превращать в возобновляемое топливо на территории коммерческого винодельческого предприятия.