توليد بيواتانول از مواد ليگنوسلولزي در بيوراكتور غشايي

Production of bioethanol from lignocellulosic material in membrane bioreactor

دراين مطالعه توليد بيواتانول از يك ماده ليگنوسلولزي نظير پوسته ذرت در بيوراكتور غشايي مورد بررسي و آزمايش قرار گرفت. بيواتانول يك سوخت زيستي نسل دوم است كه با توجه به كاهش منابع نفتي و همچنين آلودگي سوخت هاي فسيلي موردتوجه قرارگرفته است. خوراك مورداستفاده در اين پژوهش پوسته ذرت است كه با توجه به قيمت بسياركم و همچنين مقدار زياد آن دركشور گزينه مناسبي براي اين كار است. براي تبديل اين ماده به اتانول ابتدا بايد درصد سلولز آن را با يكي از روش هاي پيش تصفيه افزايش داد. در اكثر مطالعات گذشته آزمايش ها به‌صورت ناپيوسته انجام گرفته بودند اما دراين پژوهش، فرآيند هيدروليز و تخمير همزمان در يك سيستم كه محصول را به‌طور پيوسته با استفاده از يك غشاي اولترافيلتراسيون خارج مي كند، راه ندازي و استفاده شد. درواقع پيوسته كردن سيستم و خوراك ارزان و سرشار از كربوهيدرات وجه تمايز و پراهميت اين كار است. مزيت پيوسته كردن سيستم، ممانعت از عمل بازدارندگي محصولات براي دستيابي به بيشترين بازده توليد اتانول و همچنين غيرفعال نشدن آنزيم هاي مورداستفاده است. طراحي و بهينه سازي با استفاده از نرم افزار Design-Expert انجام گرفت. مقادير بهينه سه پارامتر مورد بررسي كه بيشترين غلظت اتانول را مي دهد عبارتند از: دماي °c5/38، غلظت سورفكتانت (v/v) 08/0% و دورهمزن2/631 دور بر دقيقه. بازده پيش‌بيني‌شده فرآيند براي اين مقادير 8/87% و بازده واقعي برابر 2/84% گزارش شد.

Bioethanol is a second generation biofuel that has recently received attention due to limited fossil fuel resources and air pollution cause of fossil fuels. In this study production of bioethanol from lignocellulosic material of corn fiber in a membrane bioreactor was investigated. Acid pretreatment was used to increase the fraction of cellulose to 41%. The strain of saccharomyces cerevisiae was used as yeast. In most previous works the experimens have been performed in batch systems, whereas in this study simultaneous saccharification and fermentation (SSF) were performed in a continuous ultrafilteration membrane reactor, where the product is removed to prevent the inhibitory effect of the product on bioethanol production yield and enzyme deactivation. Experimental design and optimization was carried out by Design Expert software. The optimum conditions were determined to be: temperature (38.5°C), agitation speed (631.2 rpm) and surfactant concentration (0.08%v/v). Under these conditions the predicted ethanol yield was 87.8% and the actual experimental value was 84.2%.