بخشی از مقاله
چکیده
ذخایر انرژی فسیلی جهان، با روند فزاینده مصرف کنونی، تا چندین سال دیگر به اتمام خواهد رسید و هر کشوری که به فکر تامین منابع انرژی خود نباشد، با مشکلات فراوان روبرو خواهد شد. اما منابع گیاهی و سلولزی موجود در دنیا، جایگزینی تجدید شونده، برای منابع نفتی میباشند. در این پژوهش از روش قلیایی با NaOH برای آماده سازی تفاله نیشکر جهت حذف لیگنین و غنی سازی هلوسلولز استفاده شد.
این فرآیند تحت شرایط عملیاتی غلظت قلیای 2/5 مولار، دمای 59/12 درجه سانتی گراد و زمان ماند 3/39 ساعت جهت حصول بالاترین درصد هلوسلولز - سلولز و هی سلولز - و بالاترین میزان بازیابی آن و کمترین مقادیر لیگنین و خاکستر انجام گرفت. هلوسلولز استخراجی را به روش پیوسته - SSF - که در این مرحله پس ازکشت و استخراج آنزیم از قارچ های تریکودرما پارسیرامسیوم و تریکودرما ریسیه ای و آسپرژیلوس نایجر و با استفاده از مخمر ساکارومایسیس سروزیه بیواتانول تولید کردیم.
.1 مقدمه
میزان تولید ضایعات و پسماند محصولات کشاورزی در ایران بسیار بالاست که با توجه به ترکیب آنها به منابع مناسبی برای تولید اتانول تبدیل شده است. تفاله نیشکر یکی از فراوان ترین و ارزان ترین منبع کربن در دسترس و قابل استفاده برای تولید اتانول می باشد که با این کاربرد علاوه بر جلوگیری از ورود آن به طبیعت، محصولی بدست می آید که یک سوخت پاک و سازگار با طبیعت است1]و2و.[3تولید سلولاز، گران قیمت ترین مرحله تولید اتانول از مواد سلولزی است.
تولید سلولاز تقربیا %40 کل قیمت فرآیند را در بر می گیرد. به همین دلیل، اگر بتوان به یک فناوری اقتصادی برای تولید سلولاز دست یافت، در قیمت تولید اتانول کاهش قابل ملاحظه ای به وجود خواهد آمد4]و.[5 هدف از این پژوهش استفاده از ترکیبات سلولزی موجود در باگاس جهت تولید بیو اتانول و ارزیابی توانایی روش قلیایی به کمک سود NaOH برای حذف لیگنین وکاهش درجه کریستالی در ساختار سلولز و نیز افزایش تخلخل و افزایش سطح در دسترس برای هضم هلوسلولز در فرآیند هیدرولیز به روش آنزیمی و مقایسه سه نوع سوشه ی قارچ جهت تولید قند و استفاده از مخمر جهت تولید اتانول می باشد. در سال 2009 سوکاماران و همکارانش [6] با استفاده از باگاس نیشکر و کاه گندم قادر به تولید اتانول شدند.
آنها ابتدا به روش قلیایی با NaOH سوبسترا را تیمار کردن و از روش تبدیل به قند و تخمیر همزمان - SSF - استفاده کردند. آنها با استفاده از قارچ های آسپرژیلوس نایجر و تریکودرما ریسیه و مخمر ساکارومایسیس سروزیه اتانول تولید کردند، که بازده ی تولیدی آنها 0/096 گرم اتانول به گرم سوبسترا می باشد. در سال 2012 نسیم شیبانی و همکارانش [7] باگاس نیشکر را به روش قلیایی پیش هیدرولیز کردند آنها از NaOH، KOH و Ca - OH - 2 استفاده کردن که NaOH در صد بیشتری لیگنین را حذف و درصد بیشتری از هلوسلولز غنی سازی شد. سپس با روش - SSF - و استفاده از قارچ های آسپرژیلوس نایجر و تریکودرما پارسیرامسیوم و مخمر ساکارومایسیس سروزیه اتانول تولید کردند که بیشترین مقدار اتانول تولیدی آنها از از قارچ تریکودرما لانگر بوده است و بازده تولیدی 50 درصد اتانول به قند می باشد.
.2 مواد و روش ها
. 1-2آمادهسازی تفاله نیشکر
تفاله نیشکر از جنوب ایران وکارخانه نیشکر هفت تپه برای انجام این پژوهش تهیه گردید. ابتدا 25 گرم سدیم هیدروکسیدNaOH را با ترازو وزن کرده سپس درون یک راکتور شیشه ای یک لیتری دوجداره گذاشته و 250 میلی لیتر آب دوبار تقطیر را به آن اضافه می کنیم و به وسیله همزن متصل به راکتور به مدت 20 دقیقه هم زده شود و به طور کامل حل شود.سپس باگاس نیشکر خرد شده را به محلول درون راکتور اضافه می کنیم و دور همزن را 160 PSU می گذاریم تا کاملا هم زده شود.
سپس توسط حمام آب گرم و پمپ آب دمای درون راکتور را در دمای 59/12 درجه سانتی گراد و به مدت 3/39 ساعت قرار می دهیم. سپس باگاس تیمار شده را با فیلتر پارچه ای از جنس برزنت همراه با آب دو بار تقطیر فیلتر می کنیم تا آب زلال از فیلتر خارج شود بعد آن را روی ورق های آلومینومی - نسوز - گذاشته و به مدت 2 ساعت درون آون در دمای 105 درجه سانتی گراد قرار می دهیم تا کاملا خشک شود.
. 3-2 استخراج آنزیم
قارچ ها را پس از تهیه زیر هود میکروبیولوژی روی محیط PDA1 کشت می دهیم. سوشه های کشت داده شده را جهت تولید اسپورهای قارچی به مدت 6 روز در دمای 32 درجه سانتی گراد قرار می دهیم. پس از رشد اسپورها، برای جداسازی اسپور های قارچی و تهیه سوسپانسیونی از قارچ ها 10 سی سی آب مقطر استریل شده را روی محیط کشت ریخته تا اسپور ها بر روی پتری دیش که محیط کشت و اسپور ها در آن قرار دارند ریخته تا اسپورها روی سطح مایع معلق شوند و با سمپلر جمع آوری می کنیم. حال با آماده سازی سوسپانسیون اسپوری از قارچ های آسپرژیلوس نایجر و تریکودرما ریسه ای و تریکودرما پارسیرامسیوم جهت استخراج آنزیم از هر قارچ در یک ارلن 250 لیتری مقدار 3 گرم از باگاس نیشکر خرد شده همراه با یک میلی لیتر از سوسپانسیون اسپوری به آن اضافه می کنیم.
سپس نمک های معدنی که در جدول1 آمده است را به مقداری که رطوبت باگاس به 80 درصد برسد اضافه می کنیم و آن را به مدت 4 روز در دمای 30 درجه سانتی گراد قرار می دهیم. این مراحل را برای هر سه قارچ تهیه شده به طور جداگانه انجام می دهیم. سپس برای فیلتر کردن آنزیم از سوشه های تهیه شده با استفاده از بافر سیترات یک مولار استفاده می کنیم. سپس مایع فیلتر شده را سانترفیوژ کرده با دور 10000UPS در دمای 4 درجه سانتی گراد قرار می دهیم. آنزیم، مایع ایجاد شده که به رنگ قهوه ای شفاف می باشد.
