بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش ضایعات ذرت به سه قسمت برگ، ساقه و مغز چوب تفکیک شد و تعیین ترکیب درصد اجزای آنها با استفاده از روشهای استاندارد انجام گرفت و از طرفی جزء سلولزی آنها با استفاده از روش کروشنر نیز تعیین گردید و مقدار آن با مقدار آلفا سلولز حاصل شده از روش استاندارد مقایسه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که مغز چوب و ساقه ذرت نسبت به برگ آن حاوی مقادیر بالاتری کربوهیدرات و آلفا سلولز است و لذا جهت تولید اتانول و نیز مشتقات سلولزی منبع مناسبتری نسبت به برگ آن میباشد.
از طرفی اختلاف در مقادیر سلولز حاصل شده از روش استاندارد و روش کروشنر حاکی از آن است که روش کروشنر عمده اجزای کربوهیدرات را تخریب میکند و تنها جزء آلفا سلولز را که دارای درجه پلیمریزاسیون بالاتری است، بر جای میگذارد. نتایج این پژوهش همچنین حاکی از توانایی بالای ضایعات ذرت برای تبدیل به محصولات با ارزش سلولزی است.
-1 مقدمه
در سراسر جهان، صنعت تولید چوب یک صنعت پویا، حیاتی و در حال رشد است. صنعت خمیرسازی نیز در بسیاری از کشورها از نظر اقتصادی بسیار مهم است. افزایش نرخ رشد این صنایع، مستلزم قطع درختان بیشتر است که خود باعث از بین رفتن جنگلها شده، رقابت بین عرضه کنندگان چوب را افزایش میدهد و منجر به افزایش قیمت چوب میشود. بنابراین استفاده از گونههای غیرچوبی و لیگنوسلولزی به حل مشکلات ناشی از کمبود فیبر که ممکن است در آینده بوجود آید، کمک میکند. از این رو در بسیاری از کشورهای صنعتی علاقه به استفاده از مواد غیر چوبی و لیگنوسلولزی افزایش یافته است.
منابع متعارف سلولز شامل لینترهای پنبه و خمیر چوب میباشند که در حال حاضر از لحاظ قابلیت دسترسی و لیگنین زدایی و مقررات زیست محیطی آسان بوده و بسیار حائز اهمیت هستند. علاوه بر این، استفاده از مواد خام تجدیدپذیر بعلت محدودیت در مقدار موجود منابع فسیلی اهمیت قابل توجهی بدست آوردهاند. در این راستا استفاده از بیومسهای غنی از سلولز که از منابع غیر متعارف مانند علفهای هرز، الیاف - فیبرها - ، بامبوها، ضایعات کشاورزی و ضایعات جنگلها و غیره بدست میآیند، اهمیت بسیار زیادی یافته است - . - Varshney & Naithani, 2011 فیبرهای غیرچوبی و مواد لیگنوسلولزی عمدتا در صنایع سلولزی کشورهایی که با کمبود منابع چوبی مواجهند، استفاه می- شود
زیست توده های لیگنوسلولزی1 در قسمتهای فیبری شکل گیاه حاوی آلفا سلولز هستند. به علت تجدیدپذیری و فراوانی این منابع، استفاده از آنان برای تولید انرژی و دیگر محصولات پرکاربرد مانند مشتقات سلولزی رو به افزایش است
-1-1 اجزای تشکیل دهنده خوراکهای لیگنوسلولزی
اجزای شیمیایی خوراک های لیگنوسلولزی عاملی مهم در بهره برداری از آنها در فرآیندهای تبدیلی می باشد. ساختار و ترکیب درصد اجزای خوراکهای لیگنوسلولزی بسیار متغیر بوده و این به علت ژنتیک، اثرات محیطی و سازوکارهای درونی آنهاست. این مواد که بعنوان جایگزین مواد خام شیمیایی بکار میروند، از سلولز، همیسلولز و لیگنین تشکیل شدهاند که شامل بسیاری از گروههای کاربردی مناسب جهت عاملدار کردن شیمیایی سلولز هستند.
ترکیبات موجود در زیست تودههای لیگنوسلولزی که توسط سازمان انرژی ایالات متحده - - DOE, 2003 و اشلسر - - Shleser, 1994 نیز بدست آمده به این صورت است که این بیومسها متشکل از پلیمرهای کربوهیدرات - سلولز و همیسلولز - ، و پلیمرهای فنولیکی2 مانند لیگنین و باقیماندههای جزیی دیگر - مواد استخراجی، اسیدها، نمکها و مواد معدنی - ، تشکیل شده است. سلولز و همیسلولز که بطور معمول دو سوم وزن زیست توده خشک را تشکیل می-دهند، پلیساکاریدهایی هستند که میتوانند مورد استفاده قرار گیرند.
- 1-1-1 همی سلولز:
همیسلولز یک پلیساکارید ناهمگن متشکل از مونومرهای مختلف همانند:-Dزایلوز، -Dمانوز، -Dگالاکتوز، -D گلوکز، -Lآرابینوز و -Dگلوکورونیک اسید میباشد - . - Sun, Sun, Zhao, & Sun, 2004 این ماده یک پلی-ساکارید پیچیدهی متشکل از قندهای 5 یا 6 کربنهی مختلف میباشد و دارای ساختار تصادفی بینظم با میزان کشش پایین میباشد. بر خلاف سلولز که دارای ساختاری بلوری، محکم و مقاوم در برابر واکنش هیدرولیز میباشد، همیسلولز با استفاده از اسید رقیق هیدرولیز میشود . - Vargas Betancur & Pereira Jr, 2010 - در شکل 1 ساختار همی-سلولز نشان داده شده است
شکل : 1 شکل شماتیک گروههای همیسلولز - - Kumar, 2010
- 2-1-1 لیگنین
لیگنین یک پلیمر سه بعدی متشکل از فنیل پروپان است که شامل الکلهای P-coumaryl,sinapyl ,coniferyl میباشد. لیگنین داخل ساختار سلولز و همیسلولز قرارگرفتهاست که به استحکام دیوارههای سلولی کمک میکند. همچنین،لیگنین از نفوذ مواد شیمیایی که منجر به تخریب دیوارهی سلولی میشوند، جلوگیری میکند و از گیاه در برابر حملههای میکروبی محافظت میکند. مقدار بالای لیگنین به عنوان عاملی در مقابله با میزان سطح ترشوندگی مناسب میان مواد پلیمری و فیبرهای طبیعی عمل میکند
