Công nghệ sản xuất cồn
sinh học từ nguồn
nguyên liệu
lignocellulose
Nguồn phế liệu nông nghiệp v
à lâm
nghiệp có bản chất l
à lignocellulose
đang được nghiên c
ứu sản xuất cồn
sinh học. Đó là một nguồn nguyên
liệu dồi dào, không nh
ững giúp hạn
chế được sự cạnh tranh nguồn đất
dùng cho sản xuất thực phẩm mà
còn giúp cho việc tái sử dụng các
nguồn phế liệu một cách hiệu quả
nhất. Việc sản xuất ethanol từ
nguồn này đem lại nhiều nguồn lợi
nhưng sự phát triển của nó đang bị
hạn chế bởi những khó khăn về m
ặt
lợi nhuận kinh tế và kỹ thuật chưa
tối ưu.
Bước 1: Quá trình tiền xử lý
nguyên liệu
Nhằm tạo ra một dạng cellulose
đơn giản hơn để cho quá trình thủy
phân dễ dàng hơn, các enzyme có
thể tiếp xúc tối đa với cơ chất
tương thích. Phương thức và hiệu
quả của quá trình tiền xử lý thay
đổi nhiều tùy thuộc vào đặc tính
cấu trúc của nguồn nguyên liệu
được lựa chọn.
Giai đoạn này bao gồm sử dụng cơ
học làm giảm kích thước nguyên
liệu và một số phương pháp hóa
sinh để loại lignin (lignin là thành
phần không thể chuyển đổi thành
ethanol). Rất nhiều phương pháp
được sử dụng bao gồm các phương
pháp hóa học trong đó phương
pháp xử lý bằng hơi nước kết hợp
xử lý bằng acid/alkali đang đư
ợc sử
dụng rộng rãi. Tuy nhiên xử lý
bằng phương pháp hóa học gây
nhiều tốn kém và ảnh hưởng nặng
đến môi trường, do đó hiện nay
phương pháp sinh học đang dần
được được hoàn thiện để thay thế
toàn phần hay sử dụng kết hợp với
các phương pháp hóa học. Bằng
cách sử dụng loại nấm như
Cyathus
sp, Streptomyces viridosporus,
Phelebia tremellosus, Pleurotus
florida
vàPeurotus cornucopiae có
khả năng thủy phân lignin và h
một phần thủy phân nguồn nguyên
liệu cellulose. Tuy nhiên, thời gian
xử lý kéo dài cũng là một hạn chế
lớn của phương pháp này.
Bước 2: Thủy phân nguồn
nguyên liệu bằng tổ hợp enzyme
Quá trình này gây tiêu tốn nhiều
chi phí trong giai đoạn sản xuất
cồn. Bằng kỹ thuật di truyền, các
nhà nghiên cứu đang hư
ớng đến tạo
ra một tổ hợp enzyme có thể thủy
phân nguồn nguyên liệu
lignocellulose hiệu quả nhất. Thủy
phân hoàn toàn nguồn
lignocellulose cần có những sự
chuyển đổi các
nhóm polysaccharide sau:
-glucosidase tạo ra sản phẩm
cuối cùng là glucose.-(1-4)
glycoside. Quá trình thủy phân
bằng tổ hợp enzyme cellulase bao
gồm cellobiohydrolase
(exoglucanase), endoglucase và -
D-glucose thông qua liên kết
Chuyển đổi cellulose: Cellulose l
à
loại polysaccharide đồng hình đư
ợc