Sản xuất ethanol từ cellulose

Chia sẻ: Thu Ha | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

874
lượt xem 298
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

ethanol được pha lẫn với xăng để sản xuất xăng ethanol, là một loại xăng sinh học, có nhiều ưu điểm...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sản xuất ethanol từ cellulose

Nội dung 1. Mở đầu 2. Nguyên liệu cellulose và enzyme cellulase 3. Phương pháp sản xuất ethanol sinh học 4. Kết luận
1. Mở đầu - ethanol được pha lẫn với xăng để sản xuất xăng ethanol, là một loại xăng sinh học, có những ưu điểm sau: + thay thế cho nhiên liệu hóa thạch có giá ngày càng cao và đang bị cạn kiệt + giảm phát thải khí nhà kính + có khả năng tái tạo. - sản xuất ethanol từ các vật liệu chứa cellulose đang được nhiều quốc gia ưu tiên phát triển.
CELLULOSE
mắt xích β-D-Glucose (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n liên kết với nhau bằng liên kết (1β - 4) glucozid thay nhau 1 "sấp" và 1 "ngửa" cấu trúc dạng mạch thẳng liên kết hydro cấu trúc màng cellulose
Độ bền cơ học cao Không có nhiệt độ nóng chảy không tan trong nước và các dung môi hữu cơ thông thường. Tan trong một số dung dịch acid vô cơ mạnh như: HCl, HNO3,... một số dung dịch muối: ZnCl2, PbCl2,...
Cellulase - Là một nhóm enzyme xúc tác cho phản ứng phân hủy cellulose (thủy phân cellulose) - Phản ứng: thủy phân liên kết 1,4- beta- D glucozit trong cellulose, lichein, và ngũ cốc.
Phân loại Cellulase được chia thành 5 loại dựa vào phản ứng mà nó xúc tác: + endo-cellulase: + exo-cellulase: + cellobiase hoặc β- glucosidase + oxidative cellulase: + cellulose phosphorylase
Nguồn thu nhận Nguồn tổng hợp: chủ yếu từ vi sinh vật Trùng roi Trichonympha cộng sinh trong ruột mối  Ruminococcus trong dạ cỏ động vật nhai lại  các chủng nấm : trichoderma viride, Sporotrichum P.ruinosum, penicillium pusillum, Aspergillus fumigatus… (chèn ảnh minh họa)
Phương pháp điều chế ethanol sinh học  Sử dụng quá trình đường phân và lên men:  Đường phân: sử dụng enzyme cellulase để chuyển hóa cellulose thành glucose  Lên men: sử dụng các vi sinh vật để chuyển hóa
Tiền xử lý nguyên liệu  Vật liệu chứa cellulose như rơm, rạ, trấu… được tiền xử lý để loại lignin.  phải loại bỏ lignin vì lignin hoạt động như một chất ức chế, nó hút bám và làm bất hoạt enzyme cellulase.  Lignin được xử lý bằng dung dich acid sulfuric đậm đặc hoặc được đun sôi với muối kiềm natri cacbonat hoặc natri sulfit.  Vật liệu sau tiền xử lý sẽ được mang đi tiến hành đường phân
Quá trình đường phân Vật liệu sau tiền xử lý được trộn lẫn với dung dịch có chứa phức hệ enzyme cellulase  pH từ 3 đến 5  Nhiệt độ 34 đến 38 độ C  Sơ đồ quá trình đường phân:
 Trong đó  phức hệ C1: làm cellulose bị hấp thụ nước (hydrat hóa) trương lên và chuẩn bị cho sự tác động của các enzyme khác  phức hệ Cx : gồm nhiều thành phần enzyme khác nhau, có 2 loại chính là exobeta 1,4 glucanase và endobeta1,4 glucanase. Phức hệ enzyme này chuyển hóa cellulose thành cellobiose  Beta glucosidase : thủy phân cellobiose thành glucose.
Quá trình lên men Thực hiên trong quá trình yếm khí Chủng Nấm men : Saccharomyces cerevisiase Nhiệt độ : 32 đến 38 độ C pH : 4 - 6
Chưng cất Vì rượu có nhiệt độ sôi nhỏ hơn nước nên khi chưng cất thì rượu sẽ bay hơi trước Mô hình minh họa
Kết luận Nhược điểm của xăng ethanol:  giá thành cao do chi phí sản xuất enzyme cellulase còn cao  hiệu suất thấp.  Với sự phát triển của khoa học hiện đại thì những nhược điểm trên có thể khắc phục được  Lợi ích đem lại về mặt môi trường và kinh tế từ việc sản xuất ethanol từ vật liệu cellulose là rất lớn.
Tài liệu tham khảo  Dewey D.Y. Ryu, Mary Mandels; Cellulases: Biosynthesis and applications; April 1980, Volume 2, Issue 2; Pages 91-102; Enzyme and Microbial Technology  Nicole Lark, Youkun Xia, Ifcheng- Guo Qin, C. S. Gong and G. T. Tsao; Production of ethanol from recycled paper sludge using cellulase and yeast, Kluveromyces Marxianus; 1997; Vol. 12, No. 2, pages 135-143; Biomass and Bioenergy  Atsushi Kotaka,Hiroki Bando,Masahiko Kaya,Michiko Kato-Murai,Kouichi Kuroda,Hiroshi Sahara,Yoji Hata,Akihiko Kondo,and Mitsuyoshi Ueda; Direct Ethanol Production from Barley β-Glucan by Sake Yeast Displaying Aspergillus Oryzae β-Glucosidase and Endoglucanase: 2008; Vol. 105, No. 6, pages 622–627; Journal of bioscience and bioengineering.  G. Morales Vela, N. Molinero-Rosales, J.A. Ocampo and J.M. García Garrido ; Endocellulase activity is associated with arbuscular mycorrhizal spread in pea symbiotic mutants but not with its ethylene content in root; 2007 ; Volume 39, Issue 3, Pages 786-792. Soil Biology and Biochemistry;  S. Prasad, Anoop Singh, H.C. Joshi; Ethanol as an alternative fuel from agricultural, industrial and urban residues; 2007; Volume 50, Issue 1, Pages 1-39; Resources, Conservation and Recycling  Janusz Szczodrak, Jan Fiedurek; Technology for conversion of lignocellulosic biomass to ethanol; 1996; Volume 10, Issues 56, Pages 367375; Biomass and Bioenergy
 Charles E. Wyman; Ethanol from lignocellulosic biomass: Technology, economics, and opportunities; 1994; Volume 50, Issue 1, Pages 3-15; Bioresource Technology.  Shih Yow Huang, Jyn Chern Chen; Ethanol production in simultaneous saccharification and fermentation of cellulose with temperature profiling; 1988; Volume 66, Issue 5, Pages 509-516; Journal of Fermentation Technology.  Trần Thạnh Phong, Hoàng Quốc Khánh, Võ Thị Hạnh, Lê Bích Phượng,Nguyễn Duy Long, Lê Tấn Hưng, Trương Thị Hồng Vân ; THU NHẬN ENZYME CELLULASE CỦA TRICHODERMA REESEI TRÊN MÔI TRƯỜNG BÁN RẮN ; 2007 ; SỐ 07, TẬP 10; TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN.  Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đúc Hợi, Lê Doãn Diên, 2005; Hóa sinh công nghiệp; NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội.  http://www.scidacreview.org/0704/html/hardware.html  http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulase  http://www.wiziq.com/tutorial/19632NETJRFsamplePaper3B