Sản xuất ethanol từ cellulose

Nội dung Mở đầu Nguyên liệu cellulose enzyme cellulase Phương pháp sản xuất ethanol sinh học Kết luận Mở đầu - ethanol pha lẫn với xăng để sản xuất xăng ethanol, loại xăng sinh học, có ưu điểm sau: + thay cho nhiên liệu hóa thạch có giá ngày cao bị cạn kiệt + giảm phát thải khí nhà kính + có khả tái tạo - sản xuất ethanol từ vật liệu chứa cellulose nhiều quốc gia ưu tiên phát triển CELLULOSE  mắt xích β-D-Glucose     (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n liên kết với liên kết (1β - 4) glucozid thay "sấp" "ngửa" cấu trúc dạng mạch thẳng liên kết hydro cấu trúc màng cellulose  Độ bền học cao  Không có nhiệt độ nóng chảy  không tan nước dung môi hữu thông thường  Tan số dung dịch acid vô mạnh như: HCl, HNO3, số dung dịch muối: ZnCl2, PbCl2, Cellulase - Là nhóm enzyme xúc tác cho phản ứng phân hủy cellulose (thủy phân cellulose) - Phản ứng: thủy phân liên kết 1,4- beta- D glucozit cellulose, lichein, ngũ cốc Phân loại Cellulase chia thành loại dựa vào phản ứng mà xúc tác: + endo-cellulase: + exo-cellulase: + cellobiase βglucosidase + oxidative cellulase: + cellulose phosphorylase Nguồn thu nhận  Nguồn tổng hợp: chủ yếu từ vi sinh vật  Trùng roi Trichonympha cộng sinh ruột mối  Ruminococcus cỏ động vật nhai lại  chủng nấm : trichoderma viride, Sporotrichum P.ruinosum, penicillium pusillum, Aspergillus fumigatus… (chèn ảnh minh họa) Phương pháp điều chế ethanol sinh học  Sử dụng trình đường phân lên men:  Đường phân: sử dụng enzyme cellulase để chuyển hóa cellulose thành glucose  Lên men: sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa glucose thành ethanol Tiền xử lý nguyên liệu  Vật liệu chứa cellulose rơm, rạ, trấu… tiền xử lý để loại lignin  phải loại bỏ lignin lignin hoạt động chất ức chế, hút bám làm bất hoạt enzyme cellulase  Lignin xử lý dung dich acid sulfuric đậm đặc đun sôi với muối kiềm natri cacbonat natri sulfit  Vật liệu sau tiền xử lý mang tiến hành đường phân Quá trình đường phân  Vật liệu sau tiền xử lý trộn lẫn với dung dịch có chứa phức hệ enzyme cellulase  pH từ đến  Nhiệt độ 34 đến 38 độ C  Sơ đồ trình đường phân:  Trong  phức hệ C1: làm cellulose bị hấp thụ nước (hydrat hóa) trương lên chuẩn bị cho tác động enzyme khác  phức hệ Cx : gồm nhiều thành phần enzyme khác nhau, có loại exo-beta- 1,4 glucanase endo-beta1,4 glucanase Phức hệ enzyme chuyển hóa cellulose thành cellobiose  Beta- glucosidase : thủy phân cellobiose thành glucose Quá trình lên men  Thực hiên trình yếm khí  Chủng Nấm men : Saccharomyces cerevisiase  Nhiệt độ : 32 đến 38 độ C  pH : - Chưng cất  Vì rượu có nhiệt độ sôi nhỏ nước nên chưng cất rượu bay trước  Mô hình minh họa Kết luận  Nhược điểm xăng ethanol:  giá thành cao chi phí sản xuất enzyme cellulase cao  hiệu suất thấp  Với phát triển khoa học đại nhược điểm khắc phục  Lợi ích đem lại mặt môi trường kinh tế từ việc sản xuất ethanol từ vật liệu cellulose 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 5-6, Pages 367-375; 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 509516; 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 kỹ thuật Hà Nội http://www.scidacreview.org/0704/html/hardware.html http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulase http://www.wiziq.com/tutorial/19632-NET-JRF-sample-Paper-3B [...]... 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;... 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 exo-beta- 1,4 glucanase và endo-beta1,4 glucanase Phức hệ enzyme này chuyển hóa cellulose thành cellobiose... 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 5-6, Pages 367-375; Biomass and Bioenergy        Charles E Wyman; Ethanol from lignocellulosic... 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... 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 509516; Journal of Fermentation Technology Trần Thạnh Phong, Hoàng Quốc Khánh, Võ Thị Hạnh, Lê...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 ... xăng ethanol:  giá thành cao chi phí sản xuất enzyme cellulase cao  hiệu suất thấp  Với phát triển khoa học đại nhược điểm khắc phục  Lợi ích đem lại mặt môi trường kinh tế từ việc sản xuất ethanol. .. cạn kiệt + giảm phát thải khí nhà kính + có khả tái tạo - sản xuất ethanol từ vật liệu chứa cellulose nhiều quốc gia ưu tiên phát triển CELLULOSE  mắt xích β-D-Glucose     (C6H10O5)n hay...1 Mở đầu - ethanol pha lẫn với xăng để sản xuất xăng ethanol, loại xăng sinh học, có ưu điểm sau: + thay cho nhiên liệu hóa thạch