LUẬN VĂN - Nghiên cứu phân đoạn lignocellulose bã mía bằng axit formic thu nhận cellulose sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bioethanol


Lignocellulose là sinh khối phong phú nhất và có khả năng tái tạo nhanh. Nhiều loại lignocellulose có chứa hàm lƣợng cellulose cao (30-50%) [149] là nguồn nguyên liệu tốt cho sản xuất cellulose và thủy phân thành dịch đƣờng cho lên men sản xuất nhiều sản phẩm có giá trị. Trong đó sản xuất bioethanol từ lignocellulose là một hƣớng có tiềm năng đáp ứng nguồn nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu hóa thạch [127, 144]. Do đặc điểm về cấu trúc, lignocellulose cần qua một công đoạn tiền xử lý để có thể thủy phân thành dịch đƣờng cho lên men. Tiền xử lý có vai trò phá vỡ cấu trúc lignin hoặc hòa tan lignin, hòa tan hemicellulose và phá vỡ cấu trúc tinh thể của cellulose giúp tăng cƣờng khả năng tiếp xúc của các enzyme cellulase với cellulose trong bƣớc thủy phân [14, 46, 57]. Các thành phần của lignocellose có thể đƣợc sử dụng riêng rẽ cho sản phẩm có giá trị. Hơn nữa, sự có mặt của lignin, hemicellulose và sản phẩm phân hủy của chúng có thể gây ức chế sự thủy phân và quá trình lên men sau này [17, 86, 153]. Phân đoạn là biện pháp tiền xử lý (TXL) cho phép tách lignocellulose thành những thành phần riêng, nhờ vậy có thể sử dụng hiệu quả các thành phần này. Cellulose thu đƣợc có hàm lƣợng cao [153, 160] có thể đƣợc sử dụng cho nhiều mục đích nhƣ sản xuất giấy, tơ sợi, cellulose vi tinh thể [94, 125] hay thủy phân thành dịch đƣờng cho lên men bao gồm lên men sản xuất ethanol.


NỘI DUNG:

1. ĐẶT VẤN ĐỀ.............................. 1
2. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................... 1
3. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN .................................................................... 2
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...................................................................... 2
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ........................................... 2
6. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ......................................................... 3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................... 4
1.1. CÔNG NGHỆ SINH KHỐI TỪ LIGNOCELLULOSE ........................................................... 4
1.2. NGUYÊN LIỆU LIGNOCELLULOSE BÃ MÍA ..................................................................... 6
1.2.1. Thành phần, cấu trúc của lignocellulose và bã mía .......................................................... 6
1.2.2. Bã mía và vấn đề sử dụng bã mía ................................................................................... 12
1.3. TIỀN XỬ LÝ LIGNOCELLULOSE TRONG SẢN XUẤT BIOETHANOL........................... 13
1.3.1. Ảnh hƣởng của cấu trúc lignocellulose tới khả năng thủy phân cellulose bằng enzyme14
1.3.2. Các biện pháp tiền xử lý lignocellulose.......................................................................... 16
1.3.3.Lựa chọn kỹ thuật phân đoạn lignocellulose bằng axit formic........................................ 27
1.4. ENZYME THỦY PHÂN CELLULOSE ........................................................................................ 28
1.4.1. Các enzyme thủy phân cellulose .................................................................................... 29
1.4.2. Hoạt động của hệ enzyme cellulase ................................................................................ 30
1.5. THỦY PHÂN VÀ LÊN MEN ETHANOL TỪ CELLULOSE ................................................... 33
1.5.1. Thủy phân lignocellulose và lên men dịch thủy phân .................................................... 33
1.5.4. Các phƣơng pháp thủy phân và lên men sử dụng trong sản xuất ethanol từ
lignocellulose ............................................................................................................................ 36
1.5.2. Sự ức chế quá trình thủy phân cellulose bằng cellulase ................................................. 39
1.5.3. Các chất ức chế hoạt động của nấm men ........................................................................ 41
1.5.5. Nấm men Saccharomyces cerevisiae ............................................................................. 44
CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................... 46
2.1. VẬT LIỆU, HÓA CHẤT, THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU .................................................................. 46
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 47
2.2.1. Phƣơng pháp phân tích ................................................................................................... 47
2.2.2. Thiết kế thí nghiệm ......................................................................................................... 52
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................................. 60
3.1. PHÂN ĐOẠN CELLULOSE BÃ MÍA BẰNG AXIT FORMIC ................................................ 60
3.1.1. Thành phần bã mía nghiên cứu....................................................................................... 60
3.1.2. Ảnh hƣởng của các điều kiện phân đoạn đến hàm lƣợng glucan bã sau phân đoạn và tỷ
lệ lignin loại bỏ ......................................................................................................................... 61
3.1.3. Nghiên cứu tác động đồng thời của các điều kiện phân đoạn cellulose bã mía bằng axit
formic theo phƣơng pháp formiline .......................................................................................... 66
3.1.4. Một số tính chất của cellulose bã mía phân đoạn formiline .......................................... 71
3.1.5. Mối liên hệ của hàm lƣợng lignin, chỉ số kết tinh cellulose tới khả năng thủy phân
cellulose bã mía phân đoạn ....................................................................................................... 75
3.1.6. Chế độ phân đoạn bã mía bằng axit formic .................................................................... 76
3.1.7. Ảnh hƣởng của rửa kiềm tới chất lƣợng cellulose bã phân đoạn bằng axit formic ........ 80
3.1.8. Phân đoạn cellulose bã mía bằng axit formic ở nồng độ bã rắn cao .............................. 86
3.1.9. Các thành phần dịch phân đoạn cellulose bã mía bằng axit formic ............................... 89
3.2. THỦY PHÂN CELLULOSE BÃ MÍA PHÂN ĐOẠN BẰNG AXIT FORMIC ...................... 92
3.2.1. Một số đặc điểm của chế phẩm enzyme NS 22192 ........................................................ 92
3.2.2. Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme đến hiệu suất thủy phân cellulose bã mía phân đoạn 94
3.2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ bã rắn tới thủy phân cellulose bã mía phân đoạn bằng enzyme
3.2.4. Động học quá trình thủy phân cellulose bã mía phân đoạn ............................................ 97
3.2.5. Ảnh hƣởng ức chế của nồng độ glucose trong dịch thủy phân....................................... 99
3.2.6. Thủy phân cellulose bã mía phân đoạn ở nồng độ bã rắn cao (20%) ........................... 101
3.3. LÊN MEN ETHANOL TỪ BÃ MÍA PHÂN ĐOẠN FORMILINE .........................................
3.3.1. Khả năng lên men dịch thủy phân cellulose bã mía phân đoạn .................................... 105
3.3.2. Thủy phân và lên men gián đoạn (SHF) 20% bã mía phân đoạn ................................. 107
3.3.3. Thủy phân và lên men đồng thời bã mía phân đoạn formiline ..................................... 109
3.3.4. So sánh hiệu quả SSF và SHF ...................................................................................... 114
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 118

LINK DOWNLOAD
M_tả

No comments: