پديد آورنده :
موسيوند، سوگند
عنوان :
توليد زيستي بيوهيدروژن، استن، بوتانول و اتانول از خوراك هاي سلولزي با استفاده از كشت همزمان كلستريديوم استوبوتيليكوم و انتروباكترائرو جنس
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
دوازده، ۸۷ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حميد زيلويي
استاد مشاور :
كيخسرو كريمي
توصيفگر ها :
كلستريديوم استوبوتيليكوم , انتروباكتراثروجنس , بيوهيدروژن , استن , بوتانول , اتانول
استاد داور :
محمدهادي جزيني، حميد اميري
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/04/03
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
چكيده فارسي :
چكيده در اين پژوهش به منظور بررسي پتانسيل توليد بيوهيدروژن و استن بوتانول اتانول ABE به عنوان سوخت پاك از پسمماند كارخانمه كاغذ سازي به عنوان خوراك اوليه استفاده شد جهت افزايش بازده توليد كشت همزمان دوباكتري خالص كلستريديوم اسمتوبوتيليكوم و انتروباكتر ائروجنس بكار گرفته شد همچنين از آنجايي كه گونه كلستريديوم استوبوتيليكوم بيهوازي اجباري بموده و حومور مقمدار جزئي اكسيژن ميتواند متابوليسم توليد آن را به صورت كامل مختل كند حوور يك عاممل كاهنمده اكسميژن ماننمد سيسمتئين در محميط ضروري است در اين بررسي از گونه بيهوازي اختيماري انتروبماكتر ائمروجنس كمه قمادر بمه مصمرف اكسميژن موجمود در محميط بموده وهمچنين ميتواند نقش عامل كاهنده را در محيط كشت داشته باشد اسمتفاده شمد در مرحلمه اول ابتمدا بما اسمتفاده از گلموكز بمه عنموان سوبستراي فرآيند در غلطت گلوكز ثابت اثر تغيير pH اوليه بر فرآيند توليد مورد بررسي قرار گرفت به اين ترتيب كه ابتمدا در غلظمت گلوكز ثابت اثر تغيير pH اوليه در محدوده 5 1 بر ميزان توليد محصوالت فرآيند مورد بررسي قرار گرفمت سمپس در pH بهينمه توليمد هيدروژن تاثير غلظت گلوكز اوليه بر فرآيند توليد مورد بررسي قرار گرفمت نتماي حاصمل از تخميمر در غلظمت گلموكز ثابمت 12 g l نشان دادند كه 1 pH با توليد 5154ميلي ليتر بيوهيدروژن بر ليتر محيط كشت و 3 2 g l استن بوتانول اتانول به عنموان pH بهينمه توليد هيدروژن و9 pH با توليد 2191 5 ml l هيدروژن و 9 1g l ABE به عنوان pH بهينه توليد ABE بدست آمدند همچنين در بررسي اثر غلظت اوليه گلوكز بر بازده توليد با pH اوليه ثابت 1 9 غلظت 42 g l با 5422 ml l توليد بيو هيمدروژن و 22 215 g l ABE به عنوان غلظت بهينه توليد بيوهيدروژن و ABE به دليل بازدهي بيشتر شناخته شد همچنين بما توجمه بمه نتماي بدسمت آممده از مقدار pH اوليه بهينه توليد بيوهيدروژن و ABE كشت خالص و همزمان دو باكتري جهت مقايسه ميزان توليدي در دو pH اوليه انجمام شد نتاي اين آزمايش نشان داد كه ميزان بازده توليد محصوالت در كشت همزمان نسبت به كشت خالص در pH بهينه توليد هيمدروژن در نسبت به كشت خالص انتروباكتر و كلسمتريديوم بمه ترتيمب 92 3 و 9 2 توليمد هيمدروژن داشمته و در pH بهينمه توليمد حمالل كشمت همزمان نسبت به كشت خالص انتروباكتر و كلستريديوم به ترتيب 61 و 5 2 افزايش توليد حالل داشته و مزيت ديگر كشمت هممزممان نسبت به كشت خالص عدم استفاده از عامل كاهنده ميباشد در نهايت جامد پسماند كاغذسازي خمير كاغذ سمازي روزناممه و سملولز خالص به عنوان خوراك اوليه سلولزي در فرآيند تخمير مورد استفاده قرار گرفتند خوراكهاي اوليه سلولزي به وسيله هيدروليز آنزيمي به قند قابل مصرف براي مرحله تخمير تبديل شدند جهت بهبود فعاليت آنزيمها به وسيله پميش فمرآوري قليمايي در دمماي پمايين سماختار كريستالي آنها به هم ريخته شد و قابليت هيدروليز آنزيمي افزايش پيدا كرد كه 45 22 3 11 و 12 افزايش هيدروليز قنمد نمونمه پيش فرآوري شده نسبت به نمونه پيش فراوري نشده به ترتيب براي نمونههاي سلولز خمير كاغذ روزنامه و جامد پسماند كارخانه كاغذ سمممازي بدسمممت آممممد بمممازده توليمممد محصمممول بمممه ازاي همممر گمممرم از سوبسمممتراي جاممممد بمممراي سممملولز پممميش فمممرآوري شمممده 2 193gABE gSubstrate و 66 5 mlH2 gSubstrate خميمر كاغمذ پميش فمرآوري شمده 2 164 gABE gSubstrate و 241mlH2 gSubstrate روزنامه پيش فرآوري شده 2 231 gABE gSubstrate و 99 3 mlH2 gSubstrate و جاممد پسمماند كاغذ سازي پيش فرآوري شده 2 221 gABE gSubstrate و 22 mlH2 gSubstrate بدست آمد همچنين با توجه به نتاي نهمايي ميتوان نتيجه گرفت كه فرآيند پيش فرآوري بر روي خوراك جامد كاغذسازي يك مرحله اضافه بوده همچنين نتاي آزممون FTIR تاييد كننده اين ادعا ميباشند كلمات كليدي 2 كلستريديوم استو بوتيليكوم 1 انتروباكتر ائروجنس 3 بيوهيدروژن 4 استن بوتانول اتانول
چكيده انگليسي :
11 Biohydrogen acetone butanol and ethanol production from cellulosic substrate by co culture of clostridium acetobotylicum and enterobacter aerogenes Sogand Mosivand s mosivand@ce iut ac ir Date of Submission may 12 2018 Department of chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Hamid Ziloui hzilouei@cc iut ac irAbstract In this study investigate the potential of bio hydrogen and acetone butanol ethanol ABE productionas a clean fuel of cellulosic substrate Also to increase the production efficiency the co culture ofclostridium acetobutylicum and enterobacter aerogenes were used Closteridium acetobutylicum is anobligate species and small amount of oxygen can completely inhibit its production metabolism therefor thepresence of an oxygen reducing agent such as cysteine is necessary In this study an anaerobic strainEnterobacter aerogenes which is capable of consuming oxygen in the medium can also act as a reducingagent in the culture medium In the first step initially using glucose as a substrate the effect of the primarypH on the production process was studied in the constant glucose concentration Then in the optimum pHof hydrogen production the effect of primary glucose concentration on the production process wasinvestigated The results of fermentation in a constant glucose concentration of 20 g L showed that pH 7with 4575 ml of hydrogen per liter of medium and 3 1 g l of acetone butanol ethanol as the optimum pH ofhydrogen production and pH 6 with Hydrogen production 1762 5 ml L and ABE 6 7 g L were obtained asthe optimum pH of the ABE production Also in the study on the effect of initial concentration of glucoseon the production efficiency with a fixed pH of 6 8 the concentration of 40 g l with 5400 ml L ofbiohydrogen production and 11 09 g l of ABE was the optimal concentration of hydrogen production andABE due to higher efficiency more known Also based on the results obtained from the optimal pH valueof the production of Biohydrogen and ABE pure culture and co culture were used to compare theproduction at two biohydrogen and ABE initial pH The results revealed that the yield of the products in theoptimal pH of hydrogen production in the co culture was 3 16 and 1 6 times more than pure culture ofenterobacter and clostridium respectively and at optimal pH of the solvent production the co culture 79 and 1 5 higher solvent production of pure enterobacter and clostridium respectively The other benefit ofco culture is the lack of use of a reducing agent Finally solid waste paper paper pulp newspaper and purecellulose were used as the primary cellulose feed in the fermentation process The primary feeds ofcellulose were converted into sugars by cellulase enzyme In order to improve the activity of the enzymes they were pretreated by alkaline pre treatment at low temperature the crystalline structure distrupt andenzyme hydrolysis increased with 54 10 72 3 and 12 respectively for cellulose pulp paper andsolid waste of the paper mill Productivity yield per gram of solid substrate for pre treated cellulose0 263gABE gSubstrate and 99 5 mlH2 gSubstrate pre treated pulp 0 294gABE gSubstrate and 142mlH2 gSubstrate pre treated newspaper 0 137gABE gSubstrate and 66 3 mlH2 gSubstrate and paper millsolid waste 0 012 g ABE gSubstrate and 11 mlH2 gSubstrate were obtained Also according to the finalresults it can be concluded that the pretreatment process on paper mill solid waste feed is an additional stepAlso the results of the FTIR test confirm this claim Keywords Clostridium acetobutylicom enterobacter aerogenes bio hydrogen ABE
استاد راهنما :
حميد زيلويي
استاد مشاور :
كيخسرو كريمي
استاد داور :
محمدهادي جزيني، حميد اميري
