پديد آورنده :
اميري، حميد
عنوان :
بهبود فرايند توليد زيستي استن، برتانول و اتانول از مواد ليگنوسلولزي
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
يازده،146ص.: جدول،نمودار
يادداشت :
ص.ع.به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي، حميد زيلويي
استاد مشاور :
محمد جعفرطاهرزاده
توصيفگر ها :
كاه برنج , كاج , نارون , كلستريديوم استوتوتيليكم
تاريخ نمايه سازي :
8/6/93
استاد داور :
اكرم زماني، محمدصادق حاتمي پور، مرتضي خان احمدي
كد ايرانداك :
ID658 دكتري
چكيده فارسي :
1 چكيده توليد مخلوط حاللهاي صنعتي شامل استن بوتانول و اتانول بـهعنـوان يـك صـنعت موفـق تخميـري پيشـينه طـوالني دارد در ابتداي دهه 1131 با افزايش قيمت سوبستراي مورد استفاده در آن زمان ذرت و مالس و توليد پتروشيميايي ارزان قيمت بوتانول و استن اين صنعت توانايي رقابت اقتصادي را از دست داد با توجه به نقش تعيـينكننـدهي هزينـه مـاده اوليـه در ايـن فراينـد بـهكـارگيري مـواد ليگنوسلولزي بهعنوان منبع كربني ارزان قيمت در سالهاي اخير بهمنظور توليد حاللها و بهويژه بوتـانول بـهعنـوان يـك سـوخت زيسـتي پيشرفته پيشنهاد شدهاست گلوكز يكي از برترين منابع كربني باكتري توليد كننده حاللها از سلولز كه بيش از 14 مواد ليگنوسـلولزي خام و گاهي تا 11 از مواد فراوري شده را تشكيل دادهاست قابل توليد ميباشد با توجه به اهميت تبديل مناسب سلولز بـه گلـوكز در اين رساله ابتدا بهكارگيري پيشفراوري جهت بهبود بازده توليد گلوكز از سلولز بررسيشد پس از پيشفـراوري بـا حـالل سـلولز توليـد گلوكز از سلولز بهروش آنزيمي با بازده هاي 18 و 13 به ترتيب با استفاده از 1 و 11 واحد آنزيم سـلوالز بـر گـرم سـلولز بدسـتآمـد همچنين با بهكارگيري پيشفراوري بازده آبكافت اسيدي رقيق تا 94 افزايش يافت پس از بررسي تبديل سـلولز بـه گلـوكز فراينـدهاي مختلفي جهت تبديل مناسب سه ماده ليگنوسلولزي كاه برنج ضايعات كشاورزي كاج چوب نرم و نارون چوب سخت به محلـول هاي قندي قابل تخمير بررسي شدند محلولهاي قندي حاصل شده توسط باكتري كلستريديوم اسـتوبوتيليكم تخميـر گرديدنـد بـاكتري توليد كننده حالل قادر به تخمير مناسب قندهاي پنجكربنه هميسلولزي است با اين وجـود اثـرات منفـي بازدارنـدههـاي فنـولي ناشـي از ليگنين بر اين باكتري بسيار شديد است بنابراين در اين رساله فرايندهايي با هدف حذف ليگنين بازيابي حداكثر قندهاي هميسـلولزي و آبكافت بهينه سلولز پيشنهاد شدند و مورد ارزيابي قرارگرفتند سه نوع پيشفراوري اسيد رقيق آبكافت خودبـهخـودي پـيشفـراوري بـا حالل آلي و همچنين تلفيق آنها و سه نوع آبكافـت اسـيد رقيـق خودبـهخـودي و آنزيمـي در قالـب ده فراينـد بررسـي شـدند از ميـان فرايندهاي بهكارگرفتهشده براي توليد حاللها از كاه برنج پيشفراوري بـا حـالل آلـي 181 درجـه سـانتيگـراد 19 دقيقـه آبكافـت آنزيمي و سپس تخمير بهترين نتيجه 421 گرم حالل از هر كيلوگرم كاه برنج را در پي داشت آبكافت تلفيقي خودبهخودي آنزيمي و تخمير منجر به توليد 111 گرم حالل از هر كيلوگرم چوب كاج شد با بهكارگيري فرايند آبكافت خودبهخودي پيشفراوري با حـالل و آبكافت آنزيمي با استفاده از 1 مواد فراوري شده در محلول قندي حاصل از آبكافت خودبهخـودي و تخميـر 191 گـرم حـالل از هـر كيلوگرم چوب نارون با غلظت 1 11 گرم بر ليتر بدست آمد استفاده از اين فرايند با بهكارگيري 8 جامد در آبكافت آنزيمي منجر بـه توليد 811 گرم حالل از هر كيلوگرم نارون با غلظت 1 21 گرم بر ليتر شد تغيير خواص مـواد در طـي فراينـدها بـا اسـتفاده از روشهـاي مختلف FTIR SEM تعيين تركيب درصد و قابليت تورم اندازهگيري شد و تاثير آنها در بهبودهاي حاصل شده بررسي شد كلمات كليدي استن بوتانول اتانول كاه برنج كاج نارون كلستريديوم استوبوتيليكم
چكيده انگليسي :
Improvement of Acetone Butaniol and Ethanol ABE Production from Lignocellulosic Materials Hamid Amiri h amiri@ce iut ac ir Date of Submission July 20 2014 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree PhD Language FarsiSupervisors Keikhosro Karimi karimi@cc iut ac ir and Hamid Zilouei hzilouei@cc iut ac irAbstract ABE fermentation had been a successful industry In 1960s this process was ceased dueto increasing price of substrate corn and molasses as well as production of low costpetrochemical butanol Considering the raw material cost as the main influencing expenses inthe viability of the ABE industry efficient use of low cost lignocellulosic materials as thecarbon source has been suggested for production of biobutanol as an advanced biofuel Cellulose composed more than 45 of the lignocelluloses and its fraction increased to morethan 70 through the pretreatments Therefore the hydrolysis of cellulose to glucose wasfirstly studied After pretreatment glucose yields of 85 and 95 were obtained by enzymatichydrolysis using 5 and 15 FPU enzyme per gram of substrate respectively In addition theyield of dilute acid hydrolysis was improved to 43 by a pretreatment Different processeswere investigated for efficient conversion of rice straw as an agricultural residue pine as asoftwood and elm as a hardwood into fermentable sugars The hydrolysates were thenfermented by Clostridium acetobutylicum The clostridia have the ability to fermenthemicellulosic pentoses as well as hexoses However the inhibitors presented in thelignocellulosic hydrolysates mainly originated from lignin negatively affected the ABEfermentation Therefore separation of lignin recovery of hemicellulosic sugars and efficientpretreatment and hydrolysis of cellulose were aimed in this study Three pretreatments ofdilute acid autohydrolysis and organosolv as well as combinations of them and threehydrolysis of dilute acid autohydrolysis and enzymatic hydrolysis were utilied to producefermentable sugars from lignocelluloses The results showed that the organosolv pretreatmentat 180 C for 30 min the enzymatic hydrolysis and fermentation was the best process forABE production from rice straw 124 g ABE per kg rice straw Furthermore 105 g ABE wasproduced from each kg of pine by the process containing autohydrolysis enzymatichydrolysis and fermentation Using autohydrolysis organosolv pretreatment enzymatichydrolysis of pretreated solid in autohydrlysate and fermentation 137 g ABE was producedfrom each kg elm Compositional structural and morphological changes of the materialswere analyzed by standard methods e g FTIR SEM and related to the improvements Keywords Acetone Butanol Ethanol Rice straw Pine Elm Clostridium acetobutylicum
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي، حميد زيلويي
استاد مشاور :
محمد جعفرطاهرزاده
استاد داور :
اكرم زماني، محمدصادق حاتمي پور، مرتضي خان احمدي
