تولید بیولوژیکی استن، بوتانول و اتانول از کاه برنج با استفاده از باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکم

از دهه 80 میلادی تا کنون به دلیل افزایش قیمت نفت، کشمکش های مستمر در مناطق تامین کننده نفت دنیا و کاهش منابع مربوط به سوخت های فسیلی، تحقیقات و تجاری سازی بر روی سوخت های بدست آمده از منابع تجدید پذیر مانند اتانول و بوتانول افزایش یافته است. منابع تجدید پذیری همچون کاه برنج شرایط داشتن یک خوراک مناسب برای تولید این مواد را دارند. در این پروژه تولید استن، بوتانول و اتانول با روش بیولوژیکی بر روی سوبسترای کاه برنج بررسی شده است. کاه برنج یک ماده لیگنوسلولزی می باشد، که قابل تبدیل به مواد (قندها) قابل مصرف توسط باکتری است. در این پروژه ابتدا توانایی تخمیر باکتری بر روی محیط کشت مصنوعی گلوکز همراه با محلول های ذخیره p2 (شامل بافر فسفات، ویتامین ها و ترکیبات معدنی) یا محلول pgy-p2 و محیط کشت مصنوعی بدون محلول های ذخیره یا محیط کشت pgyبررسی شد. بعد از این مرحله و اثبات توانمندی تخمیر توسط باکتری روی محیط کشت مصنوعی، با سه روش فرآوری مختلف، کاه برنج فرآوری و سپس توسط آبکافت آنزیمی، به مواد قابل تخمیر (قندها) تبدیل شد. این سه روش فرآوری عبارت بودند از روش پیش فرآوری اسیدی رقیق با اسید سولفوریک، روش پیش فرآوری اسیدی غلیظ در شرایط ملایم واکنشی (دمای 50 درجه سانتی گراد) با اسید فسفریک و روش پیش فرآوری قلیایی با سود. سپس سوبستراهای پیش فرآوری شده فوق، توسط آنزیم به قندهای قابل تخمیر توسط میکروارگانیسم تبدیل شد. سوبستراهای بدست آمده در مرحله آبکافت آنزیمی به وسیله باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکم تخمیر گردید. نتایج نهایی فرآیند تخمیر نشان داد که، درصد بیشترین بازده تئوری حلال ها مربوط به سوبسترای پیش فرآوری قلیایی–آبکافت آنزیمی می باشد و مقدار آن برابر 60/38 درصدگرم حلال به گرم قند مصرفی (بیشترین بازده) است و بعد از این سوبسترا، با اختلاف کمی بازده تخمیر بر روی سوبسترای حاصل از روش پیش فرآوری اسیدی غلیظ-آبکافت آنزیمی، مقدار 99/37 درصد گرم حلال به گرم قند مصرفی را داشت. مقدار حلال های تولیدی در تخمیر بر روی سوبسترای بدست آمده از روش پیش فرآوری اسیدی رقیق-آبکافت آنزیمی بسیار ناچیز بود (تنها 44/3 درصد گرم حلال به گرم قند مصرفی). با استفاده از نتایج فوق می توان نتیجه گرفت که چنانچه روش های پیش فرآوری مناسب بکار برده شود، کاه برنج، سوبسترای نسبتاً مناسبی برای این فرآیند تخمیری خواهد بود.