تولید اتانول، گاز زیستی و آلجینات از بیومس نیزیمودنیا زاناردینی برداشت شده از آبهای خلیج فارس

در این پروژه از بیومس ماکروجلبک نیزیمودنیا زاناردینی، گونه ای ماکروجلبک دریایی قهوه ای برداشت شده از خلیج فارس، برای تولید اتانول، گاز زیستی و آلجینات سدیم استفاده شد. بیومس این جلبک حاوی 5/49 درصد وزنی بر مبنای وزن خشک مواد قابل استخراج با آب و 6/3 درصد وزنی مواد قابل استخراج با اتانول بود. طبق نتایج به دست آمده 5/15 درصد بیومس مانیتول غیر ساختاری بود که به وسیله آب از آن استخراج شد. کربوهیدرات های مورد توجه در این نمونه جلبک، به ترتیب گلوکان با 90 و مانیتول با 21/171 گرم بر کیلوگرم سوبسترای خشک بود. بیومس خشک این ماکروجلبک به ترتیب حاوی 150، 100 و 2/115 گرم بر کیلوگرم اسید آلجنیک ، پروتئین و پتاسیم بود و لازم به ذکر است که نمونه مذکور فاقد نشاسته بود. در ادامه، پیشفرآوری نمونه بروش اسیدی رقیق توسط محلول اسید سولفوریک برای آماده سازی آن جهت تولید اتانول انجام شد. به این منظور تأثیر غلظت سوبسترا، غلظت محلول اسید سولفوریک و زمان پیشفرآوری در مرحله پیشفرآوری در دمای 121 درجه سانتیگراد بررسی شد. کمترین میزان تخریب مونومرهای قندی در مرحله پیشفرآوری در غلظت 5 درصد(وزنی-حجمی) سوبسترا اتفاق افتاد و لذا از این غلظت در ادامه آزمایش-ها استفاده شد. فرآوری توسط اسید 7 درصد(جرمی) و زمان 45 دقیقه به حذف کامل استات موجود در سوبسترا منجر شد. در این شرایط، بازیابی مانیتول7/71 درصد بود و 3/73 درصد آلجنیک اسید و 9/88 درصد گلوکان به صورت پلیمر در جامد حاصل از پیشفرآوری باقی ماند. از سوی دیگر پیشفرآوری منجر به انحلال کامل پروتئین و پتاسیم موجود در نمونه در محلول اسیدی شد. در پیشفرآوری با آب گرم در دمای 121 درجه سانتیگراد بیشترین بازیابی مانیتول(1/74 درصد) در مدت زمان 60 دقیقه بدست آمد. علاوه بر این در این شرایط پیشفرآوری، 100 درصد اسید آلجنیک و 99 درصد گلوکان در جامد حاصل از پیشفرآوری باقی ماند. همانند پیشفرآوری اسیدی، پروتئین موجود در نمونه به طور کامل وارد محلول پیشفرآوری شد. پتاسیم استخراج شده از نمونه در این شرایط برابر 4/98 درصد پتاسیم موجود در نمونه بود. در ادامه از آنزیم های سلولاز و بتاگلوکسیداز برای تولید گلوکز استفاده شد. نتایج نشان دهنده افزایش بازده گلوکز حاصل از هیدرولیز آنزیمی از 8/29 تا 7/72 و 5/82 گرم گلوکز بر کیلوگرم سوبسترای خشک به ترتیب در اثر پیشفرآوری اسیدی و آب گرم بود. محلول قندی به دست آمده از هیدرولیز آنزیمی به وسیله مخمر ساکارومایسیس سرویسیه تخمیر شد. بر اساس نتایج به دست آمده از هر کیلوگرم نیزیمودنیا زاناردینی خشک بعد از پیشفرآوری اسیدی انتخاب شده، 5/30 گرم اتانول و بعد از 60 دقیقه پیشفرآوری با آب گرم، 6/34 گرم اتانول تولید شد. بازده اتانول تولیدی برابر 42/0 گرم اتانول بر گرم گلوکز بدست آمد. از پیشفرآوری با آب گرم به مدت 5 دقیقه در دمای 121 درجه سانتیگراد برای افزایش بازده تولید گاز زیستی استفاده شد و جامد و مایع حاصل از این پیشفرآوری به طور همزمان برای تولید گاز زیستی مورد استفاده قرار گرفتند. بازده متان تولیدی برای نمونه ماکروجلبک دریایی و نمونه پیشفرآوری شده 7/121 و 7/131 میلی لیتر به ازاء هر گرم جامد فرار محاسبه شد و گاز متان به ترتیب 52 و 5/53 درصد از گاز زیستی تولید شده را تشکیل می داد. نتایج نشان دهنده افزایش بازده گاز زیستی و متان تولیدی در اثر این پیشفرآوری به میزان 7 و 2/8 درصد بود.