بررسی عوامل موثر بر تولید بیو اتانول با استفاده از سوبسترای تفاله لیموترش

چکیده با توجه به نیاز روزافزون به منابع انرژی و کاهش سوخت های فسیلی در جهان، در این پژوهش به معرفی یک زیست توده جدید برای تولید اتانول زیستی به عنوان یک سوخت غیر سمی، ایمن و قابل تجزیه بیولوژیکی پرداخته شده است. لیموترش یکی از مرکباتی است که در کشور ما به وفور یافت می شود. تفاله خشک آن در حدود 30 درصد وزن خشک قند قابل احیا و غیرقابل احیا دارد که می توانند منابع خوبی برای تولید اتانول باشد.با توجه به این که بیشتر قند موجود در تفاله لیموترش به صورت سلولز و همی سلولز است، برای قابل مصرف شدن این قندها توسط میکروارگانیسم، ابتدا به چندین روش هیدرولیز برای تبدیل قندهای غیر احیا به قندهای احیا پرداخته شده است. روش های هیدرولیز استفاده شده در این مطالعه شامل هیدرولیز با اسید رقیق، هیدرولیز با اسید غلیظ، هیدرولیز با آهک و هیدرولیز با آنزیم می باشد. بر اساس نتایج به دست آمده بیش ترین بازده مربوط به هیدرولیز آنزیمی است که حدود 80 درصد بازده تبدیل سلولز به گلوکز به دست آمد. در مرحله بعد امکان تولید اتانول از تفاله لیموترش توسط باکتری زیموموناس موبیلیس بررسی شد ولی بازده بسیار پایین بود که علت آن حضور بازدارنده ها در محیط بود. لیمونن که حدود 90 درصد روغن پوست مرکبات را تشکیل می دهد، یکی از ترکیباتی است که دارای بیش ترین اثر بازدارندگی است. لیمونن با استفاده از روش اسکات 672/0 درصد (حجمی/حجمی) در محلول 100 گرم بر لیتر تفاله لیموترش اندازه گیری شد. برای خارج کردن لیمونن از محیط بعد از فرایند هیدرولیز، تفاله لیموترش سانتریفیوژ شد و به طور کامل از محیط خارج گردید. محلول باقیمانده با استفاده از روش انفجار بخار از فشار 2 بار ناگهان به فشار اتمسفر رسید و بعد از رقیق کردن محلول به غلظت 049/0 درصد (حجمی/حجمی) لیمونن رسید که اثر بازدارندگی در این حالت بسیار کم بود. در این پژوهش از تخمیر و هیدرولیز مجزا استفاده شد. با توجه به متغیر بودن مقدار اتانول تحت تأثیر عوامل مختلف، غربالگری برای هفت عامل دور همزن، دما، ph، درصد پپتون، درصد عصاره مخمر، زمان و تعداد سلول اولیه به گرم زیست توده با استفاده از روش فاکتوریل جزئی صورت گرفت. بررسی و تفسیر نتایج به دست آمده، سه عامل درصد پپتون، دور همزن و تعداد سلول اولیه به گرم زیست توده را، با ضریب همبستگی 96/0 با 01/0> p دارای اهمیت مشخص کردند. در نهایت برای رسیدن به بیش ترین مقدار تولید اتانول و به دست آوردن شرایط بهینه، بهینه سازی به روش باکس بنکن برای این سه عامل بررسی شد. با توجه به نتایج به دست آمده بیش ترین مقدار اتانول در rpm 110، درصد پپتون 9/0 و 106?23/1 تعداد سلول اولیه به گرم زیست توده با مقادیر ثابت ph 5/4 ، دمای 30 درجه سانتی گراد بدون حضور عصاره مخمر به مدت 36 ساعت مساوی 36/0 گرم اتانول به گرم قند اولیه به دست آمد. با افزایش مقدار پپتون تا 85/0 درصد، مقدار اتانول تولیدی افزایش یافت و بعد از آن ثابت ماند. مقدار اتانول با افزایش تعداد سلول ابتدا افزایش و بعد کاهش یافت که به دلیل افزایش حجم سلولی و کاهش مواد مغذی با توجه به ثابت بودن آن می باشد. با افزایش دور همزن مقدار اتانول به شدت کاهش یافت. بیش ترین محصول دهی معادل 193/0 گرم بر لیتر بر ساعت به دست آمد. بنابراین نتایج نشان می دهد که باکتری زیموموناس موبیلیس قادر به تولید اتانول از تفاله لیموترش با استفاده از روش هیدرولیز و تخمیر مجزا جدید با بازده ای در حدود 70 درصد بازده تئوری می باشد. واژه های کلیدی: اتانول زیستی، تفاله لیموترش، تخمیر، زیموموناس موبیلیس، بهینه سازی