پیش فرآوری زیستی کاه برنج جهت تولید اتانول زیستی

قیمت بالای نفت خام و همچنین آلودگی های زیست محیطی حاصل از آن، باعث شده بسیاری از کشورها برای تولید انرژی، منابع تجدیدپذیر مانند زیست توده ها را انتخاب کنند. از جمله سوخت های حاصل از این زیست توده ها اتانول می باشد. زیست توده لیگنوسلولزی (مانند ضایعات کشاورزی) شرایط داشتن یک خوراک مناسب برای تولید سوخت های زیستی را دارد. اجزاء اصلی سازنده لیگنوسلولز شامل سلولز، همی سلولز و لیگنین می باشد. حضور لیگنین در این میان مانع از تجزیه سلولز و تبدیل آن به قند و در نهایت به سوخت زیستی می شود. جهت رفع این مشکل روش های مختلف شیمیایی، فیزیکی، فیزیوشیمیایی و زیستی پیشنهاد شده است. به دلیل وجود شرایط ملایم عملیاتی، عدم ایجاد ترکیبات سمی و پسماندهای خطرناک و نداشتن آثار مخرب جانبی، روش زیستی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پس از پیش فرآوری برای تولید اتانول زیست توده تحت هیدرولیز آنزیمی و تخمیر قرار می گیرد. در این پژوهش، کاه برنج به عنوان سوبسترا انتخاب شد و با استفاده از قارچ تریکودرما ویریدی تحت پیش فرآوری زیستی قرار گرفت. تلقیح قارچ به دو صورت در محیط انجام شد. در مرحله ی اول قارچ به صورت مستقیم و آزاد در محیط تلقیح شد و درصد لیگنین حذف شده پس از 10، 14، 18 و 22 روز اندازه گیری گردید. در بهترین حالت 45% لیگنین پس از 22 روز حذف گردید. در مرحله ی بعد قارچ به صورت تثبیت شده به محیط های حاوی غلظت های متفاوت گلوکز تلقیح شد و به مدت 10 روز تحت پیش فرآوری زیستی قرار گرفت. حالت بهینه برای این مرحله، غلظت اولیه گلوکز 5 گرم بر لیتر با حذف 71% لیگنین بود. در این مرحله برای بهینه سازی عوامل؛ درصد وزنی به حجمی سوبسترا در محیط کشت، مقدار تلقیح و دور همزن مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت با 4% وزنی سوبسترا، مقدار تلقیح 1 و 160 دور بر دقیقه بالاترین درصد حذف لیگنین حاصل شد. سپس کاه برنج پیش فرآوری شده با سیستم آزاد و تثبیت شده تحت هیدرولیز آنزیمی و به دنبال آن، تخمیر قرار گرفت. درصد هضم آنزیمی برای سوبسترای پیش فرآوری شده با سیستم آزاد و تثبیت شده به ترتیب 37/41% و 25/50% به دست آمد. البته بازده کلی تولید گلوکز در مجموع روش های پیش فرآوری و هیدرولیز در بهترین حالت به 87% رسید. فرآیند تخمیر هوازی با استفاده از مخمر ساکرومایسس سرویزیه انجام شد. در روش هیدرولیز و تخمیر همزمان برای کاه برنج پیش فرآوری شده با سیستم آزاد و تثبیت شده، بیشترین غلظت اتانول تولیدی در هر مورد، به ترتیب 09/2 و 18/1گرم بر لیتر بوده است؛ در حالیکه با استفاده از هیدرولیز و تخمیر جداگانه برای سوبسترای پیش فرآوری شده با سیستم تثبیت شده، در بهترین حالت 13/7 گرم بر لیتر اتانول تولید شده است.