با توجه به مضرات حضور فلزات سنگین در پساب ها، استفاده از روش های مناسب جهت جداسازی و حذف این مواد و در نتیجه کاهش خطرات ناشی از آن ها ضروری است. روش های شیمیایی و فیزیکی بطورکلی در حذف توده فلزات از محلول های با غلظت بالا یا متوسط موثرهستند. روش های بیولوژیکی جداسازی فلز تحت عنوان بیوجذب در مورد محلول های با غلظت کم فلز، نسبت به سایر روش ها دارای هزینه پایین تر و بهره وری بالاتری هستند. در فرآیند بیوجذب، میکروارگانیسم هایی ازجمله جلبک، قارچ و باکتری، جهت حذف فلزات سنگین حتی از محلول های بسیار رقیق بکار می رود. با توجه به اهمیت فلز سرب در صنایع به عنوان فلزی سنگین و استراتژیک و آلودگی قابل توجه آن در محیط زیست در پروژه حاضر سعی بر این شد که بر بیوجذب این فلز از محلول آبی تمرکز شود. قارچ موکورایندیکوس (که به دو شکل مخمری و ریسه ای رشد می کند) به دلیل محتوای کیتین وکیتوزان آن، قابلیت مناسبی در بیوجذب فلزات سنگین دارد. لذا در این پروژه بیوجذب سرب توسط مورفولوژی های مختلف این قارچ که در چهار حالت مختلف و ترکیبی از مورفولوژی های ریسه ای و مخمری رشد داده شد، از محلول حاوی این فلزسنگین انجام و میزان این توانایی در آن ها، با هم مقایسه شد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد انواع مورفولوژی های مختلف، توانایی مناسبی برای جذب فلز سرب دارند و با وجود نزدیکی مقادیر بیوجذب، مورفولوژی ریسه ای خالص با ظرفیت جذبmg/g 075/22 و پس ا ز آن مورفولوژی-های ریسه ای غالب، مخمری غالب و مخمری خالص به ترتیب با 625/15، 684/14 و mg/g121/12بیشترین جذب را در 5/ 5 ph=انجام دادند. همه مورفولوژی ها در 5/ 5 ph= بیشترین میزان جذبشان را نشان دادند. هرچه میزان ریسه در بیومس بالاتر باشد، جذب فلز نیز به دلیل وجود مقادیر زیادتر از عوامل جذب، یعنی کیتین و کیتوزان، بیشتر است که این موضوع در روند ذکر شده نیز دیده می-شود. یعنی مورفولوژی ریسه ای خالص با دارا بودن بیشترین میزان ریسه و در نتیجه بیشترین محتوای کیتین وکیتوزان، و مخمری خالص با کمترین میزان، به ترتیب بیشترین و کمترین میزان جذب فلز را در بین مورفولوژی های موکورایندیکوس، از خود نشان دادند. کشت هوازی بالاترین میزان ریسه و کشت بی هوازی کمترین مقدار ریسه را تولید می کند، لذا بیومس حاصل از محیط کشت هوازی، بیشترین و بیومس رشدکرده در محیط کشت بی هوازی، کمترین میزان بیوجذب سرب را نشان می دهند.

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.

نـانو قطرات مایسل معکوس بصورت استخراج مایع- مایع برای جداسازی و خالص سازی آنزیم گلوکوآمیلاز استفاده شد. گلوکوآمیلاز پرمصرف ترین آنزیم صنعتی هیدرولیز کننده ی پلی ساکاریدها در صنایع غذایی بوده و لذا خالص سازی مناسب آن اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، آنزیم گلوکوآمیلاز تولید شده به روش تخمیر حالت جامد توسط کشت قارچ آسپرجیلوس نایجر بر روی سبوس گندم، توسط نانوقطرات حاصل از فعال سطحی کاتیونی سی تب (ctab) جداسازی و خالص شد. یک چرخه ی کامل استخراج مایع- مایع با استفاده از نانوقطرات از دو مرحله ی اساسیِ انحلال (انتقال پروتئین ها به درون نانوقطرات) و بازیابی (آزادسازی پروتئین به درون فاز آبی عریان ساز) تشکیل شده است. تأثیر عواملی از قبیل نوع بار فعال سطحی، ph و قدرت یونی فاز آبی، نسبت حجمی فاز ها، غلظت فعال سطحی و کمک حلال بر هر دو فرآیند انحلال و بازیابی آنزیم بررسی شد. علاوه بر روش تک پارامتری از روش آماری رویه پاسخ با استفاده از طرح مرکب مرکزی چرخشی(ccrd) برای تحلیل و بهینه نمودن پارامتر های فوق به کار گرفته شد. با استفاده از تجزیه و تحلیل داده ها، بیشینه بازدهی فرآیند انحلال به صورت تابعی از متغیر های ph، غلظت nacl، غلظت فعال سطحی و کمک حلال به ترتیب در 8، mm 50، mm100 و 10 درصد حجمی به دست آمده است. همچنین مقادیر ph و غلظت nacl برای داشتن حداکثر بازیابی به ترتیب 2/4 و mm 417 بوده است. در ادامه با بهینه سازی نسبت حجمی فاز ها برای هر دو فرآیند، ضریب خالص سازی و بازدهی بازیابی آنزیم که برای شرایط بهینه شده ی حاصل از طراحی آزمایشگاهی به ترتیب 15/2 و % 73 بوده، به 7/2 و % 76 ارتقاء یافت. این پژوهش نشان می دهد که استخراج مایع- مایع توسط نانوقطرات حاصل از فعال سطحی سی تب، فرآیندی موثر و کارآمد در جداسازی آنزیم گلوکوآمیلاز است.

تهیه آمیزه ضد باکتری پلی اتیلن با توجه به استفاده وسیع این پلیمر در صنایع بسته بندی مواد غذایی، تجهیزات پزشکی، ساخت مخازن آب و ... بسیار مهم می باشد. در این تحقیق، به منظور ضد باکتری نمودن پلی اتیلن از تریکلوزان(4،4،2- تری کلرو-2- هیدروکسی دی فنیل اتر) استفاده شد. تریکلوزان یک ماده سنتزی، غیر یونی و با طیف گسترده ای از خواص ضد باکتری است. آمیزه %10 (پلی اتیلن و تریکلوزان) و (پلی اتیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید و تریکلوزان) توسط مخلوط کن داخلی تهیه شد. سپس ترکیباتی با %1، %5/0 و %1/0 تریکلوزان از آمیزه های %10 توسط اکسترودر دو مارپیچه تهیه گردید. به منظور بررسی قطبیت ماتریس پلیمری بر میزان رهایش تریکلوزان در این تحقیق از مالئیک انیدرید استفاده شد. همچنین برای بررسی میزان بلورینگی بر میزان رهایش، نمونه ها با سه نرخ ایزوترمال، سرد کردن ناگهانی و نرخ خنک سازی c/min°10-5 خنک شدند. به منظور بررسی میزان رهایش تریکلوزان از ماتریس پلیمری از دستگاه طیف سنج ماوراء بنفش استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده از میزان رهایش تریکلوزان از درون نمونه ها، گروه های قطبی مالئیک انیدرید موجود در پلی اتیلن پیوند زده شده با مالئیک انیدرید باعث افزایش میزان رهایش تریکلوزان از درون پلی اتیلن شدند. همچنین نمونه هایی که به صورت سریع خنک شده بودند نسبت به نمونه هایی که با نرخ خنک سازی °c/min10- 5 خنک شده بودند دارای میزان رهایش بیشتری بودند و کمترین میزان رهایش تریکلوزان مربوط به نمونه هایی بود که به صورت ایزوترمال خنک شده بودند.خواص ضد باکتری پلی اتیلن حاوی تریکلوزان بر اساس استاندارد 2149astm e ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که پلی اتیلن حاوی تریکلوزان دارای خواص ضد باکتری بسیار خوبی می باشد. تریکلوزان نسبت به باکتری های گرم مثبت قویتر از باکتری های گرم منفی عمل می کند. همچنین مقایسه نمونه های حاوی مالئیک انیدرید و نمونه های بدون مالئیک انیدرید نشان داد که نمونه های حاوی مالئیک انیدرید قدرت ضد باکتری بیشتری از خود نشان می دهد.

در سال های اخیر تولید اتانول از منابع تجدید پذیر به عنوان یک منبع سوختی و یا به عنوان یک ترکیب افزودنی اکسیژن دار به سوخت ها مورد بررسی قرار گرفته است. مواد خام مورد استفاده جهت تولید بیواتانول به سه دسته کلی؛ قندهای ساده، مواد نشاسته ای و مواد لیگنوسلولزی تقسیم می شوند. تعداد زیادی از مخمرها و قارچ ها در صنایع تخمیری کاربرد دارند. زیگومیست ها از جمله ی قارچ های فیلامنتوس هستند که قادر به تولید متابولیت های مختلف همچون اتانول و گلیسرول می باشند. همچنین بیومس این قارچ ها منبع مناسبی برای تولید کیتوزان می باشد. در این تحقیق از دو قارچ موکور همیلیس و رایزوپوس اورایزه برای تولید اتانول از آرد گندم استفاده شد. آرد گندم و نشاسته گندم (بعنوان شاهد) بروش آنزیمی با استفاده از دو آنزیم آلفا آمیلاز و گلوکو آمیلاز هیدرولیز شد. میزان گلوکز حاصل از هیدرولیز سوسپانسیون 20% آرد و نشاسته گندم بترتیب برابر با 145 و 190 گرم بر لیتر بود. سپس از هیدرولیزیت حاصل به عنوان منبع کربنی و با غلظت های متفاوت استفاده شد و توانایی قارچ های مذکور جهت تولید اتانول و گلیسرول تحت شرایط بی هوازی و با استفاده از دو غلظت 1و 10 گرم بر لیتر از هر دو قارچ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بازده تولید اتانول و گلیسرول برای هر دو قارچ و با هر دو غلظت از قارچ، در ابتدا با افزایش غلظت گلوکز تا 45 گرم بر لیتر، افزایش یافته و با افزایش بیشتر غلظت گلوکز تا 190 گرم بر لیتر، این میزان کاهش یافته است. همچنین میزان سرعت تولید اتانول برای هر دو قارچ و با هر دو غلظت از قارچ، در ابتدا با افزایش غلظت گلوکز تا 100 گرم بر لیتر، افزایش یافته و با افزایش بیشتر غلظت گلوکز تا 190 گرم بر لیتر، این میزان کاهش یافته است. همچنین بازده تولید بیومس تولیدی برای هر دو قارچ ، با افزایش غلظت گلوکز کاهش یافته است با این تفاوت که مقادیر بازده برای نمونه هایی که از قارچ موکور همیلیس استفاده شده بود بیشتر از مقادیر بازده برای نمونه هایی بود که از قارچ رایزوپوس اورایزه استفاده شد. همچنین نتایج نشان داد که غلظت قند بر روی میزان پروتئین موجود در بیومس ها برای هر دو قارچ اثر محسوسی ندارد و درصد پروتئین موجود در نمونه های با غلظت گلوکز متفاوت است. درصد پروتئین موجود در نمونه های استفاده شده از نشاسته ی گندم با غلظت 1 و 10 گرم بر لیتر قارچ موکور همیلیس بترتیب بطور متوسط 9/1 ± 35 و2/1 ± 33 و برای آرد گندم بترتیب برابر با 7/1 ±38 و 1/2 ± 36 است و درصد پروتئین موجود در نمونه-های استفاده شده از نشاسته ی گندم با غلظت 1 و 10 گرم بر لیتر بر مبنای خشک از قارچ رایزوپوس اورایزه بترتیب تقریباً برابر با 2/2 ± 37 و 4/2 ± 34 و برای آرد گندم بترتیب برابر با8/141 ± و 1/2 ± 39 است. متوسط بازده aim (مواد غیر قابل حل در سود بر حسب گرم بازاء هر گرم بیومس) برای نمونه های استفاده شده از هیدرولیزیت آردگندم و نشاسته ی گندم و با غلظت 1 گرم بر لیتر از قارچ اورایزه بترتیب برابر با00/204 ± 0/02 و0/019 ±0/182 و متوسط بازده aim تولیدیبرای نمونه های استفاده شده از هیدرولیزیت آرد گندم و نشاسته ی گندم و با غلظت 10 گرم بر لیتر از قارچ رایزوپوس اورایزه بترتیب برابر با0/023 ± 0/211 و0/015 ± 0/194 بدست آمد. همچنین متوسط بازده aim تولیدی (گرم بیومس/گرم) برای نمونه های استفاده شده از هیدرولیزیت آرد گندم و نشاسته ی گندم و با غلظت 1 گرم بر لیتر از قارچ موکور همیلیس بترتیب برابر با 0/022± 0/163 و0/021 ± 0/155 و متوسط بازده aim تولیدی برای نمونه های استفاده شده از هیدرولیزیت آردگندم و نشاسته ی گندم و با غلظت 10 گرم بر لیتر از قارچ موکور همیلیس بترتیب برابر با 0/014±0/183 و0/018 ± 0/171بدست آمده است. مجموع بازده n - استیل گلوکزآمین و گلوکز آمین (بازیابی کل) برای نمونه های استفاده شده از هیدرولیزیت آرد گندم و نشاسته ی گندم و با غلظت 1 گرم بر لیتر از قارچ رایزوپوس اورایزه بترتیب برابر با0/010 ±0/637 و0/021 ± 0/621 و این مقدار برای قارچ موکورهمیلیس در شرایط مشابه بترتیب برابر با 0/021 ± 0/622 و 0/013±0/604 بدست آمده است. با مصرف 1 کیلوگرم آردگندم و مصرف غلظت های 1 و 10 گرم برلیتر از قارچ رایزوپوس اورایزه بترتیب 8/286 و 5/294 گرم اتانول تولید می شود این اعداد برای غلظت های 1 و 10 گرم برلیتر از قارچ رایزوپوس اورایزه و استفاده از 1 کیلو نشاسته گندم بترتیب 6/399 و 6/429 گرم اتانول تولید شده است همچنین با مصرف 1 کیلوگرم گندم با مصرف غلظت های 1 و 10 گرم برلیتر از موکورهمیلیس بترتیب 9/301و 6/324 گرم اتانول تولید شد این اعداد برای غلظت های 1 و 10 گرم برلیتر از موکورهمیلیس اورایزه و استفاده از 1 کیلو نشاسته گندم بترتیب 6/419 و 6/439 گرم اتانول تولید شده است.

. اساس این روش مبتنی بر انجام برهمکنش بین گروههای گلکو پیرانوز کیتوزان و معرف ninhydrin می باشد. خواص ضدباکتری نمونه ها در برابر باکتری های اشرشیاکلی ، استافیلوآرئوس و پنومیاکلبسیا نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی خواص کششی، آزمون های استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه پارگی بر روی فیلم های پلیمری انجام شد. با مقایسه طیف های بدست آمده از آنالیز atr-ftir نمونه های پلی (اتیلن ترفتالات) خالص و پلی (اتیلن ترفتالات) حاوی کیتوزان می توان نظر داد که برهمکنش هایی بین گروه های آمینی، کربوکسیلی و هیدروکسیلی دو پلیمر در آمیزه هایشان ایجاد شده است. با افزایش درصد وزنی کیتوزان در ساختار پلی (اتیلن ترفتالات)، ناهمگونی و جدایی فازی بین این دو پلیمر تا حدودی افزایش یافت. با افزایش درصد وزنی کیتوزان در زمینه آمیزه های پلیمری و همچنین با گذشت زمان، میزان رهایش این ماده ضدباکتری از زمینه پلیمری بیشتر شد، بطوریکه بعد از گذشت 90 روز مقدار کیتوزان رهایش یافته برای آمیزه های حاوی 3،6 و 9 درصد وزنی از کیتوزان به ترتیب برابر باppm 309، 421 و 543 بود. با افزایش درصد وزنی کیتوزان خواص کششی آمیزه ها کاهش یافت. در آمیزه های حاوی 9% وزنی کیتوزان استحکام کششی و ازدیاد طول تا نقطه پارگی به ترتیب در مقایسه با فیلم پلی(اتیلن ترفتالات) خالص، 47 و73 درصد کاهش یافت. روند کاهش جمعیت باکتری ها با گذشت زمان بیشتر گردید بطوریکه بعد از گذشت 30 روز از انجام آزمون، هیچ-گونه باکتری در نمونه های حاوی کیتوزان دیده نشد. انجام آزمون های ضد باکتری بر روی گونه های باکتری گرم مثبت و گرم منفی نشان داد که کیتوزان خواص ضد باکتری نسبتاً قویتری نسبت به باکتری گرم مثبت در مقایسه با باکتری گرم منفی از خود نشان داده است. با توجه به نتایج ذکر شده، امکان استفاده از آمیزه پلی(اتیلن ترفتالات)/کیتوزان در صنایع بسته بندی وجود دارد.

خمیر مایه نانوایی، ماده ای با ارزش جهت تولید نان است که باعث افزایش ارزش غذایی، خوش طعمی و حجم نان می گردد. یکی از مهمترین مشکلات تولید مخمر نانوایی، مسئله پساب خروجی از کارخانه تولید است که دارای آلودگی زیاد از لحاظ استانداردهای زیست محیطی می باشد که به محیط زیست رها می گردد. یکی از جدیدترین روش های تصفیه پساب های شهری و صنعتی، فناوری بیوراکتور غشایی (mbr) است که آرام آرام جایگزین روش های مرسوم می شود. این فناوری ترکیبی از فرآیند بیولوژیکی و فرآیند جداسازی غشایی می باشد که به صورت تجاری و صنعتی در کشورهای پیشرفته و در حال توسعه مورد استفاده قرار می گیرد و روز به روز در حال پیشرفت وگسترش است. مزایای فناوری mbr، کیفیت بالای جریان خروجی از فرآیند، فضای مورد نیاز کم، راه اندازی سریع و غیره می باشد. هدف از این پژوهش، ارزیابی تصفیه پساب کارخانه تولید خمیر مایه نانوایی با فناوری بیوراکتور غشایی است. دستگاه آزمایش با توجه به بررسی های انجام شده در زمینه تصفیه پساب های مختلف صنعتی، طراحی و ساخته شد. از ماژول غشایی الیاف تو خالی انتها بسته (dead-end) با اندازه حفرات 26/0 میکرومتر به صورت غوطه ور درون بیوراکتور استفاده شد. در بخش فرآیند بیولوژیکی، میکروارگانیسم آسپرجیلوس اورایزه تهیه گشت و برای انجام واکنش بیوشیمایی، رشد و پرورش یافت. میکروارگانیسم ها در مدت زمان دو هفته با پساب خمیر مایه درون بیوراکتور سازگار گردید. پس از سازگار شدن میکروارگانیسم ها، آزمایش های فیزیکی و شیمیایی مورد نظر از قبیل غلظت اکسیژن مورد نیاز شیمیایی(cod)، اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی 5 روزه (bod5)، کدورت و جامدات معلق جریان خوراک ورودی و جریان تراوش یافته از غشا در طول فرآیند، اندازه گیری شدند. محدوده غلظت جامدات معلق مایع مخلوط (mlss) در بیوراکتور غشایی بین 4100 و 9100 میلی گرم بر لیتر قرار دارد. زمان ماند هیدرولیکی در این پژوهش از لحاظ تئوری 22 ساعت در نظر گرفته شد. شار بحرانی عبوری از غشا، با استفاده از روش شار پله ای (flux-step) به مقدار7/6 لیتر بر متر مربع بر ساعت بدست آمد که بر اساس آن شار کارکرد 5 لیتر بر متر مربع در نظر گرفته شد. سه نوع مقاومت تاثیر گذار بر روی عملکرد غشا با اندازه گیری شار جریان تراوش یافته و فشار انتقالی غشا (tmp)، محاسبه شدند که بر اساس آن ها مقاومت کلی غشا 1012×333/8 بر متر بدست آمد. در این پژوهش، با توجه به نرخ بار آلی میانگین 2/4 کیلوگرم cod بر متر مکعب در روز که وارد بیوراکتور می شود، غلظت cod، bod5 در جریان خروجی از mbr، در مدت زمان کاکرد 45 روزه، به ترتیب 488 و 70 میلی گرم بر لیتر کاهش یافت و بالاترین راندمان حذف cod و bod5، در کل فرآیند 2/82 و 0/88 درصد به ترتیب بدست آمد. در این روش کدورت از محدوده ntu 134-282 در خوراک ورودی به کمتر از ntu 5/2 در جریان تراوش یافته کاهش یافت. برای کاهش نرخ گرفتگی در ماژول غشایی پمپ جریان تراوش یافته درطول کارکرد فرآیند، 5/5 دقیقه روشن و 30 ثانیه خاموش در نظر گرفته شد. جهت رفع گرفتگی غشا و بازگرادندن شار جریان تراوش یافته، غشا به وسیله آب مقطر و برخی اوقات، در صورت گرفتگی بیش از حد، با محلول سدیم هیپو کلریت شستشو می شد

در نیمه دوم قرن بیستم اسید لاکتیک به عنوان یک ماده برای سوخت و ساز بدن و نیز ماده ای پر کاربرد در انواع صنایع نظیر ساخت ابزار آلات پزشکی، دارویی، غذایی و چرم سازی شناخته شد. اسید لاکتیک نوع l(+) در صنایع غذایی و دارویی و اسید لاکتیک نوع d(-) در صنایع چرم سازی و نساجی و نوع پلیمری اسید لاکتیک(pla) در موارد بالینی و ساخت ابزار آلات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. منابع قابل استفاده برای تولید اسیدلاکتیک انواع قندها مانند لاکتوز، نشاسته و مواد لیگنوسلولزی می باشد. در این پروژه تولید اسید لاکتیک با روش بیولوژیکی از سوبسترای چوب درخت کاج بررسی شده است. چوب درخت کاج که یک ماده لیگنوسلولزی می باشد ابتدا با استفاده از روش های پیش فرآوری و هیدرولیزآنزیمی به مواد قابل تخمیر( قندها) توسط میکروارگانیسم تبدیل شد. ترکیبات لیگنوسلولزی دارای سه قسمت عمده همی سلولز (پلیمر قندهای پنج کربنی و ششش کربنی)، سلولز (پلیمر گلوکز) و لیگنین می باشند. بدین منظور ابتدا چوب درخت کاج تحت دو فرآیند پیش فرآوری قرار گرفت تا برای تبدیل به مواد قندی قابل تخمیر توسط قارچ با روش هیدرولیز آنزیمی آماده شود. روش های پیش فرآوری شامل روش پیش فرآوری اسید فسفریک غلیظ و روش پیش فرآوری قلیایی توسط سود بودند. سپس چوب درخت کاج پیش فرآوری شده با دو روش فوق توسط دو آنزیم سلولاز و بتا-گلوکسیداز به قندهای قابل تخمیر توسط میکروارگانیسم ها تبدیل شد. قندهای قابل تخمیر به وسیله دو قارچ رایزوپوس اورایزه و رایزوپوس میکروسپوروس تخمیر شدند. یک نمونه چوب درخت کاج خام به عنوان نمونه شاهد بدون هیچ عملیات پیش فرآوری نیز مستقیماً هیدرولیز آنزیمی و تخمیر شد. اندازه گیری ترکیبات نشان داد که گلوکان ( پلیمر قند گلوکز) حاصل از روش پیش فرآوری سود بیشترین مقدار و برابر 2/43 درصد است و گلوکان حاصل از روش پیش فرآوری اسید فسفریک برابر 3/40 درصد است. درصد فوق برای چوب درخت کاج بدون پیش فرآوری برابر8/35 درصد بدست آمد. در مرحله هیدرولیز آنزیمی، بازده تئوری گلوکز روی سوبسترای بدست آمده با پیش فرآوری اسید فسفریک بیشترین مقدار و برابر 5/76 درصد و برای پیش فرآوری با سود 31 درصد بدست آمد. این مقادیر برای سوبستراهای چوب درخت کاج برابر9/9 درصد بدست آمد. در مرحله تخمیر بیشترین بازده تولید اسید لاکتیک برای قارچ رایزوپوس اورایزه برای پیش فرآوری با اسیدفسفریک برابر 326 گرم اسیدلاکتیک به کیلوگرم گلوکز تئوری و برای پیش فرآوری با سود برابر 151 گرم اسیدلاکتیک به کیلوگرم گلوکز تئوری بود و بیشترین بازده تولید اسید لاکتیک برای قارچ رایزوپوس میکروسپوروس برای پیش فرآوری بااسید فسفریک برابر 122 گرم اسیدلاکتیک به کیلوگرم گلوکز تئوری و برای پیش فرآوری با سود برابر 39 گرم اسیدلاکتیک به کیلوگرم گلوکز تئوری است.

همراه با رشد جمعیت در جهان و صنعتی تر شدن کشورها، مصرف انرژی روز به روز در حال افزایش است. از آنجایی که منابع فسیلی موجود در حال کاهش و آلودگی هوای کره زمین، به علت استفاده از این منابع، رو به افزایش می باشد، اهمیت تولید اتانول به عنوان سوختی جایگزین، تجدیدپذیر و پاک در سالهای اخیر افزایش یافته است. مواد لیگنوسلولزی از منابع تجدیدپذیر و ارزان برای تولید اتانول به شمار می آیندکه به مقدار زیاد در دسترس می باشند. در این تحقیق به منظور بهبود بازده ی هیدرولیز و تولید اتانول، پس از پیش فرآوری فیزیکی (خرد کردن)، پیش فرآوری قلیایی با سود 8% (وزنی - حجمی) در سه دمای مختلف (صفر، 25 و 80 درجه سانتیگراد) و به مدت 2 ساعت بر روی چوب های کاج و نارون انجام شد. پیش فرآوری قلیایی با افزایش سطح تماس، کاهش درجه بلورینگی سلولز و نیز استیلی همی سلولز و لیگنین زدایی، ساختار مواد لیگنوسلولزی را اصلاح می کند. برای بررسی تأثیر پیش فرآوری، هیدرولیز آنزیمی نمونه های چوب پیش فرآوری شده و چوب اولیه در دمای 45 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت برای تولید قند و نیز فرآیند هیدرولیز و تخمیر همزمان در دمای 36 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت برای تولید اتانول انجام شد. در مرحله ی هیدرولیز آنزیمی از 30 fpu آنزیم سلولاز و60 iuآنزیم بتاگلوکوسیداز به ازای هر گرم سوبسترا استفاده شد. این مقادیر در فرآیند هیدرولیز و تخمیر همزمان به ترتیب برابر با 15 fpu و30 iu به ازای هر گرم سوبسترا بود. عکس های گرفته شده از نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی حاکی از تغییر مورفولوژی و آنالیز ftir آن ها نشان دهنده ی کاهش نظم ساختاری و میزان بلورینگی چوب بر اثر پیش فرآوری قلیایی است. برای هر دو نوع چوب، بیشترین میزان آب جذب شده در آزمایش قابلیت جذب آب، در نمونه های پیش فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتیگرادحاصل شد و همچنین پیش فرآوری قلیایی تأثیر به سزایی در افزایش مقاومت نمونه های چوب کاج و نارون پیش فرآوری شده در برابر کاهش ph داشت. در این پژوهش از طریق تست جذب و دفع آنزیمی بطور دقیق تأثیر غیرفعال شدن آنزیم در اثر جذب برگشت ناپذیر بر روی لیگنین و ارتباط آن با راندمان هیدرولیز آنزیمی مورد بررسی قرار گرفت. با این حال روند منطقی میان آنزیم جذب و دفع شده و نتایج حاصل از هیدرولیز آنزیمی مشاهده نشد. برای رفع این مشکل و به منظور کاهش جذب بازگشت ناپذیر آنزیم بر روی لیگنین، ترکیب فعال سطحی غیرقطبی با نام توئین-20 اضافه شد و اثر آن بر افزایش راندمان هیدرولیز آنزیمی و تخمیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از هیدرولیز نشان داد بیشترین بازده ی هیدرولیز چوب های کاج و نارون به ترتیب با مقادیر 7/18 و 5/71% مربوط به نمونه های پیش فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتیگراد می باشد. با استفاده از توئین-20 بازده هیدرولیز آنزیمی در نمونه های پیش فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتیگرادبرای چوب کاج و 80 درجه سانتیگراد برای چوب نارون، به ترتیب تا 6/19 و 1/80% افزایش یافت. بازده ی تولید اتانول در مرحله ی هیدرولیز و تخمیر همزمان در مورد چوب نارون پیش فرآوری نشده 4/8% بود ولی در نمونه ی پیش فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتیگراد این درصد تا 8/45% افزایش یافت. برای چوب کاج پیش فرآوری شده در شرایط مشابه با نارون این افزایش درصد در بازده تولیداتانول از 8 تا 4/16% مشاهده شد. استفاده از توئین-20 بازده تولید اتانول را، تا 9/23 و 3/57% به ترتیب برای چوب های کاج و نارون در هیدرولیز و تخمیر همزمان افزایش داد. بیشترین میزان جذب و دفع آنزیم چوب کاج در حضور توئین-20 به ترتیب 59/49 میلی گرم بر گرم سوبسترا و 1/44% بدست آمد.

مطالبه ی جهانی انر‍ژی از زمان انقلاب صنعتی در قرن هجدهم تا کنون همچنان با سرعت فزاینده ای رو به رشد بوده است. این در حالی است که منابع فسیلی سوخت به سرعت در حال کاهش بوده که این امر منجر به افزایش قیمت انرژی حاصل از سوخت های فسیلی می شود. بنابراین، یکی از مهمترین دغدغه های کشورهای صنعتی، تامین انرژی مورد نیاز برای زمان آینده می باشد. استفاده از انرژی فسیلی منجر به مشکلات زیست محیطی متعدد برای انسان و اکوسیستم از طریق آلودگی هوا، آب و خاک می شود. به این دلیل، استفاده از تمام پتانسیل های زیست توده (دانه های انرژی، پسماندهای کشاورزی) و پسماندهای آلی گوناگون (مواد آلی حاصل از پساب های شهری) برای تولید انرژی تجدیدپذیر دغدغه بشر در سال های جاری بوده است. در این تحقیق، پتانسیل تولید زیستی متان از گندم (کل گیاه گندم شامل دانه و ساقه) بعنوان یک نمونه پسماند کشاورزی از طریق فرآیند هضم بی هوازی در راکتور های ناپیوسته ی تخمیری بررسی شد. به منظور بهبود و افزایش تولید متان از گندم، پیش فرآوری با استفاده از هیدروکسید سدیم و اسید سولفوریک مورد تحقیق قرار گرفت. پیش فرآوری قلیایی با استفاده از هیدروکسید سدیم 8% (وزنی- حجمی) به مدت یک ساعت در دماهای 0، 25، 50، 75 و °c 100 و پیش فرآوری اسیدی با استفاده از اسید سولفوریک 1% (حجمی- حجمی) در دمای °c 120 به مدت زمان های 10، 30، 60 و 120 دقیقه انجام شد. از پیش فرآوری های اعمال شده، نتایج قابل قبولی بدست آمد. بهترین راندمان تولید بیوگاز از پیش فرآوری قلیایی با هیدروکسید سدیم 8% به مدت 60 دقیقه در دمای °c 75 بدست آمد که تولید متان از گندم را 47/54% افزایش داد. بعلاوه، پیش فرآوری با استفاده از اسید سولفوریک 1% به مدت 120 دقیقه در دمای °c 120، راندمان تولید متان از گندم را 54/15% افزایش داد. نتایج حاصله نشان داد پیش فرآوری با استفاده از هیدروکسید سدیم تاثیر بیشتری در بهبود پتانسیل تولید متان از گندم نسبت به پیش فرآوری با استفاده از اسید رقیق دارد. همچنین مشاهده شد که گندم (کل گیاه) بطور کارآمدی قابلیت تبدیل به متان از طریق فرآیند هضم بی هوازی را دارا می باشد.

کیتوزان، پلیمری تشکیل شده از مونومرهای گلوکوزآمین است که تولید صنعتی آن به روش استیل زدایی شیمیایی کیتین استخراج شده از پوست بدن سخت پوستان می باشد. به تازگی دیواره سلولی قارچ های زیگومایست نیز به عنوان منبع دیگری برای تولید کیتوزان ارائه شده است. در دیواره سلولی قارچ، کیتوزان از طریق استیل زدایی آنزیمی کیتین تولید می شود. کیتوزان یک پلیمر پلی کاتیونی و به همین دلیل دارای خواص با ارزش بسیاری است. در این پژوهش روش جدیدی برای استخراج بهینه کیتوزان از دیواره سلولی قارچ ارائه شد و اثر اسید سولفوریک، هیدروکلریدریک، نیتریک، استیک و لاکتیک در فسفات زدایی از دیواره سلولی و نیز حفظ کیتین و کیتوزان موجود در دیواره سلولی بررسی شده است. همچنین اسیدهای مناسب برای رسیدن به استخراج بهینه مشخص شد که شامل بکارگیری اسید سولفوریک به عنوان بهترین اسید در فسفات زدایی دیواره سلولی و اسید لاکتیک برای انحلال سازی و استخراج کیتوزان می باشد. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد که محلول اسید سولفوریک در دمای محیط باعث نامحلول شدن کیتوزان در ادامه آزمایش ها می شود که این مشکل با شست و شوی قلیایی محلول قابل رفع است. بازده دیواره سلولی برابر 16/0 گرم به ازای هر گرم زیست توده اندازه گیری شد. در نهایت کیتوزان از باقی مانده دیواره سلولی در دمای محیط توسط اسید لاکتیک استخراج شد. با استفاده از روش ارائه شده، میزان بازده کیتوزان در دیواره سلولی یک ریزسازواره از خانواده قارچ های زیگومایست به نام رایزوپوس اورایزه برابر3/12 درصد در دمای محیط بدست آمد. لازم به ذکر است که فرآیند استخراج به طور مشابه بر روی کیتوزان تجاری انجام و بازده نسبتاً مطلوب 9/86 درصد بدست آمد. ویسکوزیته کیتوزان تجاری قبل و بعد از فرآوری اندازه گیری شد. نتایج حاصل از اندازه گیری ویسکوزیته نشان داد که در استخراج به روش ارائه شده، ویسکوزیته و وزن مولکولی کیتوزان تجاری تقریباً بی تغییر می ماند. به جز کیتوزان، میزان فسفات، پروتئین، گلوکوزآمین و نرمال استیل گلوکوزآمین موجود در دیواره سلولی قارچ نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که میزان ناخالصی قارچ رایزوپوس اورایزه در دیواره سلولی بعد از فرآوری با اسید سولفوریک به میزان یک درصد کاهش یافته و این میزان در کیتوزان استخراج شده 1/0 درصد اندازه گیری شد. همچنین مقدار پروتئین اندازه گیری شده در دیواره سلولی ریزسازواره بعد از استخراج قلیایی کمتر از پنج درصد از وزن زیست توده آن اندازه گیری شد. همچنین مورفولوژی دیواره سلولی در فرآوری با پنج اسید مختلف توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد.

در این تحقیق، تولید اتانول از ساقه سورگوم شیرین به روش تخمیر حالت جامد و با استفاده از قارچ موکور ایندیکوس بررسی شد و اثر متغیرهای مختلف از جمله میزان تلقیح قارچ، دما، اندازه ذرات سوبسترا و میزان رطوبت محیط تخمیر، بر روی میزان اتانول تولیدی و میزان مصرف قند مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت. سورگوم شیرین، گیاهی کم آب و تا اندازه ای نسبت به شوری خاک مقاوم است و گونه های متفاوتی دارد که برای رشد در کشور ایران بسیار مناسب است. ساقه گیاه سورگوم شیرین دارای مقداری قند آزاد به فرم گلوکز، فروکتوز و ساکروز و بخش لیگنوسلولزی می باشد و جهت تخمیر و تولید اتانول گیاه مناسبی است. از طرف دیگر، قارچ موکور ایندیکوس با توجه به قابلیت داشتن مورفولوژی های متفاوت در شرایط مختلف، برای تخمیر ساقه سورگوم شیرین، در محیط جامد کاملا مناسب است. نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد که اثر میزان آب در محیط، میزان نرخ تلقیح و اندازه ذرات بر روی میزان بازده اتانول تولیدی قابل توجه است اما دما تاثیر قابل توجهی ندارد. میزان مناسب رطوبت، نرخ تلقیح قارچ، اندازه ذرات و دما در فرایند تخمیر حالت جامد به ترتیب 80% (گرم آب به ازای گرم کل محیط تخمیر)، 5 گرم بر لیتر، ذراتی با اندازه 1-5/0 میلی متر و 32 درجه سانتیگراد می باشد که در این شرایط، میزان بازده اتانول تولیدی، حدود 48/0گرم اتانول به ازای هر گرم قند مصرفی است. این مقدار معادل 94% حداکثر اتانول قابل حصول تئوری است. پس از انجام تخمیر حالت جامد و جداسازی اتانول تولیدی، از بقایای گیاه سورگوم شیرین نیزکه تنها شامل بخش لیگنوسلولزی (سلولز، همی سلولز و لیگنین) است، با انجام فرایند تخمیر و هیدرولیز همزمان، اتانول تولید شده است. بهینه سازی شرایط فرایند تخمیر و هیدرولیز همزمان، با هدف رسیدن به بیشترین میزان اتانول تولیدی نشان داد که دما، میزان نسبت آنزیم های هیدرولیز کننده مورد استفاده و درصد جامد در حالت بهینه، به ترتیب 37 درجه سانتیگراد، نسبت 15:30 از آنزیم-های سلولاز و بتا گلوکسیداز و 50 گرم بر لیترسلولز اولیه می باشد. در این شرایط، میزان بازده اتانول تولیدی 44/0گرم اتانول به ازای هر گرم قند مصرف شده است که معادل 86% مقدار تئوری می باشد. در مجموع در این پژوهش در شرایط بهینه، مقدار 3/0 گرم اتانول به ازای مصرف هرگرم ماده خشک ساقه سورگوم شیرین تولید شد.

همراه با رشد جمعیت در جهان و افزایش استاندارد های زندگی تولید و مصرف الیاف، روز به روز در حال افزایش است. به طوری که در سال 2011، تولید جهانی الیاف با سهم 40 % الیاف سلولزی و 60% الیاف مصنوعی به بیش از 85 میلیون تن رسیده است. این حجم زیاد الیاف در پوشاک، مصارف خانگی و صنایع استفاده و پس از مدت زمان مشخصی به عنوان ضایعات دور انداخته می شود. متأسفانه متداولترین روشهای دفع ضایعات نساجی، دفن و سوزاندن آن ها می باشد، این درحالی است که این ترکیبات یک منبع غنی از انرژی و مواد هستند، که پتانسیل استفاده به عنوان مواد خام، برای تولید محصولات بیولوژیکی از طریق فرآیندهای زیستی را دارند. بیواتانول یکی از سوخت های زیستی است که در طی چهار مرحله شامل پیش فرآوری، هیدرولیز، تخمیر و خالص سازی می تواند از ضایعات نساجی تولید -شود. در این تحقیق به منظور بهبود بازده هیدرولیز آنزیمی و تولید اتانول، پس از پیش فرآوری فیزیکی، پیش فرآوری شیمیایی با حلال های قلیایی(سود، سود/اوره، سود/تیواوره و سود/اوره/تیواوره)، فسفریک اسید 85% و حلال آلی نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید (nmmo) انجام شد. عملیات پیش فرآوری با حلالهای قلیایی در چهار دمای مختلف (20-، صفر، 23 و 100 درجه سانتی گراد) به مدت 1 ساعت، با فسفریک اسید در دمای 50 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت و با نرمال متیل مورفالین نرمال اکسید در دمای 120 درجه سانتی گراد به مدت 3 ساعت صورت گرفت. در طی پیش فرآوری با حلالهای فسفریک اسید و nmmo، الیاف پنبه و پلی استر از یکدیگر جدا شدند، ولی در پیش فرآوری با حلال های قلیایی جداسازی الیاف در فرآیند هیدرولیز انجام شد. هیدرولیز آنزیمی پارچه پیش فرآوری شده و نشده در دمای 45 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت برای تولید قند و فرآیند هیدرولیز و تخمیر همزمان در دمای 36 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت برای تولید اتانول انجام شد. در مرحله هیدرولیز آنزیمی از fpu30 آنزیم سلولاز و iu60 آنزیم بتاگلوکوسیداز به ازای هر گرم سوبسترا استفاده شد. این مقادیر در فرآیند تخمیر و هیدرولیز همزمان به ترتیب fpu 15 و iu 30 به ازای هر گرم سوبسترا بود. نتایج حاصل از هیدرولیز آنزیمی نشان داد، که بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه های پیش فرآوری شده با حلال های قلیایی بیش از 80% و با دو حلال فسفریک اسید و nmmo به ترتیب بیش از 99 و 94% می باشد، در حالی که این مقدار برای پارچه پیش فرآوری نشده تنها 3/46% بود. بازده تولید اتانول در مرحله تخمیر و هیدرولیز آنزیمی از 1/36% برای پارچه پیش فرآوری نشده به بیش از 70% برای حلالهای قلیایی و فسفریک اسید افزایش یافت. نتایج حاصل از آنالیز ترکیبات موجود نشان داد، درصد جداسازی الیاف پلی استر- پنبه در طی پیش فرآوری با حلالهای فسفریک اسید وnmmo به ترتیب 9/84 و 4/95% است. هم چنین درصد جداسازی الیاف مذکور پس از هیدرولیز آنزیمی پارچه پیش فرآوری شده با حلال های قلیایی بیش از 90% می باشد، این در حالی است که پس از هیدرولیز برای نمونه پیش فرآوری نشده، درصد جداسازی 8/51% مشاهده شد. نتایج بررسی خصوصیات پلی استر پس از جداسازی از پنبه نشان داد، که بلورینگی نمونه های پیش فرآوری شده افزایش و ویسکوزیته آن ها نسبت به پلی استر پیش فرآوری نشده کاهش یافته است.

کیتوزان کوپلیمری حاوی دو مونومر گلوکزآمین و ان استیل گلوکزآمین است که به صورت رندم توزیع شده اند. گلوکزآمین مونومر غالب در کیتوزان است وبیش از 60 درصد آن را تشکیل می دهد. این بیوپلیمر با ارزش در دیواره سلولی قارچ های زیگومایست از جمله موکورایندیکوس به مقدار قابل توجهی وجود دارد. کیتوزان در دیواره سلولی این قارچ ها شدیدا به شرایط کشت بستگی دارد. برای مقایسه تولید کیتوزان تحت شرایط مختلف، استفاده از یک روش دقیق، آسان و تکرار پذیر ضروری است. تاکنون روش های مختلفی برای اندازه گیری کیتوزان در دیواره سلولی قارچ ها ارائه شده است. در این تحقیق ابتدا عملکرد بهترین روش در دسترس بررسی شد. در این روش کیتین و کیتوزان طی واکنش های متوالی با سولفوریک و نیتروز اسید به هیدرومانوز تبدیل شدند. سپس هیدرومانوز با دو معرف 3- متیل-2- بنزوتیوزولن- هیدرازن-هیدروکلراید(mbth) و کلریدآهن (fecl3) واکنش داده و به یک کمپلکس آبی رنگ تبدیل شد. مقدار این کمپلکس توسط روش رنگ سنجی تعیین گردید. اما کمپلکس رنگی پایدار نبود و جذب آن با گذشت زمان به طور قابل توجهی کاهش یافت. در مقابل هیدرومانوز قبل از تبدیل به کمپلکس رنگی پایدار بود و غلظت این ماده با به کار گیری کروماتوگرافی مایع با راندمان بالا (hplc) به طور دقیق اندازه گیری شد. بنابراین در این پروژه یک روش جدید برای تجزیه و تحلیل دقیق و مستقل از زمان دیواره سلولی ارائه شد. گام بعدی این پروژه تغییر شرایط کشت قارچ در جهت بهبود تولید کیتوزان در دیواره سلولی قارچ موکورایندیکوس بود. برای بررسی تاثیر مورفولوژی های مختلف قارچ موکورایندیکوس بر تولید کیتوزان در دیواره سلولی از روش جدید اندازه گیری استفاده شد. نتایج نشان داد که سلول ها با مورفولوژی رشته ای شکل بیش ترین مقدار گلوکزآمین را دارند (46/0 گرم به گرم دیواره سلولی). در مقابل تنها نیمی از این مقدار در دیواره سلول های مخمری شکل وجود دارد. علاوه بر این نتایج به طور مشابه نشان داد که مورفولوژی رشته ای شکل بیش ترین مقدار ان استیل گلوکزآمین را هم در خود جای داده است (18/0 گرم به گرم دیواره سلولی). در مقابل با تغییر مورفولوژی به بیش تر مخمری شکل و مخمری شکل خالص مقدار این متغیرکاهش می یابد. بعلاوه مورفولوژی رشته ای شکل کمترین میزان فسفات را دارد ( 06/0 گرم به گرم دیواره سلولی) در حالی که با تغییر مورفولوژی به بیش تر مخمری شکل و مخمری شکل خالص مقدار این متغیر افزایش می یابد. جالب توجه است که مجموع مقادیر فسفات و ان استیل گلوکزآمین در هر سه مورفولوژی تقریبا ثابت و برابر 24 درصد می باشد. بنابراین آزمایش های بعدی با استفاده از فرم رشته ای شکل سلول ها انجام شد. در گام بعدی تاثیر میزان فسفات برتولید کیتوزان توسط این مورفولوژی بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت تا 5/0 گرم بر لیتر پتاسیم دی هیدروژن فسفات در محیط کشت، تقریبا تمامی فسفات توسط قارچ مصرف می شود در حالی که در غلظت های بالاتر بخش قابل توجهی از فسفات دست نخورده باقی می ماند. به عبارت دیگر با وجود افزایش قابل توجه در مقدار فسفات موجود در محیط کشت تغییرات اندکی در میزان فسفات مصرفی توسط قارچ دیده می شود. علاوه بر این بخش عمده فسفات مصرفی در خود سلول قرار دارد در حالی که تنها مقدار بسیار کمی در دیواره سلولی نهفته است ( حدود 01/0 گرم بر لیتر). نتایج نشان داد که در محیط کشت فاقد پتاسیم دی هیدروژن فسفات بیش ترین تولید کیتوزان قابل دستیابی است.

حضور فلزات سنگین در آبهای سطحی و زیرزمینی در غلظتهایی بیشتر از مقدار تعیین شده در استانداردها، مشکلات و مسائل زیست محیطی فراوانی ایجاد کرده است. با توجه به افزایش کاربرد فلزات در صنایع و تخریب ناپذیری آنها در محیط، میزان تجمع فلزات سنگین در محیط زیست بسیار فراتر از مقداری است که از طریق فرآیندهای طبیعی برداشت میشود. در مقایسه با سایر روشهای حذف فلزات، جذب زیستی به عنوان روشی موثرتر، مقرون به صرفهتر و نیز دوستدار محیط زیست به شمار میرود. در بین جاذبهای زیستی، قارچها و به ویژه قارچهای خانواده زیگومیست به علت وجود پلیمرهایی چون کیتوزان وکیتین در دیواره سلولی خود، توانایی بالایی در جذب فلزات سنگین دارند. در این تحقیق، از زیست توده قارچ موکوایندیکوس و رایزوموکورپاسیلوس به عنوان جاذب برای جذب زیستی فلز نیکل استفاده شد. 64 % بود. به منظور بهبود ظرفیت جذب این فلز بر روی زیست توده رایزوموکورپاسیلوس / درصدجذب نیکل توسط زیست توده خشک شده 7 خشک شده، فرآیندهای پیشفرآوری قلیایی و آنزیمی انجام شد. پیشفرآوری با استفاده ازمحلول سود و آنزیم پروتئاز، ظرفیت جذب را به 93 تا 100 % افزایش داد. در غلظتهای / 17 گرم بر لیتر درصد جذب نیکل را از 2 / 0 تا 5 / میزان زیادی افزایش داد. افزایش غلظت سود از 002 99 % نیکل موجود در محلول آبی جذب شد. نتایج حاصل از آنالیز ترکیب درصد اجزای زیست توده نشان / بالای 5 گرم بر لیتر سود بیش از 99 داد که با افزایش غلظت سود میزان پروتئین موجود در دیواره سلولی زیست توده کاهش یافته و همچنین میزان گلوکزآمین و نرمال استیل گلوکز آمین که به ترتیب معیاری از میزان کیتوزان و کیتین هستند، افزایش یافته است. مقایسه عکسهای گرفته شده توسط میکروسکوپ 0 گرم بر لیتر سود با زیست توده خشک شده ، نشان میدهد که پیشفرآوری با غلظت پایین / الکترونی از زیست توده پیشفرآوری شده با 002 سود باعث افزایش تخلخل و سطح تماس جاذب شده است. درحالیکه در شرایط پیشفرآوری شده با 10 گرم بر لیتر سود، ساختار زیست توده 0 میکرولیتر آنزیم به ازای 1 گرم زیست / به طور کامل تغییر کرده و به فرم صفحهای تبدیل شده است. پیشفرآوری زیست توده تنها با مقدار 1 91 % افزایش داد. عکسهای گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی حاکی از افزایش تخلخل و متورم شدن / توده، درصد جذب را تا 8 جاذب در اثر پیشفرآوری آنزیمی است. هر دو روش پیشفرآوری با حذف پروتئین و ناخالصیهای موجود بر سایتهای جذب، تعداد سایتهای در دسترس برای پیوند با یونهای فلزی را افزایش دادهاند. در این تحقیق همچنین کیتوزان موجود در دیواره سلولی قارچ موکورایندیکوس (رشد یافته بر محیط کشت حاوی شیره خرما به عنوان منبع غذایی اصلی) استخراج شده و به همراه کیتوزان تجاری برای جذب نیکل مورد استفاده قرار گرفتند. مطالعه دادههای تعادلی نشان داد که معادله لانگمویر برای هر دو نوع کیتوزان قارچی و تجاری بیشترین تطبیق را با دادههای آزمایشگاهی دارد. از مقایسه دادههای آزمایشگاهی با مدلهای شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ درون ذرهای مشخص شد که سینتیک جذب از مدل شبه درجه دوم پیروی کرده و مرحله جذب سطحی کنترل کننده سرعت جذب میباشد.

این پژوهش به بررسی فرآوری های مختلف شیمیایی و زیستی، و مکمل نیتروژنی جهت بهبود ارزش غذایی کاه غلات در تغذیه نشخوارکنندگان پرداخته و روشی جهت کنترل ph تحت شرایط فرآوری خشک (افشاندن محلول، کاربرد در علوم دامی) با محاسبه ظرفیت تیتراسیون اسیدی-قلیایی توسعه یافت. نتایج آزمایش نشان داد که فرآوری با اوره تاثیر چندانی بر تغییر خصوصیات شیمیایی و بهبود تجزیه پذیری (1/34 در مقایسه %7/32) نسبت به کاه فرآوری نشده نداشت. آمونیاک تاثیر کمی بر محلولیت ماده خشک (از 8/13 به %5/16) و الیاف شوینده خنثی (0/68 به %9/64)، ولی تاثیر به سزایی در آزاد شدن ترکیبات فنولی (از 2/10 به 3/22 گرم در کیلوگرم) و افزایش هضم بخش دیواره سلولی (از 0/26 به %4/35) کاه داشت. فرآوری با پرکسید هیدروژن قلیایی (%5 سود و %2 پرکسید هیدروژن) منجر به افت تجزیه-پذیری به خصوص بخش سلولزی (از 7/41 به %2/36) نسبت به سود تنها (%5) شد. بیشترین میزان محلولیت ماده خشک (%4/22)، ترکیبات فنولی (2/25 گرم در کیلوگرم) و کربوهیدرات های دیواره سلولی (به %3/55) با فرآوری اسیدی (%5) حاصل شد. فرآوری اسیدی هضم ماده خشک کاه را افزایش (از 7/32 به %4/40) ولی دیواره سلولی را کاهش (از 26 به %3/22) داد. فرآوری با پرکسید هیدروژن تنها سبب کاهش لیگنین هسته ایی شد و بر سایر ترکیبات تاثیری نداشت این فرآوری اثر کمی بر بهبود هضم ماده خشک داشت ولی هضم بخش همی سلولزی (از 7/26 به %7/18) نسبت به کاه فرآوری نشده کاهش یافت. در مرحله بعدی با کنترل ph، به بررسی تغییرات ترکیبات و هضم دیواره سلولی در دامنه ph بین 5/1 تا 5/12 کاه پرداخته شد. همچنین کارآیی اضافه شدن آنزیم در phهای 5/3، 5/4 و 5/11 ارزیابی شد. ph کاه های فرآوری شده با قلیا طی روند سیلوسازی کاه به شدت نزول یافتند. اثر متقابل معنی داری بین ph و آنزیم اضافه شده مشاهده شد به طوری که تجزیه پذیری کاه در ph 5/4 افزایش یافت. نقطه بهینه فرآوری با سود در ph 12 (%2/7 سود) از نظر مقدار مصرف قلیا و افزایش هضم بدست آمد. از 5 راس گوسفند فیستوله شده جهت تعیین تاثیر مکمل نیتروژنی بر هضم، مصرف خوراک، ساخت پروتئین میکروبی و پاسخ های فیزیولوژیکی در قالب طرح مربع لاتین 5×5 پرداخته شد. جیره ها بر پایه کاه فرآوری شده یا فرآوری نشده (%65) و مکمل با اوره یا کازئین و یک جیره بدون مکمل بودند. گوسفندان تغذیه شده با جیره های بر پایه کاه فرآوری شده هضم شکمبه ایی (%27)، هضم کل دستگاه گوارش (%19)، مصرف خوراک (%43)، نرخ رقت شکمبه (%46) و ساخت پروتئین میکروبی (%54) بالاتری نسبت به کاه فرآوری نشده داشتند. منبع پپتیدی (کازئین) سبب افزایش هضم بخش الیافی (4/64 در مقایسه با %0/60) کاه فرآوری شده شد. به منظور بررسی تاثیر جایگزینی کاه (فرآوری نشده و فرآوری شده با قلیا با 12 ph به همراه %5 ملاس و %10 گندم آسیاب شده) به نسبت یک سوم بخش علوفه ایی (یونجه و سیلاژ ذرت) بر عملکرد شیردهی از 9 راس گاو اواسط شیردهی در قالب طرح آزمایشی مربع لاتین 3×3 استفاده شد. ph کاه فرآوری شده از 12 با اضافه شدن گندم و ملاس طی روند سیلو سازی به 04/5 تنزل یافت. قابلیت هضم شکمبه ایی برای علوفه یونجه، ذرت سیلویی، کاه فرآوری شده و کاه فرآوری نشده به ترتیب کاهش می یافت. هرچند، قابلیت هضم کل گوارشی برای جیره های شاهد و کاه فرآوری شده مشابه و در این دو جیره بیشتر از جیره حاوی کاه فرآوری نشده بود. مصرف خوراک، رفتار جوش گاوها و فراسنجه های خون و ادرار تحت تاثیر منابع علوفه ایی قرار نگرفتند. میزان تولید شیر در جیره شاهد بیشتر از جیره های بر پایه کاه بود هرچند تولید شیر تصحیح شده بر اساس چربی یا انرژی و بازده تولید شیر بین دو جیره شاهد و کاه فرآوری شده یکسان و بیشتر از کاه فرآوری نشده بود. درصد چربی و کل مواد جامد شیر گاوهای مصرف کننده جیره حاوی کاه فرآوری شده بیشتر از جیره شاهد بود. هزینه خوراک مصرفی برای جیره های شاهد، کاه فرآوری نشده و کاه فرآوری شده به ترتیب 13920، 12680 و 12860 تومان بود. در کل فرآوری قلیایی خشک کاه در 12ph و سپس سیلوسازی، روشی موثر در کاهش خاصیت قلیایی، شکستن پیوندهای عرضی (استری) ترکیبات دیواره سلولی، افزایش قابلیت هضم داشت و می توان به عنوان بخشی از منبع علوفه ایی در جیره دام های تولیدی به کار برد.

افزایش روز افزون مصرف انرژی، آلاینده ها و نگرانی های زیست محیطی به ویژه گرم شدن کره زمین، ضرورت استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی را افزایش می دهد. در سال های اخیر تولید اتانول به عنوان یک منبع سوختی تجدید پذیر توجه بسیاری را به خود جلب نموده است. مواد اولیه مورد استفاده برای تولید بیواتانول به سه دسته کلی قندهای ساده، مواد نشاسته ای و مواد لیگنوسلولزی تقسیم می شوند. هر کشور بر مبنای میزان در دسترس بودن این مواد نوع سوبسترای خود را انتخاب می کند. در ایران سالیانه حجم زیادی از گندم به دلیل مشکلات متعدد دورریز می شود. بهترین روش برای بهره برداری از این ضایعات استفاده از آن ها در فرآیندهای تولید اتانول است. تعداد زیادی از مخمرها و قارچ ها در صنایع تخمیری به کار می روند. در سالهای اخیر سویه های مختلف از قارچ های زایگومایست مانند گونه های موکور، به عنوان میکروارگانیسم های مناسب برای تولید بیواتانول معرفی شده اند، زیرا این میکروارگانیسم ها قابلیت رشد در دماهای بالا را دارند ودارای بایومس باارزش هستند. یکی از مشخصه های میکروارگانیسم های مورد استفاده در صنعت قابلیت تحمل بالای آن ها در برابر غلظت بالای گلوکز و اتانول است. همچنین برای کنترل هر چه بیشتر بیوراکتورها نیاز به بررسی مقدار بایومس تولید شده است. از این رو در این تحقیق به بررسی سینیتیک رشد زیست توده قارچ موکورهمیلیس و مطالعه ی اثر بازدارندگی گلوکز و اتانول بر روی تولید اتانول توسط آن پرداخته شد. به این منظور در ابتدا با استفاده از هیدرولیز آنزیمی، سوسپانسیون 25% وزنی آرد گندم در طی دو مرحله ی محلول سازی و قندسازی توسط دو آنزیم آلفاآمیلاز و گلوکو آمیلاز به گلوکز تبدیل شد و محلولی با غلظت قند 3/203 گرم بر لیتر گلوکز بدست آمد. سپس هیدرولیزیت حاصل رقیق سازی شده و تخمیر بی هوازی به وسیله قارچ موکورهمیلیس بر روی آن انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد با افزایش غلظت قند از 30 به 70 گرم بر لیتر بازده تولید اتانول (گرم اتانول تولید شده بر گرم سوبسترای مصرف شده) از 35/0 به 44/0 گرم بر گرم افزایش و با افزایش بیشتر غلظت گلوکز تا 120 گرم بر لیتر، این میزان کاهش می یابد. همچنین از میزان بایومس تولید شده برای قارچ مذکور، با افزایش غلظت گلوکز کاسته می شود. برای برازش میزان بایومس حاصل از تخمیر از سه مدل خطی، امرسون و ویلیام اصلاح شده استفاده شد. با توجه به r2 های بدست آمده از مدلسازی، مدل ویلیام اصلاح شده به عنوان بهترین مدل شناخته شد. با افزایش قند مقدار r2 کاهش می یابد. سپس با استفاده از این مدل رابطه ای برای سرعت تولید اتانول با توجه به اثر بازدارندگی گلوکز بدست آمد. بدیهی است که با افزایش قند اثر بازدارندگی آن افزایش و ثابت بازدارندگی آن کاهش می یابد. مقدار ks حاصل از برازش برای قارچ موکورهمیلیس برای سوبسترای گلوکز برابر 61/0 گرم بر لیتر بدست آمد. در انتها اثر بازدارندگی اتانول بر روی بازده تولیدآن (گرم اتانول تولید شده بر گرم بایومس تولید شده) مورد بررسی قرار گرفت. توان بدست آمده از این رابطه نزدیک یک بود.

کاه برنج یکی از مواد لیگنوسلولزی فراوان، ارزان و در دسترس است که می توان از آن برای تولید بیواتانول استفاده نمود. این ماده نسبت به دیگر مواد لیگنوسلولزی سیلیس بیشتری دارد. وجود سیلیس در دیواره ی بیرونی گیاه، مقاومت کاه برنج را در برابر انجام فرآیند بر آن بالا می برد؛ به این ترتیب سیلیس یک ترکیب مزاحم در هیدرولیز آنزیمی و تولید اتانول ازکاه برنج محسوب می شود. در این پژوهش جداسازی سیلیس از کاه برنج توسط پیش فرآوری با تعدادی از مواد شیمیایی در شرایط مختلف بررسی شده است. بهترین نتیجه مربوط به پیش فرآوری با کربنات سدیم در دمای 100 درجه سانتیگراد بود که منجر به حذف 91 درصد از سیلیس موجود در کاه برنج شد. افزایش دما باعث جداسازی بهتر سیلیس از کاه برنج شد. کاه برنج پیش فرآوری شده با کربنات سدیم 1 مولار در دمای صفر، 25 و 100 درجه سانتیگراد به همراه کاه پیش فرآوری نشده تحت هیدرولیز آنزیمی در دمای 45 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت با استفاده از fpu30 آنزیم سلولاز و iu60 آنزیم بتاگلوکوسیداز به ازای هر گرم سوبسترا قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پیش فرآوری با کربنات سدیم در دمای بالا باعث بهبود قابل ملاحظه ای در تولید گلوکز در فرآیند هیدرولیز آنزیمی شده است؛ در حالی که پیش فرآوری در دماهای پایین تأثیر چندانی بر بهبود هیدرولیز نداشت. به منظور بهینه سازی شرایط پیش فرآوری جهت تولید اتانول بیشتر، از محلول کربنات سدیم در دمای 100 درجه سانتیگراد با غلظت های 5/0 و 1 مولار، در مدت زمان های 1، 3 و7 ساعت و نسبت محلول به جامد 10، 15 و 20 استفاده شد و تأثیر شرایط مختلف پیش فرآوری بر تولید گلوکز در فرآیند هیدرولیز آنزیمی و تولید اتانول در هیدرولیز و تخمیر همزمان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از هیدرولیز آنزیمی نشان داد که بهترین نتیجه در پیش فرآوری با کربنات سدیم 5/0 مولار در دمای 100 درجه سانتیگراد، به مدت 3 ساعت و با نسبت محلول به جامد 20 به دست آمد. در این حالت بازده تولید گلوکز از سلولز موجود در نمونه از 35 درصد مربوط به کاه پیش فرآوری نشده به 100 درصد افزایش یافت. هم چنین فرآیند هیدرولیز و تخمیر هم زمان نمونه های پیش فرآوری شده و پیش فرآوری نشده توسط قارچ موکور همیلیس در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت برای تولید بیواتانول انجام شد. بازده تولید اتانول برای نمونه پیش فرآوری نشده 8/39 درصد بود که در شرایط بهینه ی پیش فرآوری به 2/83 درصد رسید. جهت بررسی عملکرد قارچ موکور همیلیس در تخمیر و هیدرولیز هم زمان، مقایسه ای بین این قارچ و مخمر ساکارومایسیس سرویسیه انجام گرفت. نتایج حاصل از هیدرولیز و تخمیر هم زمان نشان داد که قارچ موکور همیلیس در تولید اتانول در این فرآیند بهتر از مخمر عمل کرده است.

در این تحقیق برای اولین بار، قابلیت و اثرات جایگزینی عصاره قارچ (مواد ریز مغذی قابل هضم و ضروری تولیدی از فرآیند اتولیز بیومس قارچ موکور) به جای مواد مغذی مورد نیاز (عصاره مخمر و مواد معدنی) برای رشد میکروارگانیسم و تولید بیواتانول مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که عصاره قارچ به تنهایی می تواند جایگزین عصاره مخمر و همه نمکهای معدنی (سولفات منیزیم، دی پتاسیم هیدروژن فسفات، سولفات آمونیوم و کلرید کلسیم) در محیط کشت شود و به عنوان یک ماده غذایی کامل برای میکروارگانیسم برای تولید اتانول با راندمان بالای 47/0 گرم به ازای هر گرم گلوکز در فرآیند تخمیر مورد استفاده قرار گیرد. انجام فرآیند اتولیز در دمای 50 درجه سانتیگراد، ph برابر 5 و غلظت اولیه بیومس 57 گرم بر لیتر منجر به تولید یک منبع غنی از انواع مواد غذایی با ارزش ومهم (عصاره قارچ) می شود. غلظت های آمینو نیتروژن و نیتروژن کل عصاره قارچ تولیدی در این شرایط به ترتیب معادل با غلظت های 1/39 و 4/43 گرم بر لیتر عصاره مخمر در محیط کشت می باشند. همچنین جزء کیتوزان در aim (جامدات غیر قابل حل در سود) مواد سلولی باقیمانده پس از فرآیند اتولیز نسبت به جزء کیتوزان اولیه موجود در aim بیومس قارچ افزایش داشته است که می تواند به عنوان یک محصول با ارزش موردتوجه قرار گیرد. در ادامه این تحقیق، تولید بیواتانول از دانه های گندم به عنوان یک ترکیب نشاسته دار (غلظت های بالای گلوکز) توسط قارچ موکور ایندیکوس با هدف استفاده از عصاره قارچ به عنوان ماده مغذی جایگزین مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که قارچ موکور در غلظت های مختلف گلوکز (100، 150 و 200 گرم بر لیتر) از هیدرولیزیت آرد گندم در حضور عصاره قارچ نسبت به حضور عصاره مخمر، گلوکز را در مدت زمان کمتری (بیش از 4/1 تا 5/2 برابر بسته به غلظت اولیه گلوکز) مصرف می کند و اتانول را با ماکزیمم راندمان بالاتری تولید می کند. همچنین تولید بیواتانول از هیدرولیزیت کاه گندم به عنوان یک ترکیب لیگنوسلولزی توسط قارچ موکور ایندیکوس با هدف استفاده از عصاره قارچ به عنوان ماده مغذی جایگزین مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در اثر پیش فرآوری کاه گندم توسط حلال نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید (nmmo)، راندمان هیدرولیز به بیش از 6 برابر افزایش پیدا کرده و تقریباً در حدود 93 درصد سلولز موجود در کاه گندم به گلوکز تبدیل شد. راندمان تولید اتانول برای کاه گندم پیش فرآوری شده با افزودن عصاره قارچ نسبت به حضور محیط کشت کامل (عصاره مخمر و مواد معدنی) به 1/92 درصد افزایش یافته است که این مقدار در حدود 2/5 برابر از راندمان تولید اتانول فرآیند تخمیر کاه گندم پیش فرآوری نشده بیشتر است. همچنین راندمان تولید گلیسرول با افزودن عصاره قارچ در تمامی فرآیندهای تخمیر (گلوکز، دانه های گندم و کاه گندم) نسبت به راندمان نتیجه شده در حضور محیط کشت کامل و یا افزودن عصاره مخمر کاهش یافته است. این نتیجه دلیل بر کارآمد بودن عصاره قارچ به عنوان یک ماده غذایی مناسب در محیط تخمیر می باشد که علاوه بر جایگزینی به جای تمام مواد غذایی موردنیاز (عصاره مخمر و نمکهای معدنی) برای میکروارگانیسم، باعث افزایش راندمان تولید اتانول (محصول اصلی) و کاهش راندمان تولید گلیسرول (محصول فرعی) در فرآیند تخمیر می شود

ترکیبات لیگنوسلولزی کاه برنج و چوب مواد بسیار ارزان قیمت و فراوانی هستند که میتوانند برای تولید اتانول به روش تخمیر مورد استفاده قرار گیرند. این ترکیبات دارای سه قسمت عمده همی سلولز، سلولز و لیگنین میباشند. در میان روشهای مختلف هیدرولیز اسیدی رقیق بهترین روش برای هیدرولیز همی سلولز برای اجرا در مقیاس صنعتی شناخته شده است. نتایج این تحقیق نشان میدهد با به کار بردن روش اسیدی رقیق با 5/0 درصد اسید سولفوریک به مدت 10 دقیقه در فشار 15 با میتوان 8/80 درصد قند زایلوز، عمده ترین قند موجود در همی سلولز کاه را به دست آورد. بخش عمده ای از قندهای موجود در هیدرولیزیت همی سلولز قندهای قندهای پنج کربنی میباشند که بسیاری از میکروارگانیسم ها مانند ساکارومایسیس سرویسیه قادر به تخمیر آن نمیباشد. در تحقیقات سالهای اخیر برخی از قارچهای فیلامنتوس مانند موکور ایندیکوس و رایزوپوس اورایزه تواناییهای زیادی برای تولید اتانول از هیدرولیزیت نشان داده اند. از جمله مزایای استفاده از این قارچها قابلیت تخمیر از بیومس آنها میتوان مقدار قابل توجهی کیتوزان که ماده بسیار با ارزشی میباشد جداسازی نمود. در قسمتهای از این تحقیق به تولید اتانول از همی سلولز به روشهای مختلف تخمیر ناپیوسته، خوراکدهی ناپیوسته و پیوسته پرداخته شد. تولید اتانول از هیدرولیزیت اسیدی رقیق مرحله اول از قارچ موکور انجام گرفته و نتایج آن با نتایج تخمیر توسط پیکیا استیپیتز که معروفترین مخمر تخمیر کننده زایلوز میباشد مقایسه شد. نتایج نشان داد پیکیا برای تولید اتانول از زایلوز و همی سلولز کاه نتایجبهتری را نسبت به موکور نشان میدهد ول در تخمیر با موکور مقدار قابل توجهی بیومس نیز تولید شده که محصول با ارزشی میباشد. در بخش دیگری اثر هوادهی بر تخمیر زایلوز توسط موکور به روش ناپیوسته در فرمانتور بررسی شد.

اهمیت تولید اتانول به عنوان سوختی مناسب، تجدیدپذیر و پاک به علت محدود بودن منابع سوخت های فسیلی و تولید گازهای گلخانه ای حاصل از آن ها، در سال های اخیر افزایش یافته است. مواد لیگنوسلولزی، قندی ونشاسته ای از منابع تجدیدپذیر برای تولید اتانول محسوب می شوند که به وفور در دسترس می باشند. سبوس برنج از جمله مواد لیگنوسلولزی فراوان و ارزان قیمتی است که می توان از آن برای تولید اتانول استفاده نمود. در این تحقیق سبوس برنج به عنوان ماده اولیه برای تولید اتانول مورد استفاده قرار گرفت. ترکیبات اصلی موجود در سبوس برنج به کار برده شده در این پژوهش شامل: 2/36 درصد گلوکان، 15 درصد زایلان، 8/19 درصد لیگنین و 6/18 درصد خاکستر بود. به منظور بهبود بازده ی هیدرولیز آنزیمی و اتانول از پیش فرآوری قلیایی برای اصلاح ساختار این ماده استفاده شد. در ابتدا، پیش فرآوری قلیایی با هیدروکسید سدیم و کربنات سدیم در غلظت های 1 و 2 مولار، زمان های 30 و105 دقیقه و دماهای 50 و100 درجه سانتیگراد انجام شد. سپس برای بررسی تأثیر پیش فرآوری های انجام شده، فرآیند هیدرولیز آنزیمی بر روی نمونه های پیش فرآوری شده و پیش فرآوری نشده، در دمای 45 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت با استفاده از 30 fpu آنزیم سلولاز و60 iu آنزیم بتاگلوکوسیدازانجام شد. بهترین نتیجه حاصل از عملیات پیش فرآوری مربوط به پیش فرآوری با هیدروکسید سدیم با بازده هیدرولیز 9/49 درصد بود. همچنین فرآیند تولید اتانول بر روی این نمونه ها به روش قندسازی و تخمیر همزمان توسط قارچ موکور همالیس در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت انجام و اتانول تولیدی در این شرایط از 1/15 درصد برای سبوس برنج پیش فرآوری نشده به 72 درصد افزایش یافت. در مرحله بعد برای بهینه سازی شرایط پیش فرآوری جهت دستیابی به میزان اتانول بیشتر، از طراحی آزمایش به روش طراحی سطح پاسخ استفاده شدو تأثیر متقابل زمان (30 تا 180 دقیقه)، دما (0 تا 100درجه سانتیگراد) و غلظت محلول پیش فرآوری (1تا3 مولار) مورد بررسی قرارگرفت. بعد از انجام آزمایش ها شرایط بهینه جهت پیش فرآوری ودستیابی به میزان اتانول بالا بدست آمد که عبارت بود از: زمان 150دقیقه، دمای 67درجه سانتیگراد و غلظت 6/2 مولار هیدروکسید سدیم. با انجام عملیات هیدرولیز آنزیمی و تخمیر بر روی نمونه پیش فرآوری شده در شرایط بهینه راندمان اتانول تولیدی برابر با 7/86 درصد بدست آمد. جهت بررسی عملکرد قارچ موکور همالیس در فرآیند تخمیر و هیدرولیز همزمان، مقایسه ای بین این قارچ و مخمر ساکارومایسیس سرویسیه نیز انجام گرفت. نتایج حاصل نشان دهنده عملکرد بهترقارچ موکور همالیس و تولید میزان اتانول بیشتری نسبت به مخمر مذکور بود. همچنین میزان فسفات، گلوکزآمین، نرمال استیل گلوکزآمین، پروتئین و اسید چرب موجود در زیست توده اندازه گیری شد. میزان پروتئین موجود در زیست توده قارچ در این تحقیق برابر با 37/0 گرم بر گرم زیست توده خشک گزارش شد، همچنین دیواره سلولی آن شامل 21/0 گرم فسفات، 41/0 گرم گلوکزآمین و 05/0 گرم نرمال استیل گلوکز آمین به ازای هر گرم از aim خشک بود. میزان اسید چرب موجود در زیست توده تولیدی، با استفاده از استخراج توسط حلال های آلی متانول، هگزان و تولوئن اندازه گیری شد. بیشترین میزان استخراج اسید چرب با استفاده از نسبت حجمی 1 به 1 متانول و تولوئن برابر با 2/16 درصد بود.

چکیده فاضلاب کشتارگاه به علت دارا بودن بار آلی بسیار بالا شامل خون، پروتئین و غیره باعث ایجاد مشکلات حاد در منطقه بهره برداری آن می گردد. فاضلاب های کشتارگاهی بسیار شبیه به فاضلاب خانگی است با این تفاوت که از بار آلی بالاتری برخوردار می باشند. این نوع فاضلاب ها بطور کلی از مواد آلی تشکیل شده اند و حاوی مواد معلق و جامد بسیار زیادی هستند و همچنین از اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (bod) و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی(cod) بالایی برخوردارند. روش تصفیه این نوع فاضلاب ها به طور عمده روش تصفیه بیولوژیکی می باشد. فاضلاب کشتارگاه ها به دلیل داشتن رنگ و کدورت جلوه زشت و ناپسندی را ایجادمی کند میزان مواد ایجادکننده بو ممکن است به حدی باشد که اثرات نامطلوبی را به محیط زیست انسانی بوجود آورد. با توجه به وجود بار آلودگی بالای فاضلاب کشتارگاهی روش های بیولوژیکی به تنهایی قادر به تصفیه آن نیستند به همین خاطر از ترکیب روش بیولوژیکی و غشایی در پژوهش استفاده شده است. استفاده از فرآیندهای غشایی در سال های اخیر در زمینه تصفیه فاضلاب ها گسترش زیادی پیدا کرده است. یکی از جدیدترین روش های تصفیه پساب های شهری و صنعتی، فناوری بیوراکتور غشایی (mbr) است که آرام آرام جایگزین روش-های مرسوم می شود و از راندمان بالای برخوردار است. این فناوری ترکیبی از فرآیند بیولوژیکی و فرآیند جداسازی غشایی می باشد که اولین کاربرد ترکیب غشاءها با فرآیند تصفیه پساب بیولوژیکی در سال 1969 گزارش شده است و به صورت تجاری و صنعتی در کشورهای پیشرفته و در حال توسعه مورد استفاده قرار می گیرد و روز به روز در حال پیشرفت وگسترش است. فناوری mbr مزایای زیادی از جمله کیفیت بالای جریان خروجی از فرآیند، فضای مورد نیاز کم، کاهش هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی سیستم و راه اندازی سریع را دارد. هدف از این پژوهش، تصفیه پساب کشتارگاه بوسیله ی بیوراکتور غشایی است. در این فرآیند از ماژول غشایی الیاف تو خالی با انتهای بسته با متوسط اندازه حفرات 200 نانومتر به صورت غوطه ور درون بیوراکتور استفاده شده است. در بخش فرآیند بیولوژیکی، در این پروژه از لجن فعال هوازی استفاده شده است. میکروارگانیسم ها در مدت زمان سه هفته با پساب کشتارگاه درون بیوراکتور سازگار گردید. پس از سازگار شدن میکروارگانیسم های لجن فعال آزمایش های فیزیکی و شیمیایی مورد نظر از قبیل غلظت اکسیژن مورد نیاز شیمیایی(cod)، اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی 5 روزه (bod5)، کدورت و جامدات معلق جریان خوراک ورودی و جریان تراوش یافته از غشا در طول فرآیند، اندازه گیری شدند. محدوده غلظت جامدات معلق مایع مخلوط (mlss) در بیوراکتور غشایی بین 4700 و9900 میلی گرم بر لیتر قرار دارد. زمان ماند هیدرولیکی در این پژوهش از لحاظ تئوری 25 ساعت در نظر گرفته شد. شار بحرانی عبوری از غشا، با استفاده از روش شار پله ای (flux-step) به مقدار4/5 لیتر بر متر مربع بر ساعت بدست آمد. در این پژوهش، با توجه به نرخ بار آلی میانگین 9/4کیلوگرم cod بر متر مکعب در روز که وارد بیوراکتور می شود، غلظت cod، bod5 در جریان خروجی از mbr، در مدت زمان کارکرد 33 روزه، به ترتیب به 171 و 59 میلی گرم بر لیتر کاهش یافت و بالاترین راندمان حذف cod و bod5، در کل فرآیند 98/95و 96 درصد به ترتیب بدست آمد. در این روش کدورت از محدوده ntu 1112-836 در خوراک ورودی به کمتر از ntu 33/5 در جریان تراوش یافته کاهش یافت. واژه های کلیدی: بیوراکتور غشایی،زمان ماند هیدرولیکی،کدورت،گرفتگی غشاء،غشای الیاف توخالی

در این تحقیق دو گیاه کرچک و منداب به عنوان خوراک پالایشگاه زیستی جهت تولید بیودیزل، بیوگاز و اتانول مورد استفاده قرار گرفت. روغن دانه های کرچک و منداب استخراج و میزان اسیدهای چرب روغن آزاد موجود در آن ها اندازه گیری و برای تولید بیودیزل به کار برده شد. عوامل موثر بر بازده فرآیند ترانس استریفیکاسیون هر یک از روغن ها جهت دستیابی به حالت بهینه در تولید بیودیزل بررسی و خواص فیزیکی نمونه های بیودیزل تولید شده در حالت بهینه اندازه گیری شد. بیشترین بازده تولید بیودیزل از روغن کرچک برابر با 2/88% بود که توسط واکنش در دمای 40 درجه سانتیگراد، نسبت وزنی الکل به روغن 4/0 به مدت 90 دقیقه بدست آمد. بازده فرآیند تولید بیودیزل از روغن منداب پیش فرآوری شده در دمای 60 درجه سانتیگراد، با استفاده از نسبت وزنی الکل به روغن 3/0 برای مدت زمان مشابه به بیشترین میزان خود رسید که این میزان برابر با 7/92% بود. از سوی دیگر، ضایعات گیاه کرچک (ساقه، برگ و کنجاله ها) و گیاه منداب (کاه و کلش و کنجاله ها) جهت تولید بیوگاز و اتانول استفاده شد. اثر پیش فرآوری قلیایی با سود 8% (وزنی - -حجمی) در دو دمای مختلف (صفر و 100درجه سانتیگراد) و دو مدت زمان مختلف (30 و 60 دقیقه) بر بازده تولید بیوگاز و اتانول، مورد ارزیابی قرار گرفت. در مورد تولید متان از ضایعات گیاه کرچک، پیش فرآوری در دمای صفر درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه منجر به افزایش میزان تولید متان از ساقه کرچک شد و مقدار متان تولیدی را از 9/80 به 5/145 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار رسانید. در مقابل، پیش فرآوری بر میزان تولید متان از نمونه های کنجاله و برگ کرچک اثر منفی داشت. پیش فرآوری در دمای 100 درجه به مدت 60 دقیقه بهترین نتایج برای هیدرولیز آنزیمی و هیدرولیز و تخمیر همزمان کلیه ی اجزای زیست توده کرچک را در پی داشت. بیشترین بازده برای فرآیند هیدرولیز آنزیمی نمونه های ساقه، کنجاله و برگ کرچک به ترتیب برابر با 8/82، 4/35 و 1/61% و برای فرآیند هیدرولیز و تخمیر همزمان آن ها به ترتیب برابر با 2/82، 7/33 و 6/77% بود. در مورد تولید متان از ضایعات گیاه منداب، استفاده از پیش-فرآوری قلیایی در دمای صفر درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه توانست باعث بهبود میزان متان تولیدی از کاه و کلش منداب شود در حالیکه برای کنجاله ی منداب، پیش فرآوری در دمای 100 درجه با مدت زمان مشابه بهترین نتیجه را به دنبال داشت. بیشترین میزان تولید متان برای کاه و کلش و کنجاله منداب به ترتیب برابر با 7/251 و 4/498 میلی لیتر به ازای هر گرم جامدات فرار بدست آمد. استفاده از پیش فرآوری در دمای بالا به مدت 60 دقیقه موجب دستیابی به بهترین بازده های فرآیند هیدرولیز آنزیمی و هیدرولیز و تخمیر همزمان نمونه های کاه و کلش و همچنین کنجاله منداب شد. بازده هیدرولیز نمونه های پیش فرآوری شده به ترتیب 7/81 و 2/77% و بازده تولید اتانول آن ها به ترتیب 5/75 و 2/68% بود.

لیگنوسلولزها، بیوپلیمرهایی ارزان و قابل دسترس در جهان می باشند که به عنوان مهمترین منبع تولید انرژی طی فرآیندهای بیولوژیکی مورد توجه قرار گرفته اند. کاه برنج یکی از فراوان ترین لیگنوسلولزهای بازمانده از محصولات کشاورزی در جهان و به خصوص کشورهای آسیایی می باشد. مشکل استفاده از کاه برنج، همانند سایر لیگنوسلولزها، استحکام و مقاومت بالای آن در برابر حملات آنزیمی و باکتریایی می باشد که جهت رفع آن می بایست تحت عملیات پیش فرآوری قرار گیرد. در این تحقیق، پتانسیل کاه برنج به عنوان سوبسترایی ارزان، فراوان و قابل دسترس جهت تولید هیدروژن طی فرآیند هضم بی هوازی به کمک لجن فاضلاب شهری به عنوان مایع تلقیح، بررسی گردید. پیش فرآوری لجن بی هوازی به روش شوک گرمایی، در دمای c?85 به مدت 45 دقیقه، برای افزایش تولید هیدروژن با غیرفعال نمودن باکتری های غیراسپورزای مصرف کننده ی هیدروژن و انتخاب گونه های اسپورزای مولد هیدروژن انجام گرفت. آزمایشات در مقیاس آزمایشگاهی درون رآکتورهایی با حجم 118 میلی لیتر به صورت ناپیوسته انجام شد. عملیات هضم بی هوازی در شرایط دمایی مزوفیل انجام شده و جهت آنالیز گاز تولیدشده از دستگاه کروماتوگرافی گاز استفاده شد. عملیات انجام شده جهت پیش فرآوری کاه برنج، شامل دو مرحله ی شیمیایی به کمک محلول آمونیاک و اسیدفسفریک رقیق در دمای بالا، به منظور افزایش تبدیل بیولوژیکی کاه بود. مرحله ی اول شامل حرارت دادن کاه برنج در محلول آمونیاک 10% (وزنی/وزنی) در مدت زمان 30 و 60 دقیقه در دمای 90، 120 و c?150 جهت حذف لیگنین بوده و تأثیر افزایش زمان بر میزان حذف لیگنین طی پیش فرآوری بازی در سه دمای ذکر شده بررسی شد. بهترین نتیجه در دمای c?120 و مدت زمان پیش فرآوری 60 دقیقه با 1/33% حذف لیگنین مشاهده شد. مرحله ی دوم هیدرولیز همی سلولز و کاهش درجه ی کریستالی سلولز با استفاده از محلول اسیدفسفریک رقیق (5/0% و 3% وزنی/وزنی) در دمای c?121 به مدت 60 دقیقه بود. افزایش غلظت اسید از 5/0% به 3% منجر به افزایش میزان قند در فاز مایع به دست آمده از روش ترکیبی شده، که به عنوان یک منبع کربنی قابل تخمیر برای رشد ابتدایی باکتری ها جهت تولید هیدروژن مناسب بود. نتایج آزمایشات نشان داد که پیش فرآوری ترکیبی نسبت به حالتی که تنها از آمونیاک استفاده شد، به طور موثرتری هضم پذیری کاه برنج را جهت فرآیند هضم بی هوازی افزایش داد. پیش فرآوری تک مرحله ای و ترکیبی بازده ی تولید هیدروژن را به ترتیب 4/52% و 2/82% نسبت به حالت پیش فرآوری نشده افزایش داد. تصویربرداری sem جهت بررسی تغییرات مورفولوژیکی ساختار کاه برنج پیش فرآوری نشده و بهترین نمونه ی پیش فرآوری شده ی بازی و ترکیبی انجام شد. تصاویر به دست آمده نشان دهنده ی ایجاد تغییرات زیاد در دیواره ی سلولی و به هم ریختن ساختار منظم کاه برنج پس از پیش فرآوری بود. هم چنین، آنالیز ftir جهت مشخص نمودن ساختار فیزیکی و تغییرات ایجادشده بر گروه های عاملی کاه برنج پیش فرآوری نشده و نمونه های حاصل از پیش فرآوری موثرتر بازی و ترکیبی انجام گرفت. این آنالیز نشان داد که شاخص کریستالی کاه برنج پیش فرآوری نشده، کاه برنج پیش فرآوری شده ی بازی و پیش فرآوری شده ی ترکیبی به ترتیب برابر 48/0، 42/0 و 40/0 بوده که نشان دهنده ی کاهش این شاخص پس از پیش فرآوری در مقایسه با نمونه ی پیش فرآوری نشده، و در نتیجه افزایش قابلیت دسترسی به سلولز و به تبع آن افزایش هضم پذیری کاه طی فرآیند هضم بی هوازی بود.

رشد سریع و روز افزون مصرف انرژی در جهان، محدود بودن منابع فسیلی موجود و مخاطرات زیست محیطی جدی ناشی از استفاده از آن ها مانند انتشار گاز های گلخانه ای و افزایش دمای کره زمین، ضرورت بهره برداری انرژی از منابع تجدیدپذیر را بیش از پیش برای جوامع بشری آشکار کرده است. در حال حاضر اتانول مهم ترین سوخت مایع جایگزین بنزین بوده و مواد لیگنوسلولزی که فراوان ترین توده های زیستی در جهان را تشکیل می دهند، به واسطه ارزان بودن و عدم دخالت در چرخه مواد غذایی مهم ترین ماده اولیه برای تولید اتانول محسوب می شوند. به دلیل این که فیبرهای سلولزی در ساختار لیگنوسلولزها توسط ماتریسی از همی سلولز و لیگنین محافظت می شوند، در برابر حملات شیمیایی و بیولوژیکی بسیار مقاوم بوده و بازده هیدرولیز و تخمیر آن ها به اتانول در حالت طبیعی پایین است. در فرآیند تبدیل مواد لیگنوسلولزی به اتانول، پیش فرآوری یک مرحله مهم و کلیدی برای تغییر ساختار لیگنوسلولزی به منظور تسهیل مراحل هیدرولیز و تخمیر محسوب می شود. از میان روش های مختلفی که تاکنون برای پیش فرآوری ترکیبات لیگنوسلولزی پیشنهاد شده است، استفاده از حلال های سلولزی به دلیل کارایی مطلوب در دماهای متوسط و پایین بسیار حائز اهمیت است. با توجه به این که تحقیقات انجام شده در زمینه استفاده از حلال های سلولزی اغلب محدود به کاربرد آن ها برای ترکیبات سلولزی (مانند منسوجات) است، در تحقیق حاضر از حلال های مختلفی شامل هیدروکسید سدیم، اسید فسفریک، و نیز حلال های جدید شامل nmmo و مایع یونی [emim[oac برای پیش فرآوری ضایعات کشاورزی (باگاس گیاه سورگوم شیرین) و جنگلی (ضایعات چوب صنوبر و کبوده) استفاده گردیده است. پیش فرآوری باگاس توسط محلول هیدروکسید سدیم (12%) و اسید فسفریک (85%) به ترتیب در دماهای 0 و 50 درجه سانتی گراد به مدت 3 و 5/0 ساعت صورت گرفت. هیدرولیز آنزیمی باگاس در دمای 45 درجه سانتی گراد و ph برابر 8/4 با استفاده از آنزیم های سلولاز و بتاگلوکوسیداز به مدت 72 ساعت نشان دادکه پس از عملیات پیش فرآوری توسط هیدروکسید سدیم بازده هیدرولیز از 65% تا 92% افزایش می یابد. همچنین اتانول تولیدی در فرآیند تخمیر محلول هیدرولیز باگاس فرآوری شده در دمای 32 درجه سانتی گراد و ph برابر 5/5 از حدود 50% تا بیش از 80% بهبود می یابد. آنالیز سوبسترا با استفاده از روش های مختلف بیان گر کاهش جزئی محتوای لیگنین، کاهش کریستالینیتی و باز شدن سطح سوبسترا در اثر عملیات پیش فرآوری می باشد. به دلیل این که روش های آلکالی و اسیدی مورد استفاده بیشتر برای فرآوری ضایعات کشاورزی مناسب بوده و تأثیر آن ها بر ضایعات چوبی کم تر است، برای بهبود بازده هیدرولیز چوب سخت صنوبر از پیش فرآوری توسط محلول 85% nmmo در دمای 120 درجه سانتی گراد به مدت 3 ساعت استفاده شد. نتایج نشان داد که بعد از عملیات پیش فرآوری ضمن این که محتوای کربوهیدراتی سوبسترا تقریباً حفظ می شود، کریستالینیتی آن به میزان قابل توجهی کاهش و قابلیت تورم پذیری آن افزایش می یابد. بازده تولید قند از چوب صنوبر بعد از 96 ساعت هیدرولیز آنزیمی فقط در حدود 10% است که برای سوبسترای فرآوری شده توسط nmmo بعد از 24 ساعت هیدرولیز تا 76% افزایش یافته و در نهایت پس از 96 ساعت هیدرولیز به 96% رسیده است. همچنین بعد از عملیات پیش فرآوری، بازده تولید اتانول در مدت 24 ساعت تخمیر تا بیش از 9 برابر باگاس فرآوری نشده بهبود داشته است. برای چوب های سخت تر مانند چوب کبوده روش های قبلی کارایی چندانی نداشت، لذا پیش فرآوری مایع یونی با استفاده از حلال [emim[oac در دمای 120 درجه سانتی گراد و دماهای مختلف 1، 3 و 5 ساعت بر روی ضایعات چوب کبوده که یکی از مقاوم ترین درختان جنگلی محسوب می شود، صورت گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که پیش فرآوری مایع یونی موجب افزایش قابل توجه بازده هیدرولیز آنزیمی ضایعات چوب از 3/5% به حدود 95% و بهبود تخمیر-پذیری آن تا بیش از 81% می گردد. آنالیز چوب بعد از فرآوری بیان گر کاهش محتوای لیگنین و کریستالینیتی سوبسترا و افزایش قابلیت تورم پذیری آن می باشد. همچنین نتایج حاصل از آزمایشات سیمون و جذب آنزیم نیز به خوبی نشان می دهد که پیش فرآوری مایع یونی حتی در زمان کوتاه (یک ساعت) موجب افزایش قابل توجه سطح تماس و اندازه منافذ سوبسترا شده و میزان دسترسی آن به آنزیم تا 74% افزایش داده است.

تولید اتانول از بیومس یکی از راه های کاهش مصرف نفت خام و آلودگی محیطی است. یکی از کاربردهای بیواتانول استفاده از آن در مخلوط با بنزین به عنوان سوخت می باشد زیرا عدد اکتان آن بالا و عدد ستان آن پایین می باشد. هزینه عمده برای تولید اتانول ماده اولیه می باشد. فاکتور مهم در تولید اتانول، نوع میکروارگانیسم مورد استفاده می باشد. در این پروژه از قارچ موکور همیلیس برای بهینه سازی تولید اتانول استفاده شد که این قارچ دارای بیشترین راندمان تولید اتانول در بین تمام میکروارگانیسم ها می باشد و راندمان تولید اتانول این قارچ با راندمان تولید اتانول قارچ موکور ایندیکوس که معروفترین میکروارگانیسم برای تولید اتانول است، برابر می باشد. هدف از انجام این آزمایشات بدست آوردن بیشترین راندمان اتانول و بیومس بود. برای بهینه سازی نتایج حاصل از آزمایش از نرم افزار minitab و از روش های طراحی فاکتوریل و طراحی سطح پاسخ (ccd) استفاده شد. آنالیز نتایج نیز با استفاده از دستگاه hplc انجام شد. همچنین در تمام این آزمایشها از لوپ های بی هوازی استفاده شد. در این پروژه به بهینه سازی 9 پارامتر در محیط کشت پرداخته شد و در پایان آزمایش ها، نمونه های مختلف ساخته شد که در آنها گلوکز با غلظتهای مختلفی وجود داشت. برای بررسی اثر گلوکز در این آزمایشها، به جای گلوکز از محلول هیدرولیزیت آرد گندم استفاده شد. بعد از انجام آزمایش ها مشخص شد که محلول فلزی و سولفات روی تاثیر ناچیزی در راندمان تولید اتانول داشتند و محلول ویتامین اثر کمی در تولید اتانول داشت. همچنین موادی چون دی پتاسیم هیدروژن فسفات، سولفات منیزیم، سولفات آمونیم و کلرید کلسیم اثر خیلی کمی بر روی راندمان اتانول داشتند. مواد موثر در تولید اتانول گلوکز و عصاره مخمر بودند. مقدار بهینه عصاره مخمر 4 گرم در لیتر بدست آمد و راندمان اتانول در محلولی که شامل 30 گرم در لیترگلوکز و 4 گرم در لیترعصاره مخمر بود برابر46/0 گرم بازاء مصرف هر گرم گلوکز به دست آمد. مهمترین محصول جانبی در مورد قارچ موکور همیلیس، گلیسرول بود که بیشترین راندمان گلیسرول در این آزمایش ها 07/0 گرم بازاء مصرف هر گرم گلوکز به دست آمد. همچنین بیشترین راندمان بیومس نیز برابر 16/0 گرم بازاء مصرف هر گرم گلوکز به دست آمد. دامنه تغییرات راندمان گلیسرول بین 02/0 – 07/0 گرم بازاء مصرف هر گرم گلوکز بود. بهینه سازی سه پارامتر دما، زمان و ph نیز مورد بررسی قرار گرفت و مقدار بهینه این سه پارامتر به ترتیب برابر c ° 30، 36 ساعت و 5 به دست آمد.

هدف اصلی از این پژوهش، تهیه و مشخصه یابی بیو نانو کامپوزیت بر پایه پلی لاکتیک اسید بازیافتی تقویت شده با نانو الیاف سلولزی باگاس می باشد. ابتدا بمنظور استخراج نانوالیاف سلولزی ازالیاف باگاس از یک روش شیمیایی مکانیکی شامل: عصاره گیری، هیدرولیز، خمیر سازی، سفیدگری، پالاینده و سوپرآسیاب استفاده شده است. مرحله خود هیدرولیز به منظور خروج همی سلولز با استفاده از آب و در یک راکتور در دمای ?c170 با زمان ماند min10انجام پذیرفت. به منظور خروج لیگنین از سدیم هیدروکسید و آنتراکینون با استفاده از همان راکتور مرحله قبل جهت بهینه کردن این مرحله استفاده شد و جهت رسیدن به بیشترین مقدار میکرو الیاف با کیفیت بهتر توسط یک نرم افزار آماری مدل و بهینه گردید. دمای ?c 150، غلظت %5/17 و مدت زمان h1شرایط مرحله بهینه در خمیر سازی بود. در نهایت به منظور بدست آمدن سلولز خالص مرحله رنگبری با استفاده از سدیم کلریت و هیدورژن پروکسید و با تکنیک عنصر کلر محدود شده انجام پذیرفت. در ادامه سوسپانسیونی از این میکروالیاف از پالاینده با 25000 دور چرخش و سوپر آسیاب با 2 بار عبور در rpm1500 عبور داده شد تا ابعاد الیاف به اندازه نانو کاهش یابد. ابعاد و مورفولوژی الیاف در مراحل مختلف عمل آوری توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری و روبشی بررسی شد. همچنین نتایج بدست آمده از آنالیز ترکیب درصدهای شیمیایی نشان داد که درصد سلولز پس از عمل آوری قلیایی نسبت به مواد خام در حدود %91 افزایش یافته است. همچنین نتایج آنالیز طیف سنجی فوریه (ftir) به طور کیفی این نتایج را اثبات کرد. به منظور بررسی تغییرات مورفولوژی میکروالیاف در طول فرایند های شیمیایی از میکروسکوپ نوری (om) و میکروسکوپ عبوری روبشی (sem) بهره گرفته شد. همچنین نتیجه تصویر میکروسوپ الکترونی عبوری (tem) حاکی از استخراج موفقیت آمیز نانو الیاف با قطر حدود nm 20 بود. همچنین نتایج پراکنش نوری دینامیکی حاکی از آن بود که قطر متوسط خوشه های نانو الیافnm 860 بودند. در مرحله ی بعد بمنظور تهیه ی نانوکامپوزیت، مستربتچی از پلی لاکتیک اسید بازیافتی و نانوالیاف سلولزی باگاس که بصورت یکنواخت پراکنده شده، به مذاب پلیمری اضافه شد. به منظور تهیه مستربتچ با استفاده از حلال استن پلی لاکتیک اسید بازیافتی حل شد و نانو الیاف با استفاده از سانتری فیوژ از محیط آّب به استن منتقل شد. در ادامه به روش قالب گیری مذاب فیلم های نانوکامپوزیت شکل دهی شد. سپس خواص مکانیکی، دینامیکی-مکانیکی و عبوردهی نور نانوکامپوزیت ها مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان می داد که مدول یانگ و استحکام کششی فیلم ها با افزایش نانوالیاف تا 3 درصد وزنی به ترتیب %8/35 و %4/36 افزایش داشته است. آزمون دینامیکی-مکانیکی ثابت کرد دمای انتقال شیشه ای فیلم های نانوکامپوزیت با %3 وزنی نانوالیاف سلولز در حدود ?c1 نسبت به فیلم پلی لا کتیک اسید بازیافتی افزایش داشته است. همچنین آزمون تخریب پذیری نشان داد که مقاومت در برابر تخریب پذیری فیلم ها با افزایش درصد نانوالیاف افزایش قابل توجهی خواهد داشت که بیشترین در %3 وزنی بود. در نهایت تست عبورپذیری نور با استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتری اثبات کرد با افزایش درصد نانوالیاف عبوردهی نور فیلمها کاهش قابل توجهی نشان میدهد.

کاه برنج ماده ای لیگنوسلولزی و دارای مقدار قابل توجهی از کربوهیدرات ها است که می توان از آن در تولید سوخت های زیستی مانند بیوگاز استفاده کرد. ساختار منظم، میزان بلورینگی بالا، درجه ی پلیمری بالا و وجود لایه های محکم از موادی همچون لیگنین به دور ماکرومولکول های کربوهیدراتی مانع از دسترسی مناسب ریزسازواره ها به این مواد می شود. در این پژوهش از پیش فرآوری های با کربنات سدیم 25/0 و 5/0 مولار، در دماهای 90، 110 و 130 درجه سانتی گراد و مدت زمان های 1، 2 و 3 ساعت جهت افزایش سلولز در دست رس و در نتیجه بهبود تولید متان استفاده شد و تاثیر هر یک از عوامل دما، زمان و غلظت کربنات سدیم مورد بررسی قرار گرفت. کلیه پیش فرآوری ها، در راکتور تحت فشار همزن دار با قابلیت تزریق مواد در دمای مورد نظر به منظور حذف هرگونه اثر پیش گرمایشی انجام شد. هضم بی هوازی برای تولید متان در درون بطری های 118 میلی لیتری در دمای 35 درجه سانتی گراد و به مدت 47 روز صورت گرفته و گاز تولیدی با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی(gc) مورد سنجش قرار گرفت. نمونه پیش فرآوری شده با کربنات سدیم 5/0 مولار، در دمای 110 درجه سانتی گراد و مدت زمان 2 ساعت با تولید 292 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد فرار با افزایش 125 درصدی تولید متان نسبت به نمونه پیش فرآوری نشده، پیش فرآوری بهینه بوده است. این در حالی است که نمونه پیش فرآوری نشده در شرایط یکسان، 130 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد فرار تولید نمود. در ادامه این پژوهش از بیوراکتور غشایی بی هوازی برای تولید بیوگاز از کاه برنج استفاده شد که در مدت 55 روز و در دمای 35 درجه سانتی گراد، 141 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد تولید شد. این در حالی است که در عدم استفاده از غشا این میزان به 111 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد کاهش یافت.

بیواتانول به عنوان سوختی پاک و تجدیدپذیر، جایگزین بسیار خوبی برای سوخت های فسیلی به شمار می آید. بیواتانول را می توان از سه دسته ماده ی خام اولیه شامل مواد قندی، مواد نشاسته ای و مواد لیگنوسلولزی تولید نمود. کاه برنج یکی از مواد زائد لیگنوسلولزی فراوان در دنیا محسوب می شود. در پژوهش حاضر، تولید بیواتانول از کاه برنج توسط مورفولوژی های مختلف قارچ موکور هیمالیس مورد بررسی قرار گرفت. کاه برنج با هیدروکسید سدیم و اسید فسفریک، به همراه اولتراسونیک یا بدون آن، قبل از فرآیند هیدرولیز آنزیمی، مورد پیش فرآوری قرار گرفت. پیش فرآوری قلیایی با محلول هیدروکسید سدیم 12 درصدی در دمای صفر درجه ی سانتیگراد و به مدت 3 ساعت انجام شد؛ در حالی که پیش فرآوری با اسید فسفریک 85 درصد در دمای 50 درجه ی سانتیگراد و به مدت 30 دقیقه صورت گرفت. پیش فرآوری ها منجر به بهبود فرآیند هیدرولیز آنزیمی گردید و بازده ی تئوری تولید گلوکز 93-76 درصد به دست آمد. بهترین عملکرد فرآیند هیدرولیز آنزیمی برای پیش فرآوری با هیدروکسید سدیم به همراه اولتراسونیک (93 درصد بازده ی تئوری تولید گلوکز) حاصل شد. قارچ موکور هیمالیس از جمله قارچ های فیلامنتوس و متعلق به رده زیگومایست ها می باشد و قادر به رشد با مورفولوژی های مختلف است. بر اساس نتایج این پژوهش، قارچ موکور هیمالیس توانایی مناسبی در تولید اتانول از سوبسترای کاه برنج از خود نشان داد. بیومس قارچ موکور هیمالیس مقادیر زیادی کیتوزان دارد و منبع مناسبی برای تولید این بیوپلیمر پرکاربرد به شمار می رود. در این تحقیق در ابتدا نحوه ی ایجاد مورفولوژی های مختلف قارچ موکور هیمالیس بررسی و مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که تلقیح غلظت های کم اسپور برابر با 105×4-1 اسپور بر میلی لیتر و دسترسی به اکسیژن، منجر به رشد قارچ با مورفولوژی فیلامنتوسی خالص می شود؛ در صورتی که تلقیح اسپور با غلظت بیشتر، 105×20-10 و 106×8 اسپور بر میلی لیتر و اعمال شرایط هوازی، به ترتیب رشد قارچ با مورفولوژی فیلامنتوسی غالب و مخمری شکل غالب را به همراه دارد. همچنین، با تلقیح اسپور با غلظت زیاد (106×8 اسپور بر میلی لیتر) و به کارگیری شرایط بی هوازی، مورفولوژی مخمری شکل خالص حاصل می شود. در ادامه ی تحقیقات، تولید اتانول از هیدرولیزیت های کاه برنج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، توانایی تولید اتانول کلیه ی مورفولوژی های قارچ موکور هیمالیس از کاه برنج را نشان داد. ماکزیمم بازده ی تولید اتانول برای هیدرولیزیت کاه برنج پیش فرآوری شده با هیدروکسید سدیم همراه با اولتراسونیک 44/0 گرم بر گرم گلوکز توسط مورفولوژی مخمری شکل خالص قارچ موکور هیمالیس، حاصل شد. همچنین نتایج نشان داد که بازده ی تولید اتانول از هیدرولیزیت کاه برنج برای مورفولوژی مخمری شکل خالص نسبت به سایر مورفولوژی ها اندکی بیشتر است (44/0-35/0 گرم بر گرم گلوکز بسته به نوع پیش فرآوری). علاوه بر ماکزیمم بازده ی تولید اتانول و گلیسرول از هیدرولیزیت کاه برنج توسط مورفولوژی های مختلف قارچ موکور هیمالیس، بازده ی بیومس و میزان پروتئین، فسفات و کیتوزان دیواره ی سلولی نیز مورد بررسی قرار گرفت. بازده ی تولید بیومس مورفولوژی مخمری شکل در حالت هوازی بیش از مورفولوژی فیلامنتوسی است و بیومس این مورفولوژی پروتئین بیشتری نیز دارد؛ در حالی که سهم فسفات و کیتوزان موجود در بیومس این مورفولوژی، کمتر از مورفولوژی فیلامنتوسی است.

سورگوم شیرین یک گیاه انرژی زاست و یک منبع بسیار مناسب برای تولید اتانول و بیوگاز محسوب می شود. سورگوم شیرین غالبا از مواد قندی، نشاسته، سلولز ، همی سلولز و لیگنین تشکیل شده است. پیش فرآوری مستقیم ساقه سورگوم شیرین به دلیل حضور همزمان قندهای آزاد و لیگنین معمولا پیچیده است .این پیچیدگی به این علت است که پیش فرآوری های معمول هر چند ساختار لیگنوسلولزی سورگوم را تخریب می کند و دسترسی به سلولز را افزایش می دهد اما باعث استخراج قندهای آزاد از ساقه سورگوم شده و میزان بازده تولید متان و اتانول را به شدت کاهش می دهد. در این پژوهش تاثیر پیش فرآوری با حلال آلی اتانول (organosolv)، برای بهبود تولید بیوگاز و اتانول بررسی شد. در مرحله اول تاثیر دما (oc100،120،140،160) وغلظت اتانول (50 ،70 % ) و حضورکاتالیست اسیدسولفوریک در بهبود تولید بیوگاز از جامد حاصل از پیش فرآوری بررسی شد. پیش فرآوری در یک مخزن فشار بالا از جنس فولاد ضد زنگ که دارای دماسنج و فشارسنج است به عنوان راکتور ناپیوسته انجام شد. آزمایشات بیوگاز در راکتورهای 118 میلی-لیتری در حالت ناپیوسته در شرایط معتدل دوست (37 درجه سانتیگراد) انجام شد. گاز حاصل به کمک دستگاه gc آنالیز شد. تولید بیوگاز با افزایش دمای پیش فرآوری در حالت بدون کاتالیست افزایش یافت. نمونه ی فرآوری شده در دمای oc160 و غلظت اتانول 50 % و در غیاب اسید سولفوریک با تولیدml/g vs)) 4/ 155 متان بیشترین میزان تولید را در بین جامدهای فرآوری شده نسبت به نمونه ی پیش فرآوری نشده داشت ( 100 % بیشتر از نمونه ی پیش فرآوری نشده)متان تولیدی در این حالت 51 % میزان تئوری بود. نمونه-های دارای کاتالیست(1 % اسیدسولفوریک)در دماهای پایین (oc100،120) بازدهی بیوگاز بهتری را نسبت به نمونه های بدون کاتالیست داشتند؛ اما در دماهای بالا وجود اسید تاثیر منفی داشته تا آنجا که در نمونه یoc160 تولید متان کمتر از نمونه پیش فرآوری شده بود و دلیل این امر احتمالا حذف همی سلولز و قندهای آزاد از ساختار سورگوم و تخریب بیش از حد آنهاست که موجب کاهش تولید متان می شود. در مرحله دوم از مخلوط مایع (پس از تقطیر) و جامد پیش فرآوری شده برای تولید بیوگاز استفاده شد. افزایش مایع پیش-فرآوری به جامد فرآوری شده بدلیل داشتن قندهای گلوکز، فروکتوز و ساکاروز موجب بهبود قابل توجه در تولید بیوگاز شد و نمونه-یoc160، غلظت 50 % اتانول و بدون کاتالیست بیشترین تولید متان را داشت((ml/g vs ) 7/278 ). این مقدار 270 % بیشتر از نمونه ی پیش فرآوری نشده و 92 % میزان متان تئوری است. دلیل افزایش تولید متان کاهش لیگنین در ساختار سورگوم و نیز جلوگیری از هدر رفتن قندهای آزاد و همی سلولز با اضافه نمودن مایع پیش فرآوری بود. در مرحله سوم از مایع پیش فرآوری و جامد فرآوری شده به صورت جداگانه برای تولید اتانول استفاده شد. مایع پیش فرآوری پس از تقطیر در خلا بدلیل داشتن قندهای آزاد گلوکز، فروکتوز و ساکاروز به صورت مستقیم بوسیله ی مخمر ساکارومایسیس سرویسیه تخمیر شد، اما جامد فرآوری شده در ابتدا تحت هیدرولیز آنزیمی در دمایoc45 به مدت 96 ساعت با استفاده از fpu/g 20 آنزیم سلولاز و/g iu50 آنزیم بتاگلوکوسیداز قرار گرفت و سپس محلول قند حاصل تخمیر شده و اتانول تولید شد. در تخمیر مستقیم مایعات پیش فرآوری، نمونه ی حاصل از پیش فرآوری در oc100، غلظت 50 % اتانول و بدون کاتالیست با بازده 4/65 % بیشترین بازده را در تولید اتانول داشت و در بین جامدهای فراوری شده نمونه یoc140، غلظت 50 % و 1 % اسید با بازده 5/72% دارای بیشترین بازده در تولید اتانول بود. آنالیز داده ها نشان می دهدکه افزایش تولید بازده اتانول در پیش فرآوری با 1% کاتالیست اسید سولفوریک احتمالا به این دلیل است که وجود اسید با حذف بیشتر لیگنین و همی سلولز سطح دسترسی آنزیم ها را به سلولز افزایش بیشتری می دهد.

کیتوزان، بیوپلیمری متشکل از مونومرهای گلوکزآمین و n-استیل گلوکزآمین است. پژوهش های گذشته نشان می دهد که نوع و غلظت مواد موجود در محیط کشت قارچ ها می توانند تأثیر قابل ملاحظه ای بر چگونگی رشد قارچ های زیگومایست و میزان تولید کیتوزان در دیواره سلولی آن ها داشته باشند. یکی از معروف ترین سویه های قارچی تولیدکننده کیتوزان، قارچ موکور ایندیکوس است. در این راستا در این پژوهش اثر حضور و غلظت فسفر، پتاسیم، عصاره مخمر، هورمون های رشد گیاهی و فلزات کم مقدار بر میزان تولید کیتوزان توسط این قارچ مورد بررسی قرار گرفت. در شروع آزمایش ها از یک محیط کشت پایه به عنوان مرجع استفاده شد. این محیط کشت شبه سنتزی معمولاً برای کشت قارچ و تولید اتانول استفاده می شود. میزان گلوکزآمین موجود در دیواره سلولی قارچ موکورایندیکوس، در محیط کشت پایه 14 درصد بود. ابتدا تأثیر حضور دو نوع هورمون رشد گیاهی در غلظت های مختلف بررسی شد. بیشینه ی بازده گلوکزآمین در غلظت 1 میلی گرم بر لیتر هورمون ایندول-3-استیک اسید و نیز همین مقدار از هورمون کینتین به دست آمد که به ترتیب بازده گلوکزآمین را از 14 درصد به 45 و 34 درصد در دیواره سلولی افزایش دادند. مرحله بعدی این پژوهش بررسی اثر حضور فسفات در غلظت های مختلف بر تولید کیتوزان بود. ترکیب پتاسیم دی هیدروژن فسفات از محیط کشت پایه حذف شد و غلظت های مختلف فسفات با افزودن مقادیر مختلفی از اسید فسفریک مورد آزمایش قرار گرفت. لازم به ذکر است که در این سری از آزمایش ها غلظت یون پتاسیم از طریق اضافه کردن 1.44 گرم بر لیتر هیدروکسید پتاسیم در مقدار معادل آن در محیط کشت پایه، ثابت نگه داشته شد. از سوی دیگر از مقادیر بهینه دو هورمون مطالعه شده نیز در این سری از آزمایش ها استفاده شد. بیش ترین بازده گلوکزآمین 32 درصد بود که در محیط فاقد فسفات به دست آمد. گام بعدی بررسی تأثیر پتاسیم در غلظت های بهینه فسفات و هورمون ها بود. در این مورد بیشینه بازده گلوکزآمین 42 درصد دیواره سلولی بود که در محیط حاوی 5/2 گرم بر لیتر هیدروکسید پتاسیم به دست آمد. در همین مرحله تأثیر افزودن محلول فلزات کم مقدار به محیط کشت نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که در محیط کشت هایی با ترکیب درصد مشابه حضور محلول فلزات کم مقدار به بهبود قابل توجه در غلظت کیتوزان منجر می شود. مرحله پایانی این پژوهش به بررسی تأثیر عصاره مخمر در غلظت های بهینه فسفات، پتاسیم و هورمون ها در حضور فلزات کم مقدار بر میزان کیتوزان موجود در دیواره سلولی اختصاص یافت. نتایج حاکی از این بود که در غیاب عصاره مخمر و یا در غلظت های پایین آن (کمتر از 2 گرم بر لیتر) تولید کیتین در دیواره سلولی قارچ موکورایندیکوس بر تولید کیتوزان پیشی می گیرد. این در حالی است که در غلظت های بالاتر، تولید کیتوزان بهبود قابل توجهی یافته و در مقدار 5 گرم بر لیتر از عصاره مخمر به مقدار بهینه خود می رسد (51 درصد گلوکزآمین). غلظت های بالاتر عصاره مخمر اثر منفی بر بازده کیتوزان دارند و مجدداً گلوکزآمین را به محدوده 17-20 درصد می رسانند.

در این تحقیق امکان استفاده از نشاسته بلوط به عنوان یک منبع ارزان و ضایعاتی به منظور تولید بوتانل زیستی با استفاده از باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکام بررسی گردید. علی رغم درصد بالای نشاسته میوه بلوط، هیچ گونه حلالی با استفاده از پودر میوه بلوط به دلیل وجود تانیک اسید در میوه بلوط تولید نشد. اثر بازدارندگی تانیک اسید بررسی و مشخص شد که این ماده در غلظت های بالاتر از 10/0 گرم بر لیتر به طور کامل تولید حلال ها (بوتانل، استن و اتانل) را متوقف می کند. به منظور حذف تانیک اسید، پودر میوه بلوط به روش جوشاندن در آب استخراج و حذف گردید. سپس تولید بوتانل با استفاده از نشاسته بلوط تیمار شده در غلظت های مختلف (20، 40 و 60 گرم بر لیتر) بررسی شد. همچنین از نشاسته خالص و گلوکز نیز به عنوان شاهد استفاده شد. برای هر سوبسترای مورد استفاده، در غلظت 20 گرم بر لیتر بالاترین بازدهی حاصل شد که مقادیر آن به ترتیب برای گلوکز، نشاسته خالص و نشاسته بلوط تیمار شده برابر با 21/0±05/43، 48/0±02/40 و 30/0±20/34 گرم حلال به ازاء هر گرم سوبسترای مصرف شده به دست آمد. در مورد گلوکز و نشاسته بلوط تیمار شده، تولید حلال ها با افزایش غلظت سوبسترا از 20 به 60 گرم بر لیتر افزایش یافت. در مورد نشاسته خالص، تولید حلال ها با افزایش غلظت از 20 به 40 گرم بر لیتر افزایش، اما با افزایش غلظت از 40 به 60 گرم بر لیتر تولید حلال ها کاهش یافت. کاهش تولید حلال با افزایش غلظت نشاسته خالص می تواند به دلیل افزایش ویسکوزیته محیط باشد که سبب محدودیت انتقال جرم می گردد. در نشاسته بلوط تیمار شده در غلظت 60 گرم بر لیتر کاهش تولید حلال ها مشاهده نشد. به طور کلی ویسکوزیته نشاسته ژلاتینه که برفعالیت آنزیم ها و واکنش های بیولوژیکی اثرگذار است، به اندازه گرانول ها و ظرفیت آمیلوز یا آمیلوپکتین آن وابسته است. بنابراین عدم کاهش تولید حلال ها از نشاسته بلوط تیمار شده نسبت به نشاسته خالص را می توان به گرانول های کوچک و ظرفیت بالای آمیلوز در آن نسبت داد. به علاوه، به منظور بررسی اثر افزایش مقیاس بر فرایند تخمیر، تولید بوتانل در فرمانتور 5 لیتری با استفاده از نشاسته خالص و نشاسته بلوط تیمار شده به عنوان سوبسترا و در غلظت 20 گرم بر لیتر انجام شد. تولید و بازده حلال ها در فرمانتور مشابه با تخمیر در مقیاس کوچک (ویال های 120 میلی لیتری) بود.

الیاف پلی¬لاکتیک اسید به علت خصوصیات ویژه و برجسته¬شان همچون زیست¬سازگاری و زیست¬تخریب¬پذیری، دارای کاربردهای فراوانی در زمینه¬های گوناگون به خصوص در زمینه پزشکی می¬باشند که از آن جمله می¬توان به کاربرد آن¬ها در نخ¬ جراحی، نخ بخیه، روکش تختخواب، روپوش¬های بیمارستانی و ساخت ایمپلانت¬ها اشاره نمود. از سوی دیگر، منسوجات، محیطی مناسب برای رشد میکروارگانیزم¬ها می¬باشند بنابراین در مواردی باید بر روی منسوجات بسته به نوع کاربرد آن¬ها، تکمیل¬های ضد میکروب مناسبی انجام شود تا از رشد باکتری¬ها جلوگیری شود. بسیاری از ترکیبات ضدباکتری، زمان تأثیر طولانی دارند ولی برای بروز این خصوصیت نیاز به زمان دارند به عبارت دیگر این مواد دارای سرعت عمل پایینی می¬باشند دارا بودن ثبات شستشویی بسیار مطلوب همراه با ویژگی قابلیت شارژ و عملکرد سریع، کاربرد اِن-هالامین¬ها را به منظور ایجاد خاصیت ضدباکتری بر روی منسوجات مورد استفاده در کاربردهای پزشکی فراهم می-نماید. همچنین واکنش¬های اکستروژن واکنشی به علت مزایایی همچون عدم نیاز به حلال، جداسازی ساده محصول، کوتاه¬بودن زمان واکنش و پیوسته¬بودن فرایند در سه دهه اخیر برای اصلاح ساختار مواد پلاستیکی و به خصوص برای بهبود خواص الیاف مورد استفاده قرار گرفته¬اند. نتایج حاصل از آزمایشات نشان می¬دهد که مقادیر بهینه برای داشتن بیشترین درصد پیوند در واکنش اکستروژنی مورد نظر عبارتند از: mpm 12 آغازگر بنزوئیل پروکساید، mpm 450 منومرهای آکریل¬آمید و متاکریل¬آمید، دمای ریسندگی 200 درجه سانتیگراد و سرعت ریسندگی 90 متر بر دقیقه. همچنین به منظور کاهش تأثیر عملیات تکمیلی کلرینه¬کردن بر استحکام الیاف حاصله و داشتن خواص ضدباکتری مناسب که دارای ثبات شستشویی نسبتاً بالایی نیز باشند مقدار بهینه درصد کلر در حمام به میزان %1/0 و 10=ph ودمای حمام تکمیلی در حدود 50 درجه سانتیگراد باشد. قابل ذکر است که شرایط مذکور در بالا، مربوط به شستشوهای خانگی بوده و از این رو این الیاف دارای ثبات شستشویی و ضدمیکروبی نسبتاً بالایی بوده و قابلیت شارژ مجدد را دارا می¬باشند.

کاه برنج به عنوان یک ماده لیگنوسلولزی حاوی کربوهیدرات، ماده مناسبی جهت تولید بیوگاز می باشد که از انرژی های زیستی تجدید پذیر می باشد. با توجه به معضل تامین آب در بسیاری از کشورهای دنیا و ایران، استفاده از فرآیندهایی با مصرف آب کم ضروری می باشد. در این پژوهش به تولید گاز زیستی به روش خشک از کاه برنج در سه مرحله پرداخته شده است. در مرحله اول به بررسی اثر مقدار نسبت جامد فرار خوراک به جامد فرار مخلوط میکروبی (f/i) در تولید بیوگاز روی دو سوبسترای پیش فرآوری نشده کاه برنج، و پیش فرآوری شده به وسیله محلول سود 8% (وزنی/وزنی) در دمای 100 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه، در محدوده فرآیند مرطوب تا خشک از مقدار جامد کل 5/0% تا 20% پرداخته شده است. این مرحله در نسبت های f/i مختلف انجام شد و مشخص گردید که کاه برنج پیش فرآوری نشده در f/i برابر 3 با تولید ml/g vs 6/153، و کاه برنج پیش فرآوری شده در f/i برابر 1 با تولید ml/g vs 7/146 متان، مقادیر بهینه هستند. در مرحله دوم در نسبت بهینه f/i برابر 3 به بررسی اثر نسبت کربن به نیتروژن (c:n) در رطوبتهای مختلف پرداخته شد و با استفاده از اوره 7/46% نسبت c:n برای سوبسترا روی 25 تنظیم گردید. در این مرحله بر خلاف انتظار، مقادیر تولید متان بسیار کم بود، لذا با انجام آزمایش مشخص گردید که مخلوط میکروبی، حاوی مقادیر زیاد نیتروژن می باشد و نیازی به اضافه کردن اوره نمی باشد. مرحله سوم در نسبت بهینه f/i برابر 3 روی کاه برنج پیش فرآوری نشده و سه پیش فرآوری مختلف در رطوبت های مختلف و بدون اوره انجام شد. پیش فرآوری به وسیله محلول سود 8% (وزنی/وزنی) در دمای °c 100 به مدت صفر، 30 و 60 دقیقه انجام شد. نمونه گذاری در مقدار جامد کل 10، 15 و20% و روش استاندارد تعیین راندمان صورت گرفت. در این مرحله آزمایش تولید بیوگاز روی مایع حاصل از هر سه پیش فرآوری نیز صورت گرفت که هیچ گازی تولید نشد. در هر چهار نمونه، نمونه با مقدار جامد کل 10% بیشترین تولید بیوگاز را داشتند. در این بین، نمونه پیش فرآوری در زمان صفر دقیقه با تولید ml/g vs 6/117 بیشترین متان را تولید کرده است. در بین نمونه های روش استاندارد نیز نمونه پیش فرآوری در زمان صفر دقیقه با تولید ml/g vs 269 بیشترین متان را تولید کرد بیوگاز، روش خشک و مرطوب، کاه برنج، پیش¬فرآوری قلیایی، f/i، c:n.

تولید مخلوط حلال های صنعتی شامل استن، بوتانول و اتانول، به عنوان یک صنعت موفق تخمیری پیشینه طولانی دارد. در ابتدای دهه 1960 با افزایش قیمت سوبسترای مورد استفاده در آن زمان (ذرت و ملاس) و تولید پتروشیمیایی ارزان قیمت بوتانول و استن، این صنعت توانایی رقابت اقتصادی را از دست داد. با توجه به نقش تعیین کننده ی هزینه ماده اولیه در این فرایند، به کارگیری مواد لیگنوسلولزی به عنوان منبع کربنی ارزان قیمت در سال های اخیر به منظور تولید حلال ها و به ویژه بوتانول به عنوان یک سوخت زیستی پیشرفته پیشنهاد شده است. گلوکز یکی از برترین منابع کربنی باکتری تولید کننده حلال ها، از سلولز که بیش از 45 % مواد لیگنوسلولزی خام و گاهی تا 70 % از مواد فراوری شده را تشکیل داده است، قابل تولید می باشد. با توجه به اهمیت تبدیل مناسب سلولز به گلوکز، در این رساله ابتدا به کارگیری پیش فراوری جهت بهبود بازده تولید گلوکز از سلولز بررسی شد. پس از پیش فراوری با حلال سلولز، تولید گلوکز از سلولز به روش آنزیمی با بازده های 85 و 95 % به ترتیب با استفاده از 5 و 15 واحد آنزیم سلولاز بر گرم سلولز بدست آمد. همچنین با به کارگیری پیش فراوری بازده آبکافت اسیدی رقیق تا 43% افزایش یافت. پس از بررسی تبدیل سلولز به گلوکز، فرایندهای مختلفی جهت تبدیل مناسب سه ماده لیگنوسلولزی کاه برنج (ضایعات کشاورزی)، کاج (چوب نرم) و نارون (چوب سخت) به محلول های قندی قابل تخمیر بررسی شدند. محلول های قندی حاصل شده توسط باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکم تخمیر گردیدند. باکتری تولید کننده حلال قادر به تخمیر مناسب قندهای پنج کربنه همی سلولزی است، با این وجود اثرات منفی بازدارنده های فنولی ناشی از لیگنین بر این باکتری بسیار شدید است. بنابراین در این رساله فرایندهایی با هدف حذف لیگنین، بازیابی حداکثر قندهای همی سلولزی و آبکافت بهینه سلولز پیشنهاد شدند و مورد ارزیابی قرارگرفتند. سه نوع پیش فراوری اسید رقیق، آبکافت خودبه خودی، پیش فراوری با حلال آلی و همچنین تلفیق آن ها و سه نوع آبکافت اسید رقیق، خودبه خودی و آنزیمی در قالب ده فرایند بررسی شدند. از میان فرایندهای به کارگرفته شده برای تولید حلال ها از کاه برنج ، پیش فراوری با حلال آلی (180 درجه سانتی گراد، 30 دقیقه)، آبکافت آنزیمی و سپس تخمیر بهترین نتیجه (124 گرم حلال از هر کیلوگرم کاه برنج) را در پی داشت. آبکافت تلفیقی خودبه خودی-آنزیمی و تخمیر منجر به تولید 105 گرم حلال از هر کیلوگرم چوب کاج شد. با به کارگیری فرایند آبکافت خودبه¬خودی، پیش فراوری با حلال و آبکافت آنزیمی با استفاده از 5 % مواد فراوری شده در محلول قندی حاصل از آبکافت خودبه خودی و تخمیر، 137 گرم حلال از هر کیلوگرم چوب نارون با غلظت 1/10 گرم بر لیتر بدست آمد. استفاده از این فرایند با به کارگیری 8 % جامد در آبکافت آنزیمی منجر به تولید 108 گرم حلال از هر کیلوگرم نارون با غلظت 7/12 گرم بر لیتر شد. تغییر خواص مواد در طی فرایندها با استفاده از روش های مختلف sem، ftir، تعیین ترکیب درصد و قابلیت تورم اندازه گیری شد و تاثیر آن ها در بهبودهای حاصل شده بررسی شد.

مشکلات ناشی از منابع سوخت¬های فسیلی سبب مطرح¬شدن سوخت¬های جایگزینی از قبیل بیو¬اتانول و بیودیزل شده¬است. یکی از مناسب-ترین روش¬های تولید بیو¬اتانول استفاده از منابع لیگنوسلولزی به¬وسیله میکرو¬ارگانیسم¬ها می¬باشد. قارچ موکور¬ایندیکوس یکی از مناسب-ترین گزینه¬ها برای تولید بیو¬اتانول می¬باشد. این قارچ علاوه بر اتانول قادر به تولید مقادیر قابل ملاحظه¬ای کیتوزان و اسید¬های چرب است. در این تحقیق با تغییر شرایط استخراج، میزان بازده استخراج روغن از قارچ موکور¬ایندیکوس از 2/5% به 14% افزایش یافت. در¬ادامه تاثیرمورفولوژی¬های مختلف قارچ موکور¬ایندیکوس، مدت زمان و دمای تخمیر، حضور و غیاب اکسیژن، منابع قندی مختلف و تغییر غلظت منبع نیتروژنی بر¬روی تولید اتانول، گلیسرول، پروتئین،کیتوزان، کیتین، فسفات و روغن مورد بررسی قرار¬گرفت. بالاترین بازده اتانول و گلیسرول در مورفولوژی مخمری شکل ( به¬ترتیب برابر 0/43 و 0/046(گرم به گرم قند)) حاصل¬شد. اما محتویات کیتین و کیتوزان در مورفولوژی رشته¬ای بیش¬ترین مقدار را به خود اختصاص داد (به¬ترتیب 0/215 و 0/165(گرم به گرم aim)). بعلاوه میزان روغن در مورفولوژی مخمری ( 8% (گرم به گرم توده زیستی)) به مراتب کمتر از مورفولوژی رشته¬ای (14% (گرم به گرم توده زیستی)) بود. در زمان 24 ساعت میزان اتانول و روغن (به ترتیب معادل 0/41 (گرم به گرم قند) و 17/5% (گرم به گرم توده¬زیستی)) نسبت به زمان¬های 48 و 72 ساعت، بیش¬تر بود. ترکیب درصد دیواره سلولی قارچ با تغییر زمان کشت تغییر محسوسی نداشت. در دمای c?28 نسبت به دماهای c?32 و c?37 بیش¬ترین میزان تولید اتانول، گلیسرول و روغن به¬دست¬آمد (به¬ترتیب 0/327(گرم به گرم قند)، 0/035 (گرم به گرم قند) و 14/5% (گرم به گرم توده¬زیستی)). در این دما میزان کیتوزان موجود در دیواره سلولی به مقدار جزئی کاهش یافته ولی درصد سایر اجزای دیواره¬سلولی با تغییر دما، تغییر محسوسی نداشته¬است. در کشت بی¬هوازی نیز میزان تولید اتانول، گلیسرول، کیتین و روغن بیش¬تر از شرایط هوازی به¬دست¬آمد اما میزان کیتوزان به¬دست¬آمده ( به¬میزان 0/039 (گرم به گرم aim) ) کاهش یافت. تولید اتانول، گلیسرول، پروتئین، کیتین و روغن، زمانی که قند زایلوز به جای گلوکز در محیط کشت استفاده شد (به¬ترتیب برابر 0/185(گرم به گرم قند)، 0/02(گرم به گرم قند)، 0/037(گرم به گرم توده¬زیستی)، 0/046 (گرم به گرم aim) و 1% (گرم به گرم توده¬زیستی))کاهش یافت، در حالی که بازده تولید کیتوزان0/056(گرم به گرم aim) افزایش داشت. هم¬چنین بیش¬ترین میزان اتانول، گلیسرول و پروتئین برای غلظت 7/5 (گرم بر لیتر) آمونیوم سولفات (معادل غلظت منبع نیتروژنی درکشت پایه) به¬ترتیب برابر 0/315، 0/032 (گرم به گرم قند) و 0/509(گرم به گرم aim)) به¬دست¬آمد. میزان روغن در غلظت¬های 0، 1 و 10 (گرم بر لیتر) آمونیوم¬سولفات، بیشترین مقدار را داشت. هم¬چنین، میزان کیتین و کیتوزان در 1 (گرم بر لیتر) آمونیوم¬سولفات به بیشترین مقدار خود ( به¬ترتیب 0/339 و0/37 (گرم به گرم توده¬زیستی)) رسید.

آلودگی با فلزات سنگین و رنگ در آبهای زیر زمینی و پسابهای صنعتی، از مهمترین مسایل زیست محیطی هستند. جذب، یک روش شناخته شده‏ی موثر و مقرون به صرفه برای حذف آلاینده ها از پسابها به شمار می رود. بیوجاذب کیتوزان، ماده کارآمدی برای حذف بسیاری از انواع رنگ وفلزات سنگین است. در حال حاضر، کیتوزان از پوسته سخت پوستان تهیه می شود. دیواره سلولی قارچهای زیگومایست، منبع دیگری برای تهیه این بیوپلیمر می‏باشد. با اینکه کیتوزان ظرفیت جذب بالایی دارد ولی خواص مکانیکی آن ضعیف می‏باشد لذا ضرورت بهبود شیمیایی یا فیزیکی آن برای ممانعت از حل شدن آن در اسیدهای قوی، قابل توجه است. در این پژوهش کیتوزان قارچی، وکیتوزان میگویی ودانه های کیتوزان بهبود یافته برای حذف دو نوع رنگ رنگرزی (رنگهای اسیدی رنگهای رنگرزی (acidic reddish violet 7 و direct yellow 12 ) و چهار نوع از رنگهای آندایز رنگی فلزات شاملsanodal deep black mlw (sdb) ،sanodal red b3lw (sr) ، sanodal green 3lw (sg) ، sanodye blue g (sb) و دو فلز سرب و نیکل از محلول آبی مورد بررسی قرار گرفت. کیتوزان قارچی، از دیواره قارچ میوکور ایندیکوس که در محیط کشت مایع حاوی شیره خرما رشد کرده بود، طی دو مرحله، شامل تیمار در قلیا وسپس تیمار در اسید استخراج شد. دانه های کیتوزان - سود و دانه‏های بهبود یافته با گلوتاردی‏آلدهید و دانه‏های کیتوزان- پلی تری فسفات تهیه شدند و برای جذب سرب ونیکل و رنگهای اسیدی مورد استفاده قرار گرفت. تطابق نتایج بر مدلهای ایزوترم لانگمویر و فرندلیچ بررسی شد. در دمای 32 درجه سانتی گراد و5/5ph= ماکزیمم ظرفیت جذب سرب (ii) بر کیتوزان قارچی،کیتوزان میگویی، دانه های کیتوزان تهیه شده در سود ودانه های تهیه شده در سدیم پلی تری فسفات، بر اساس مدل لانگمویر به ترتیب 100، 142 ،142 و111 میلی گرم بر گرم جاذب خشک به دست آمد. حداکثر ظرفیت جذب نیکل(ii) بر کیتوزان قارچی استخراج شده 16 میلی گرم بر گرم بود. طبق مدل لانگمویر حداکثر ظرفیت جذب رنگ sg بر کیتوزان میگویی، دانه های کیتوزان تهیه شده در سود ، دانه های کیتوزان تهیه شده در محلول سدیم پلی تری فسفات و دانه هایی که با گلوتاردی آلدهید دارای اتصالات عرضی شدند به ترتیب، 62، 500، 333، 343 و در مورد sr برابر 71، 167، 125 و111 و برای acidic reddish violet 7 برابر 16، 10، 4 و125 میلی گرم بر گرم جاذب خشک بود. داده های سینتیکی برای جذب رنگهای اسیدی برch ، بر اساس مدلهای شبه درجه اول، شبه درجه دوم و نفوذ درون ذره‏ای ارزیابی شد و مشخص گردید مدل نفوذ درون ذره‏ای بهترین مدل منطبق برای فرایند جذب این رنگها می باشد.

آخرین روش ارائه شده برای استخراج کیتوزان فرآیندی دومرحله ای با به کارگیری اسید سولفوریک و اسید لاکتیک است که به ترتیب وظیفه حذف فسفات از دیواره سلولی و جداسازی کیتوزان را بر عهده دارند. در این تحقیق ابتدا اثر غلظت های 0/025، 0/05، 0/1 و 0/2مولار اسید سولفوریک در فسفات زدایی از دیواره سلولی مورد بررسی قرار گرفت. به طور همزمان تأثیر پیش فرآوری با اولتراسونیک بر میزان حذف فسفات نیز بررسی شد. دیواره سلولی قارچ 14/5درصد وزن خشک قارچ را تشکیل می داد. میزان فسفات دیواره سلولی 0/0456 گرم بر گرم دیواره سلولی بود. بیشترین بازده حذف فسفات 81 درصد و طی پیش فرآوری با اسید سولفوریک 0/2 مولار و 2/5 دقیقه اولتراسونیک بدست آمد. در این شرایط مقدار گلوکزآمین و ان استیل گلوکزآمین موجود در دیواره سلولی باقیمانده به ترتیب 0/488 و 0/104گرم بر گرم دیواره سلولی بود. بیشترین مقدار گلوکزآمین پس از پیش فرآوری با اسید سولفوریک 05/0 مولار 561/0 گرم بر گرم دیواره سلولی بود که نشان می دهد اسید سولفوریک 0/05 مولار تواناترین اسید در حفظ گلوکزآمین دیواره سلولی است. در ادامه تأثیر دما بر میزان کیتوزان استخراج شده و ویسکوزیته آن نیز بررسی شد. به دلیل پایین بودن بازده استخراج کیتوزان قارچی و از طرفی نیاز به مقادیر زیاد کیتوزان برای بررسی اثر پارامترها، از کیتوزان میگویی به عنوان مرجع استفاده شد. استخراج کیتوزان با اسید لاکتیک در دماهای صفر درجه سانتی گراد، محیط و 40 درجه سانتی گراد برای کیتوزان میگویی به کار گرفته شد و ویسکوزیته محصول اندازه گیری شد. نتایج بیانگر این بودند که کمترین مقدار کاهش ویسکوزیته 10 درصد است و طی فرآیند استخراج در دمای صفر درجه سانتی گراد رخ می دهد. در این دما حدود 93 درصد کیتوزان حل شده بازیابی شد. مقدار کاهش ویسکوزیته در دمای محیط و 40 درجه سانتی گراد به ترتیب 21 درصد و 53 درصد برای کیتوزان میگویی با وزن مولکولی کم و 12 درصد و 37 درصد برای کیتوزان با وزن مولکولی متوسط بود. با توجه به کاهش ناچیز جرم مولکولی در دمای صفر درجه سانتی گراد برای کیتوزان مرجع، فرآیند مشابه بر روی کیتوزان قارچی انجام شد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که در دمای صفر درجه سانتی گراد کیتوزان قابل توجهی از دیواره سلولی قارچ استخراج نمی شود. این مشکل با افزودن یک مرحله اولتراسونیک حین استخراج با اسید لاکتیک قابل رفع است. در ادامه مراحل پیش فرآوری با اسید سولفوریک رقیق و استخراج با اسید لاکتیک همزمان با فرآیند اولتراسونیک روی دیواره سلولی انجام شد. در این مرحله اثر زمان اولتراسونیک بر مقدار کیتوزان استخراج شده از قارچ نیز مورد بررسی قرار گرفت. دیواره سلولی عاری از فسفات برای زمانهای 3، 5، 15، 30 و 60 دقیقه در حمام اولتراسونیک با دمای صفر درجه سانتی گراد قرار داده شد. بیشترین بازده استخراج کیتوزان از دیواره سلولی قارچ موکور ایندیکوس 8/7 درصد در دمای صفر درجه سانتی گراد و پس از اولتراسونیک به مدت 15 دقیقه به دست آمد.

آلودگی با فلزات سنگین یکی از مهم ترین مشکلات زیست محیطی است که زندگی انسان و سایر موجودات را تهدید می کند. برای حذف آلودگی های فلزی، استفاده از جاذب های با پایه بیولوژیکی در مقایسه با سایر روش ها به دلیل بازده و سرعت جذب بالا و نیز اقتصادی بودن بسیار مورد توجه است. قارچ ها به ویژه قارچ های زیگومایست قادرند فلزات سنگین را از محلول های آبی جدا کنند.موکور ایندیکوس یکی از بهترین میکروارگانیسم ها برای تخمیر قندهای تولید شده از هیدرولیز مواد لیگنوسلولزی و تولید اتانول می باشد که مورفولوژی های مختلفی دارد و دیواره سلولی آن حاوی مقدار زیادی کیتوزان است که باعث می شود جاذبی مناسب برای حذف یون های فلزات سنگین باشد. در این رساله، از بیومس موکور ایندیکوس برای تولید جاذب های مختلف قارچی استفاده شد و عملکرد آن ها با یکدیگر مقایسه گردید. نخست، بیوجذب یون های مس توسط کیتوزان به دست آمده از داستیله شدن کیتین موجود در میگو و کیتوزان استخراج شده از قارچ موکور ایندیکوس با یکدیگر مقایسه شد. هر دو نوع کیتوزان توانستند در حذف یون های مس از محلول های آبی با عملکرد مشابه مورد استفاده قرار گیرند. فرآیند جذب برای کیتوزان قارچی سریع تر بود و حالت تعادل سه ساعتپس از شروع فرآیند حاصل شد.با افزایش ph، ظرفیت جذب یون های مس افزایش یافت، در حالی که دما به طور قابل توجهی فرآیند را تحت تأثیر قرار نداد. با مقایسه عملکرد بیومس موکور ایندیکوس و مشتقات آن شامل باقیمانده دیواره سلولی و اجزای دیواره سلولی (اجزای غنی از کیتوزان و کیتین) در حذف یون های مس از محلول های آبی مشاهده شد که بیومس قارچی، بیومس پیش فرآوری شده با سدیم هیدروکسید (aim) و کیتوزان استخراج شده از دیواره سلولی قادر بودند به طور موثری یون های مس را حذف نمایند. نوع اسید استفاده شده برای استخراج کیتوزان به طور قابل ملاحظه ای ظرفیت بیوجذب کیتوزان (یا کیتین) را تحت تأثیر قرار نداد ولی فرآیند بیوجذب توسط جاذب های تولیدی از کاربرد استیک اسید نسبت به کلریدریک اسید سریع تر بود. ظرفیت جذب کیتوزان قارچی و aim مشابه یکدیگر بود و بیومس پیش فرآوری نشده از نوع پیش فرآوری شده آن کارایی کمتری در جذب یون های مس داشت. ظرفیت بیوجذب کیتین قارچی با شستشوی ساده با سدیم هیدروکسید در دمای اتاق افزایش یافت. مقادیر بالای ph عملکرد جاذب ها در حذف یون های مس را بهبود بخشید. فرم های ریسه ای و مخمری موکور ایندیکوس در حذف یون های مس از محلول های آبی به کار رفتند. برای هر دو مورفولوژی، آنالیز ftir و تیتراسیون پتانسیومتری حضور گروه های کربوکسیلیک، فسفات و آمینی را بر روی سطح سلولی بیومس نشان داد. چربی ها تأثیر قابل ملاحظه ای بر بیوجذب نشان ندادند. فرآوری بازی ظرفیت جذب بیومس را افزایش داد. فرآیند جذب از طریق تبادل یون های مختلف، تشکیل کمپلکس و جذب فیزیکی صورت گرفت. مدل لانگمایر ظرفیت جذب بالاتری برای فرم ریسه ای نسبت به فرم مخمری شکل پیش بینی نمود. فرم پیش فرآوری شده با باز هر دو نوع مورفولوژی عملکرد مشابهی در حذف یون های مس از خود نشان دادند. مدل شبه مرتبه دوم هو داده های سینتیکی همه جاذب های تولیدی را به خوبی توصیف نمود. ترتیب جاذب های قارچی در میزان جذب یون های مس از پساب یک واحد آب کاری فلزی به صورتکیتوزان<aim<بیومس ریسه ای< کیتین شسته شده با سدیم هیدروکسید? بیومس مخمری< کیتین به دست آمد.

امروزه نسل دوم سوختهای زیستی از مواد لیگنوسلولزی به عنوان جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی به شمار می رود. برای تولید این سوختها با راندمان بالا و در مقیاس صنعتی، به یک مرحله پیش فرآوری نیاز است. به علاوه استفاده از پیش فرآوری هایی که خود از نظر زیست محیطی آثار منفی نداشته باشند یک ویژگی تعیین کننده است. در بخش اول این پژوهش روش های نوین پیش فرآوری ترکیبات لیگنوسلولزی با حلال اِن-متیل-مورفولین-اِن-اکسید (nmmo) و مایعات یونی 1-بوتیل-3-متیل-ایمیدازولیوم استات ([bmim][oac]) و 1-اتیل-3-متیل-ایمیدازولیوم استات ([emim][oac]) برای تولید اتانول و بیوگاز بررسی شد. این مواد حلال های بسیار قوی برای سلولز بوده و پسماند های سمی تولید نمی کنند. مزیت دیگر این مواد غیر سمی بودن و قابلیت بازیابی و استفاده مجدد از آنهاست. پیش فرآوری توسط حلال ها در دمای 120 درجه سانتیگراد و به مدت 1تا 15 ساعت انجام شد. سپس بر روی نمونه های چوب هیدرولیز آنزیمی انجام شده و بعد از آن از بخش مایع آن اتانول تولید شد. همچنین میزان تولید بیوگاز از نمونه های پیش فرآوری شده با nmmo بررسی و با بیوگاز حاصل از نمونه های پیش فرآوری نشده مقایسه شد. پیش فرآوری راندمان اتانول از چیپس و پودر چوب کاج را به ترتیب از 7/1% و 2/7% تا حداکثر 2/51 و 1/86% راندمان تئوری افزایش داد. این پیش فرآوری راندمان بیوگاز از چیپس و پودر چوب کاج را به ترتیب 8/6 و 4/3 برابر افزایش داد. حلال nmmo و مایعات یونی [bmim][oac] و [emim][oac] راندمان تولید اتانول از پودر چوب صنوبر را از 7/9% به ترتیب تا 4/69%، 0/81% و 5/81% افزایش دادند. راندمان تولید اتانول از چیپس چوب صنوبر پس از پیش فرآوری با این سه حلال از 7/2% به ترتیب تا 1/36%، 8/51% و 8/66% افزایش پیدا کرد. برای درک بهتر فرایند پیش فرآوری ، آنالیز های ساختاری از جمله طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه، پراش اشعه ایکس، عکس برداری با میکروسکوپ الکترونی، و اندازه گیری جذب آب و آنزیم روی سطح انجام شد. آنالیز طیف سنجی مادون قرمز نشان داد که پیش فرآوری با nmmo باعث افزایش نسبت سلولز به لیگنین در سطح چوب شده است. همچنین کاهش بلورینگی و افزایش تخلخل نیز در چوب مشاهده شد که هر کدام می توانند دلایل بهبود راندمان اتانول و بیوگاز در اثر پیش فرآوری با nmmo باشند. در بخش بعدی این پژوهش آنالیز اقتصادی 10 فرایند تولید اتانول و بیوگاز از مواد اولیه کاه گندم، کاه برنج، چوب کاج و کاغذ باطله که با روش های انفجار با بخار یا nmmo پیش فرآوری شده اند بررسی شد. بدین منظور فرایندها توسط نرم افزار aspen plus شبیه سازی و سپس توسط نرم افزار آنالیز اقتصادی aspen pea مورد بررسی اقتصادی قرار گرفتند. در هر مورد قیمت تمام شده سوختهای زیستی با قیمت محصول موجود در بازار با احتساب هزینه های جانبی مقایسه شد. بررسی ها نشان داد که تولید سوختهای زیستی در کشور سوئد به دلیل وضع مالیاتهای انرژی وتولید دی اکسید کربن، مقرون به صرفه است تا جاییکه حدود 57% از قیمت بنزین موجود در بازار را مالیات تشکیل می دهد. قیمت تمام شده سوختهای زیستی موجود در بازار سوئد حدود 10% کمتر از بنزین است و قیمت تمام شده سوختهای زیستی در این مطالعه 18 الی 39% کمتر از بنزین بدست آمد. نتایج نشان داد که اگرچه استفاده از سوختهای زیستی در ایران هنوز مقرون به صرفه نیست اما با حذف کامل یارانه ها و افزایش مالیاتها (که در برنامه های دولت قرار دارند) آینده این سوختها روشن به نظر میرسد. اگرچه پیش فرآوری با nmmo راندمان تولید سوختهای زیستی را بیشتر از انفجار با بخار افزایش داده است، اما فرایندهایی که در آنها از پیش فرآوری با بخار استفاده شده بود به دلیل عدم نیاز به حلال، هزینه پیش فرآوری پایین تر و صرفه اقتصادی بیشتری داشتند.

در این پژوهش از ساقه و برگ گیاه آفتابگردان به دلیل میزان بالای کربوهیدرات های موجود در آن برای تولید بیوگاز و بیوهیدروژن در دمای مزوفیل استفاده شد. جهت بهبود راندمان تولید بیوگاز و بیوهیدروژن از ساقه، پیش فرآوری بر روی آن توسط محلول 50% حجمی ایزوپروپانول در آب (پیش فرآوری توسط حلال آلی) در دماهای مختلف (140،120،100، 160و 180 درجه سانتیگراد) به مدت 30 و 60 دقیقه انجام شد. پیش فرآوری گرمایی نیز بر روی ساقه در دماها و زمان های مشابه با حالت قبل انجام شد. بیشترین مقدار متان تولید شده، 264 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار پس از پیش فرآوری توسط حلال آلی در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت زمان 60 دقیقه بدست آمد، که نسبت به نمونه پیش فرآوری نشده 113 درصد افزاش تولید متان را به دنبال داشت. با اضافه کردن 1% اسید سولفوریک به محلول پیش فرآوری، پیش فرآوری ها در دماهای 140، 160 و 180 درجه سانتیگراد تکرار شد. بیشترین مقدار متان تولید شده از نمونه پیش فرآوری شده توسط حلال آلی در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه، به مقدار 278 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد، که نسبت به نمونه پیش فرآوری نشده 121% افزایش تولید متان را به دنبال داشت. پیش فرآوری بر روی برگ توسط حلال آلی در دماهای مختلف (140،100 و180 درجه سانتیگراد) به مدت 30 و 60 دقیقه انجام شد و نتایج نشان دهنده اثر منفی پیش فرآوری بر روی آن بود. بمنظور افزایش تولید بیو هیدروژن، بر روی مخلوط میکروبی، پیش فرآوری شوک حرارتی در دو دمای 85 و100 درجه سانتیگراد به مدت زمان 15 و 45 دقیقه و پیش فرآوری اسیدی با استفاده از محلول اسید هیدروکلریک با تنظیم ph روی 2 به مدت 24 ساعت و پیش فرآوری ترکیبی به صورت ابتدا پیش فرآوری اسیدی و سپس پیش-فرآوری حرارتی انجام شد. بیشترین میزان هیدروژن تولید شده از پیش فرآوری شوک حرارتی در دمای 85 درجه سانتیگراد به مدت 45 دقیقه، از نمونه ساقه پیش فرآوری شده توسط حلال آلی در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت زمان 60 دقیقه به میزان 8/17 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. برای نمونه ساقه پیش فرآوری نشده نیز مقدار 1/4 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. از جامدات، مایعات و مخلوط جامد ومایع حاصل از پیش فرآوری توسط حلال آلی بر روی برگ و ساقه برای تولید هیدروژن استفاده شد. برای ساقه، بیشترین میزان هیدروژن تولید شده از نمونه های جامد حاصل از پیش فرآوری، مربوط به نمونه پیش-فرآوری شده در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه و با حضور کاتالیست، به مقدار 9/19 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. بیشترین مقدار هیدروژن تولید شده از نمونه های مایع و مخلوط مایع و جامد حاصل از پیش فرآوری مربوط به دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه و با حضور کاتالیست، به ترتیب به میزان 4/53 و 3/31 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. میزان هیدروژن تولید شده از نمونه های جامد حاصل از پیش فرآوری برای برگ، مقادیر پایینی بدست آمد. بیشترین میزان هیدروژن تولید شده مربوط به نمونه پیش فرآوری نشده برابر با 9/4 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. بیشترین مقدار هیدروژن تولید شده از نمونه های مایع و مخلوط مایع و جامد حاصل از پیش فرآوری برگ توسط حلال آلی مربوط به دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه به ترتیب به میزان 1/42 و 5/18 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. مقدار کل هیدروژن تولید شده از مخلوط جامد ومایع حاصل از پیش فرآوری در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه و با حضور کاتالیست برابر با 2/28 میلی لیتر به ازای گرم جامد فرار اولیه ساقه آفتابگردان و برای برگ در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه برابر با 2/14 میلی لیتر به ازای گرم جامد فرار اولیه برگ آفتابگردان بدست آمد. بیشترین درصد اسیدهای چرب فرار تولید شده برای تمامی نمونه ها در فرآیند تولید هیدروژن مربوط به اسید استیک و کمترین آن مربوط به اسید پروپیونیک بدست آمد. معادله گامپرتز اصلاح شده مطابقت خوبی با داده های آزمایشگاهی هیدروژن تولید شده داشت. نتایج آزمون ftir و sem به ترتیب نشان دهنده کاهش بیشتر میزان شاخص بلورینگی و تخریب بیشتر ساقه آفتابگردان در طی پیش فرآوری توسط حلال آلی در مقایسه با پیش-فرآوری گرمایی است.

گلوکزآمین هیدروکلرید منوساکاریدی آمین دار است که در بدن انسان نقش مهمی در ساخت مایع مفصلی و سلامت غضروف ها دارد. با افزایش سن، سنتز این ماده در بدن کاهش می یابد و برای جلوگیری از سایش غضروف ها و ورم مفاصل، این ماده باید از خارج از بدن تأمین شود. این ماده در حال حاضر از کیتین موجود در پوست سخت پوستان دریایی به مانند میگو تولید می شود. این منبع تولید معایبی ازجمله آلرژی داشتن برخی افراد به فرآورده های دریایی، سمیت محصول با فلزات سنگین، یکدست نبودن ترکیب ماده ی اولیه و تهدید منابع آبزی دارد؛ از طرفی دیواره سلولی قارچ های زایگومایست حاوی مقادیر قابل توجهی از کیتین و کیتوزان است که می تواند به گلوکزآمین تبدیل شود، ولی تاکنون تولید و خالص سازی گلوکزآمین از قارچ های زایگومایست انجام نشده است. در این پژوهش، گلوکزآمین با استفاده از زیست توده پیش فرآوری شده قارچ رایزوپوس اورایزه تولید شد. در پیش فرآوری انجام گرفته ابتدا پروتئین و پلی فسفات های دیواره سلولی جدا شد. بازده پروتئین زدایی 15% و بازده فسفات زدایی 79% بود. سهم کیتین و کیتوزان زیست توده پیش فرآوری شده به ترتیب 33 و 8/24 درصد اندازه گیری شد. برای تولید گلوکزآمین از زیست توده پیش فرآوری شده، از اسید هیدروکلرید استفاده شد. در این پژوهش برای بازیابی گلوکزآمین پس از اتمام واکنش، ابتدا محلول اسیدی فیلتر شد و محلول اسیدی شفاف عاری از ترکیبات واکنش نداده و ناخالصی ها به مدت 1 روز زیر هود با جریان ملایم هوا قرار داده شد. پس از تبخیر اسید، رسوب تشکیل شده با استفاده از اتانول از سطح ظرف، و با استفاده از کاغذ صافی از اتانول جدا شد. رسوب به دست آمده پس از خشک شدن در آون، با آب مقطر مخلوط و با کربن فعال با نسبت 1:1 در آون 55 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت تماس داده شد؛ سپس دوباره آمیزه فیلتر شد و آب محلول گلوکزآمین تبخیر و گلوکزآمین به دست آمده توزین شد. کیفیت گلوکزآمین تولیدی با آنالیزهای ftir و dta بررسی شد و نتیجه گیری شد که پیک های گروه عاملی در نمونه به دست آمده با پیک های به دست آمده برای گلوکزآمین استاندارد همخوانی دارند و همچنین نقطه ذوب گلوکزآمین تولیدی 187 درجه سانتی گراد است که با میزان 190-192 درجه سانتی گراد برای گلوکزآمین خالص هم خوانی دارد. مدلی سه متغیره با متغیر بودن غلظت اسید هیدروکلرید در 6 تا 12 مولار، دما در 70 تا 110 درجه سانتی گراد و زمان بین 1 تا 5 ساعت با نسبت ثابت 150 میلی لیتر بر گرم زیست توده عاری از پروتئین و فسفات طراحی شد و نتیجه گیری شد که علاوه بر زمان و دما، غلظت و دما نیز بر بازده تولید گلوکزآمین برهم کنش دارند و غلظت و دما به ترتیب از مهم ترین عوامل در هیدرولیز اسیدی هستند. همچنین نتایج نشان داد که برای کاهش تخریب گلوکزآمین تولیدی، متغیرهای دما و غلظت نباید همزمان در حداکثر مقدار خود باشند.

امروزه با افزایش مصرف سوخت و با توجه به محدود بودن سوخت های فسیلی و تجدید ناپذیر و ایجاد مشکلات زیست محیطی ناشی از آن ها، تقاضا برای سوخت های تجدید پذیر و پاک مانند بیوگاز و اتانول افزایش یافته است. با توجه به در دسترس بودن و فراوانی مواد خام لیگنوسلولزی و قیمت پایین آن ها، استفاده از این مواد می تواند مشکلات تولید بیوگاز و اتانول را تا حدودی برطرف و آن را اقتصادی کند و همچنین به کاهش آلودگی های محیط زیست کمک نماید. در این پژوهش از چوب درخت کاج به عنوان یک ماده لیگنوسلولزی برای تولید اتانول و بیوگاز استفاده شد. برای بهبود راندمان، پیش فرآوری قلیایی و اسیدی توسط هیدروکسید سدیم و اسیدسولفوریک به کار گرفته شد. بعد از پیش فرآوری، قسمت جامد آن برای تولید اتانول، تحت هیدرولیز آنزیمی و تخمیر جداگانه قرار گرفت. همچنین محلول قندی به دست آمده از پیش فرآوری ها برای تولید بیوگاز استفاده شد. پیش¬فرآوری ها در دماهای 140،100 و 180 درجه سانتی گراد و با غلظت¬های صفر، 1 و 2 درصد وزنی-حجمی هیدروکسید سدیم و همچنین صفر، 25/0، 5/0 درصد وزنی-وزنی اسید سولفوریک انجام شد. زمان پیش فرآوری قلیایی 1، 2 و 5 ساعت و مدت زمان پیش فرآوری اسیدی 5، 10 و 30 دقیقه بود. پیش فرآوری ها در رآکتور تحت فشار انجام گرفت. محلول قندی حاصل از پیش فرآوری بعد از سم زدایی و خنثی سازی برای تجزیه بی هوازی و تولید بیوگاز مورداستفاده قرار گرفت. نمونه های پیش فرآوری شده و نشده جامد به منظور تعیین میزان گلوکز تولیدی به مدت 72 ساعت در دمای 45 درجه سانتی گراد توسط آنزیم های سلولاز و بتا گلوکسیداز هیدرولیز شدند. بهترین نمونه¬ها ازنظر میزان تولید قند و تولید بیوگاز در آزمایش های جداگانه ای مورد هیدرولیز آنزیمی و تخمیر جداگانه توسط مخمر ساکارومایسیس سرویسیه در دمای 32 درجه سانتی گراد به منظور تولید اتانول قرار گرفتند. بهترین نمونه در تولید قند نمونه¬ی پیش¬فرآوری شده توسط هیدروکسید سدیم با غلظت 2 درصد در دمای 180 درجه سانتی گراد بود. بیشترین میزان بازده هیدرولیز آنزیمی برای این حالت 78 درصد به دست آمد، درحالی که برای چوب پیش فرآوری نشده این مقدار برابر با 9/7 درصد بود. بهترین نتایج حاصل از تخمیر مربوط به همین پیش-فرآوری بود که تولید اتانول حدود 17 گرم در لیتر و بازده آن 5/86 درصد به دست آمد. بیشترین میزان بیوگاز تولیدی 275 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار مربوط به پیش¬فرآوری شده توسط اسیدسولفوریک با غلظت 5/0 درصد در دمای 140 درجه سانتی گراد و به مدت زمان 5 دقیقه بود. با انجام آنالیز کربوهیدرات ها و لیگنین به روش nrel و تعیین اجزای تشکیل دهنده مواد لیگنوسلولزی، مشخص شد که در هردوی پیش فرآوری ها، حذف 100 درصدی همی سلولز به وقوع پیوسته، درحالی که لیگنین قابل توجهی از نمونه ها جدا نشده است.

تبدیل مقادیر زیادی از زیست توده های لیگنوسلولزی به سوخت زیستی و جایگزین کردن آن ها با سوخت های فسیلی روشی مناسب برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است. اتانول سلولزی و اتانولی که از سایر منابع زیستی تولید می شود، می تواند میزان نشر گازهای گلخانه ای را تا 86 درصد کاهش دهد. نمونه هایی از مواد لیگنوسلولزی تجدید پذیر بقایای محصولات کشاورزی (کاه گندم و برنج، تفاله نیشکر، علوفه ذرت)، مواد زائد جنگلی (چوب های سخت و نرم) و پسماندهای ناشی از هرس کردن درختان (شاخه های نازک و سر شاخه ها) است. سالیانه در جهان تقریباً 9/73 میلیون تن از این مواد تولید می شود که منبع مناسبی برای تولید اتانول است. این پسماندها غالباً در محیط رها می شوند و مشکلات فراوانی را برای صنایع محلی کشاورزی ایجاد می کنند. درحالی که پتانسیل بالایی برای تولید محصول های مختلف نظیر زایلیتول، زایلوز، گلوکز، فورفورال، انواع سوخت ها، الیاف زیستی، خوراک دام، خمیر زیستی و نیز آنزیم ها دارند. در این تحقیق از چوب کاج، چوب چنار و کاه برنج به عنوان سوبسترا برای تولید بیوگاز و اتانول استفاده شد. برای مهیاکردن شرایط و افزایش سطح در دسترس در مرحله آبکافت آنزیمی از هضم بی هوازی در مرحله پیش فرآوری استفاده شد. پس از پیش فرآوری سوبسترا در شرایط مختلف، آبکافت آنزیمی و سپس تخمیر انجام شد. تغییرات ایجادشده در ساختار سوبسترا در اثر پیش فرآوری، با آزمون های ftir و تعیین کربوهیدرات ها و لیگنین بررسی شد. بر اساس آنالیز انجام شده توسط روش nrel ترکیب درصد کاه برنج استفاده شده عبارت بود از: گلوکان 7/39%، زایلان 7/21%، لیگنین 0/18% و مابقی جامد که شامل سایر کربوهیدرات ها، پروتئین، مواد استخراجی و خاکستر می شود. مقادیر گلوکان، زایلان و لیگنین چوب چنار و چوب کاج نیز به ترتیب برابر با 7/45، 4/18، 8/20 و 1/44، 4/8، 2/23 بود. پیش فرآوری زیستی انجام شده به روش هضم بی هوازی باعث کاهش چشمگیر محتوای همی سلولز موجود در نمونه ها و کاهش اندکی در میزان سلولز شد. میزان اتلاف کربوهیدرات ها در مورد نمونه کاه برنج بیش تر از نمونه های چوب چنار و کاج بود. نتایج حاصل از آبکافت آنزیمی نشان داد که بازده نهایی آبکافت بر اثر پیش فرآوری زیستی به خصوص برای کاه برنج به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. البته بازده پایین آبکافت مربوط به چوب کاج پیش فرآوری شده نشان دهنده میزان تبدیل پایین گلوکان موجود در چوب نرم به گلوکز بود. نتایج حاصل از آبکافت آنزیمی همچنین بیان گر حذف بخش زیادی از همی سلولز موجود در کاه برنج و چوب چنار بود. نتایج مربوط به فرآیند تخمیر نشان داد که پیش فرآوری زیستی انجام شده توانسته است تولید اتانول از نمونه ها را بهبود بخشد. بازده تولید اتانول برای کاه پیش فرآوری نشده 9/43% بود درحالی که برای کاه پیش فرآوری شده بازده اتانول تا حدود 70% افزایش یافت. برای چوب چنار و کاج پیش فرآوری شده بازده اتانول به ترتیب برابر با 7/38% و 6/30% بوده است که هر یک نسبت به نمونه پیش فرآوری نشده خود 34% و 50% افزایش در میزان بازده را داشتند. با بررسی عکس های sem تهیه شده از نمونه ها مشخص شد بر اثر پیش فرآوری زیستی با مخلوط میکروبی بافت همی سلولزی ماده لیگنوسلولزی به نحو مؤثری تخریب می شود و سطح در دسترس سلولز برای آبکافت آنزیمی و در نهایت بازده آبکافت و تخمیر افزایش می یابد. از میان سه نوع ماده لیگنوسلولزی بیش ترین میزان تخریب بر اثر پیش فرآوری در نمونه کاه برنج مشاهده شد. آنالیز ftir نمونه ها نشان دهنده افزایش شاخص بلورینگی نمونه ها بر اثر پیش فرآوری بود. علت این پدیده حذف همی سلولز و بخش های نامنظم سلولزی از ساختار سوبسترا بود.

در تصفیه پساب های صنعتی، گاهی استفاده از دو یا چندین روش لازم می شود. انعقاد الکتریکی به وسیله تجزیه الکتریکی آند فلزی، توانایی تولید لخته های هیدروکسیدهای فلزی در جریان پساب را دارد و راکتور زیستی غشایی توانایی تولید جریان خروجی با کیفیت بالا را دارد. بنابراین ترکیب این دو روش در مقایسه با روش های تصفیه تکی می تواند ما را به یک بازدهی حذف آلودگی بالاتر راهبری کند. در این پژوهش ابتدا کارکرد موثر روش انعقاد الکتریکی در تصفیه پساب کارخانه خمیرمایه با استفاده از الکترود آلومینیوم (al) مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام آزمایش ها از طراحی آزمایش ها به روش رویه پاسخ مرکزی استفاده شد و تاثیر عامل های ph، چگالی جریان و زمان فرآیند روی بازدهی حذف cod و کدورت مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش در فرآیند انعقاد الکتریکی، cod و کدورت پساب خام ورودی از حدود 9500 میلی گرم بر لیتر و ntu 2700 به ترتیب به حدود 4000 میلی گرم بر لیتر و ntu 273 کاهش یافت و بیشترین بازده حذف cod و کدورت برای این فرآیند به ترتیب 58 % و 90 % به دست آمد. به عنوان نتیجه بهینه سازی، بیشترین بازدهی حذف cod و کدورت در شرایط بهینه شامل ph 5/5، چگالی جریان 19 میلی آمپر بر سانتی متر مربع و زمان 8/38 دقیقه، به ترتیب 52 % و 89 % به دست آمد. سپس پساب پیش تصفیه شده با فرآیند انعقاد الکتریکی، به عنوان خوراک به راکتور زیستی غشایی هوازی که از قبل با پساب خمیرمایه سازگار شده بود، وارد شد. آزمایش های فیزیکی و شیمیایی مورد نظر مانند cod، bod5، کدورت در طول فرآیند، اندازه گیری شدند. در فرآیند راکتور زیستی غشایی، در مدت زمان 26 روز cod، bod وکدورت جریان ورودی به راکتور از حدود 4000 میلی گرم بر لیتر، 1011 میلی گرم بر لیتر و ntu 289 به ترتیب به حدود 1229 میلی گرم بر لیتر، 253 میلی گرم بر لیتر و ntu 72/2 کاهش یافت و بیشترین بازده حذف cod، bod و کدورت برای پساب پیش تصفیه شده با فرآیند انعقاد الکتریکی به ترتیب 70 %، 75 % و 99 % به دست آمد. در این دوره هم چنین cod مخلوط درون راکتور نیز به صورت منظم اندازه گیری شد و بیشترین بازدهی حذف cod برای تصفیه زیستی درون راکتور (بدون حضور غشا) 65 % به دست آمد و تفاوت میان cod مخلوط درون راکتور و جریان تراوش یافته از غشا به طور میانگین 4 % به دست آمد که نشان دهنده برتری فرآیند راکتور زیستی غشایی به فرآیند لجن فعال رایج در تصفیه پساب می باشد. میانگین بار آلی راکتور زیستی غشایی در مقدار 1/3 کیلوگرم cod بر متر مکعب در روز قرار گرفت. غلظت جامدهای معلق مایع مخلوط (mlss) در راکتور زیستی غشایی در بازه 2900 و 6800 میلی¬گرم بر لیتر قرار گرفت. زمان ماند هیدرولیکی راکتور زیستی غشایی از لحاظ نظری 24 ساعت در نظر گرفته شد. در فرآیند ترکیبی انعقاد الکتریکی-راکتور زیستی غشایی، بیشترین بازده حذف cod و کدورت به ترتیب 87 % و 9/99 % به دست آمد که با توجه به ویژگی های پساب خمیرمایه و مشکل های فراوان در زمینه تصفیه این پساب، نشان دهنده کارآمدی روش ترکیبی استفاده شده در این پژوهش می باشد.

در این تحقیق بهینه سازی فرآیند خشک سازی خمیر مایه خشک فوری در یک خشک کن پیوسته بستر سیال در مقیاس صنعتی مورد توجه قرار گرفته است. شرایط عملیاتی نظیر دبی گرانولهای مخمر، دما و رطوبت هوای داغ خشک کننده اثر مستقیم بر روی فعالیت و مرگ و میر سلولها دارد. خشک سازی مخمر از مهمترین قسمت های یک کارخانه تولید خمیر مایه بوده که عملکرد آن بر کیفیت محصول نهایی بسیار موثر می باشد مهمترین پارامتر که اثر مستقیم بر کیفیت محصول دارد دمای عملیاتی بستر سیال در هر منطقه می باشد. بهینه سازی در سه دبی متفاوت برای خشک کن انجام و از روش تاگوچی در طراحی آزمایشها استفاده شد. پس از پایا شدن عملیات خشک سازی در هر دبی، نمونه هایی از محصول در هر منطقه بصورت مجزا برداشته و آزمایش فعالیت مخمر که توانایی مخمر در تولید گاز کربنیک در خمیر نان می باشد (توسط دستگاه فرمانتتوگراف) و آزمایش تعیین میزان سلولهای مرده به روش متیلن بلو و آزمایش میزان ماده خشک سلول بر وری نمونه ها انجام شد بالاترین میزان فعالیت مخمر در سه دبی 300، 350 و 400 کیلوگرم بر ساعت به ترتیب 620، 650 و 640cm بود میزان سلولهای زنده در پایان خشک کن به ترتیب به 67،74،71 درصد رسید نتایج نشان داد که شرایط بهینه عملکرد خشک کن زمانی است که دبی محصول 350 کیلوگرم بر ساعت و دمای مناطق 1 تا 4 خشک کن به ترتیب 33،31،31،29 درجه سانتیگراد باشد که در نهایت محصول دارای فعالیت 650 cm و حداقل 76 درصد سلولهای زنده خواهد بود.

رشد سریع صنایع شیمیایی در جهان باعث آلودگی شدید محیط زیست به¬ویژه آب¬های موجود در زمین شده است. در این میان فلزهای سنگین جایگاه ویژه ای دارند. از طرفی با توجه به بحران انرژی جهان و کمبود منابع سوخت¬های فسیلی، سوخت¬های زیستی به¬ویژه بیواتانول به عنوان یک سوخت گیاهی و یک افزودنی مناسب در دنیا بسیار مورد توجه است. در این تحقیق قارچ موکورایندیکوس در یک محیط آلوده به فلز¬های سنگین سرب ونیکل رشد داده شد و میزان جذب فلزات سنگین در حین فرآیند رشد قارچ موکورایندیکوس و هم¬چنین میزان اتانول تولیدی آن اندازه¬گیری و بررسی شد. حضور فلز سرب در محیط کشت قارچ در سه مورفولوژی رشته¬ای هوازی، رشته¬ای بی هوازی و مخمری شکل بی هوازی باعث افزایش میزان توده¬زیستی شد و بیشترین مقدار توده¬زیستی مربوط به مورفولوژی رشته¬ای هوازی بود، هم¬چنین حضور سرب در غلظت¬های بالا باعث تغییر مورفولوژی قارچ موکورایندیکوس از حالت رشته¬ای غالب به حالت مخمری غالب گردید و به ازای غلظت¬های بالاتر تغییری مشاهده نشد. فلز نیکل در غلظت¬های پایین تری نسبت به فلز سرب باعث تغییر مورفولوژی قارچ موکور گردید با این تفاوت که از حالت رشته¬ای غالب به مخمری تغییر یافت و به ازای غلظت¬های بالاتر هم به این حالت باقی ماند تا اینکه به مرور رشد آن کمتر و در نهایت در 150 میلی گرم در لیتر رشد آن کاملا متوقف شد. هم¬چنین، قارچ موکور ایندیکوس در طی 5 مرحله در حضور فلز سرب کشت داده شد و مشاهده شد که در مرحله اول توانایی خوبی در جذب فلز سرب دارد و با افزایش میزان فلز سرب میزان جذب فلز افزایش می¬یابد ولی قارچ موکور در جذب فلز نیکل بسیار ضعیف بود و به مرور با توجه به افزایش غلظت نیکل رشد قارچ کمتر شده و در نهایت میزان جذب نیز به صفر رسید و رشد قارچ کاملا متوقف شد. با توجه به توانایی جذب بالای فلز سرب توسط قارچ موکور ایندیکوس، هر سه مورفولوژی رشته¬ای هوازی، رشته¬ای بی¬هوازی و مخمری بی¬هوازی مورد استفاده قرار گرفت و طی 5 مرحله میزان نهایی فلز آن اندازه¬گیری شد و مشاهده شد که در هر سه مورفولوژی به مرور میزان غلظت نهایی فلز سرب در محلول به میزان اندکی افزایش می¬یابد و میزان جذب نهایی کاهش پیدا می¬کند. بهترین حالت جذب در مرحله پنجم مربوط به حالت مخمری خالص با 45 میلی گرم به ازای هر گرم توده¬زیستی و در مرحله اول مربوط به رشته¬ای بی¬هوازی با 124میلی گرم به ازای هر گرم توده¬زیستی بود. حضور فلز سرب تا 300 میلی گرم در لیتر به مقدار ناچیزی باعث کاهش میزان اتانول تولیدی نسبت به شاهد بدون فلز شد اما فلز نیکل نسبت به شاهد بدون فلز به مقدار بسیار کمتری قادر به تولید اتانول بود و افزایش غلظت نیکل، با نرخ شدیدتری باعث کاهش میزان اتانول تولیدی شد و در 100 میلی گرم در لیتر هیچ مقدار اتانول تولید نشد. مورفولوژی رشته¬ای بی¬هوازی قارچ موکور ایندیکوس در حضور 300 میلی گرم در لیتر فلز سرب در مرحله اول به ازای هر گرم قند مصرفی به میزان 0/46گرم تولید اتانول داشت که در حالت پایه به میزان 0/48ود. مورفولوژی¬های گوناگون قارچ موکور طی 5 مرحله برای تولید اتانول در حضور سرب مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که هر سه مورفولوژی توانایی خوبی در تولید اتانول دارند و بهترین بازده در مراحل اول و پنجم در حضور فلز سرب مربوط به مورفولوژی رشته¬ای بی¬هوازی و به¬ترتیب به میزان 0/46و 0/35 گرم به ازای هر گرم قند مصرفی می¬باشد.

تخمیر استون، بوتانول و اتانول توسط باکتری های کلستریدیا در طی قرن بیستم فراز و نشیب های متعددی داشته است. این فرایند که با نام فرایند تولید حلال های زیستی شناخته می شود، در میانه قرن بیستم یکی از بزرگ ترین صنایع تخمیر در سرتاسر جهان بوده است. با این وجود با ورود صنایع پتروشیمی به عرصه تولید مواد مختلف شیمیایی از جمله بوتانول، صنعت تخمیر استون، بوتانول و اتانول از عرصه رقابت اقتصادی کنار رفت. در سال های اخیر با بروز نگرانی ها از منابع رو به اتمام تجدید ناپذیر نفتی و آثار زیان بار مصرف بیش از اندازه آن ها و هم چنین شناخت بوتانول زیستی به عنوان یکی از گزینه های اصلی برای جایگزینی با سوخت های فسیلی کنونی، بهبود فرایند تخمیر استون، بوتانول و اتانول موردتوجه قرار گرفته است. با این وجود پیش از آن که بتوان بوتانول زیستی را به عنوان سوخت جایگزین در لیست سوخت های مصرفی کنونی قرار دارد، باید بتوان آن را به صورت اقتصادی تولید کرد. استفاده از منابع زیستی ارزان قیمت غیرخوراکی به عنوان منبع کربنی جهت تولید بوتانول در چند سال اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته است. یکی از نکات قابل توجه باکتری های کلستریدیا قابلیت تخمیر مستقیم منابع نشاسته ای با بازده بالا می باشد. از این رو در این مطالعه از گیاهی با نام سورگوم شیرین استفاده شده است که مشخصات ویژه ای جهت به کارگیری در تولید حلال های استون، بوتانول و اتانول دارد. گیاه سورگوم شیرین گیاهی است که در چهار فصل سال کشت و برداشت می شود و با آب و هوای گرم و نسبتاً خشک سازگاری مناسبی دارد. علاوه بر دانه سورگوم که یک منبع نشاسته ای مناسب برای تخمیر است، ساقه ی سورگوم شیرین نیز شامل کربوهیدرات های قابل حل (گلوکز و ساکاروز) و غیرقابل حل (سلولز و همی سلولز) می باشد که پس از انجام فرآوری قابل تبدیل به استون، بوتانول و اتانول می باشد. در این مطالعه تولید زیستی حلال های آلی شامل استون، بوتانول و اتانول از گیاه سورگوم شیرین با استفاده از باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکم بررسی شده است. اجزاء گیاه سورگوم شیرین شامل دانه، شیره، مواد لیگنوسلولزی ساقه است که به صورت جداگانه جهت تولید حلال ها مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از روش استخراج یک مرحله ای شیره ای حاوی 35/12 گرم بر لیتر قند به دست آمد و برای تولید مخلوط حلال ها استفاده شد. بیشترین بازده تولید حلال از شیره سورگوم برابر با 24/4 درصد به دست آمد. بخش لیگنوسلولزی باقیمانده از استخراج (باگاس) که بسیار مقاوم است برای تبدیل مناسب به قند ابتدا نیاز به پیش فراوری دارد لذا باگاس سورگوم ابتدا تحت پیش فراوری آلی محلول 50 درصد استون حاوی 0/1 درصد وزنی اسید سولفوریک در دما و زمان ماندهای متفاوت و آبکافت آنزیمی قرار گرفت. مواد فراوری شده تحت آبکافت آنزیمی و سپس توسط تخمیر به استون، بوتانول و اتانول تبدیل شدند. آبکافت آنزیمی مواد فراوری شده در دمای 150 درجه سانتی گراد و 90 دقیقه منجر به تولید 26/2 گرم بر لیتر قند شد که پس از تخمیر به 5/88 گرم بر لیتر تبدیل شد. دانه سورگوم که حاوی 70 درصد نشاسته می باشد نیز مستقیماً تحت تخمیر قرار گرفت. تخمیر مستقیم 20 گرم بر لیتر دانه سورگوم بازده تولید حلال برابر با 37/1 درصد، به دست آمد. بر اساس کلیه نتایج به دست آمده در بهترین حالت به ازای هر کیلوگرم گیاه سورگوم با تخمیر جداگانه قسمت های مختلف سورگوم، در مجموع 144/6 گرم حلال تولید شد. این میزان 2/4 برابر بیش تر از میزان حلال تولیدشده از تخمیر گیاه سورگوم خام می باشد.

در چند دهه اخیر به دلیل رشد جمعیت و همچنین ارتقاء سطح استانداردهای زندگی مصرف الیاف و به دنبال آن تولید مواد پسماند نساجی به شدت افزایش یافته است. از عمده ترین راهکارهای مدیریت مواد پسماند نساجی دفن و سوزاندن است که این راهکارها اثرات تخریبی زیست محیطی بدنبال دارند. این درحالی است که بخش عمده ای از این مواد پسماند قابلیت تبدیل به محصول های بیولوژیک از جمله بیوگاز را دارند. بیوگاز از دسته سوخت های زیستی است که طی چهار مرحله اصلی در اثر تخمیر زیست توده توسط باکتری های بی هوازی تولید می شود. در این تحقیق به منظور افزایش بازده تولید بیوگاز،کاهش بلورینگی جزء پنبه ای و جداسازی الیاف پنبه از پلی استر، از پیش فرآوری با محلول کربنات سدیم برای پارچه پنبه-پلی استر و پنبه خالص استفاده شد و همچنین برخی ویژگی های پلی استر باقیمانده تعیین شد. نمونه های خام پنبه و پارچه جهت مقایسه، تحت پیش فرآوری با دماهای گوناگون (50، 100 و 150 درجه سانتی گراد)، در غلظت ها ی مختلف کربنات سدیم(0، 5/0 و 1 مولار) به مدت 120 دقیقه قرارگرفت. عملیات تهیه بیوگاز روی نمونه های خام و پیش فرآوری شده پارچه و پنبه و همچنین یک نمونه پارچه تهیه شده از پنبه بازیابی شده از نوع ویسکوز انجام گرفت. بیشترین مقدار متان تولید شده از پارچه و پنبه به ترتیب، 9/328 و 1/361 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار برای نمونه های پیش فرآوری شده در دمای 150 درجه سانتی گراد با غلظت 5/0 مولار کربنات سدیم به مدت زمان 120 دقیقه در طی 40 روز به دست آمد. همچنین تحت این شرایط دمایی و غلظت کربنات سدیم، الیاف پلی استر به میزان قابل توجهی هیدرولیز و از ساختار پارچه جدا شدند به طوری که درصد سلولز موجود در جامد باقیمانده پس از پیش فرآوری در حدود 91 درصد بدست آمد. متان تولیدی از ویسکوز طی مدت 40 روز، 7/381 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بود.گرچه تصاویر تهیه شده به روش میکروسکوپ الکترونی روبشی از بهترین نمونه های پیش فرآوری شده و نمونه خام پنبه و پارچه، تغییر محسوسی جز اندکی تورم در ساختار میکروفیبریلی پنبه نشان نمی دهد اما نتایج حاصل از آنالیز ftir نشان دهنده کاهش کریستالینیتی جزء پنبه ای و همچنین تبدیل سلولز نوع اول به نوع دوم است.بنابراین افزایش قدرت جذب، ازبین رفتن ناخالصی ها، کاهش بلورینگی بخش سلولزی و هیدرولیز بخش پلی استری در اثر پیش فرآوری قلیایی را می توان از عوامل افزایش بازده تولید بیوگاز و اتانول در این تحقیق دانست. همچنین نمونه های پیش فرآوری شده پنبه وپارچه خام جهت تعیین میزان گلوکز تولیدی به مدت 72 ساعت توسط آنزیم های سلولاز و بتا گلوکسیداز هیدرولیز شدند. بهترین نمونه های هیدرولیز آنزیمی و همچنین نمونه های خام تحت شرایط تخمیر جداگانه توسط مخمر ساکارومایسیس سرویسیه به منظور تهیه اتانول قرارگرفتند. بیشترین بازده هیدرولیز آنزیمی در نمونه پنبه ای به ترتیب به میزان 9/87 و 9/88 درصد و در نمونه پارچه به ترتیب به میزان 5/79 و 7/81 درصد مشاهده شد. این درحالی است که بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه پنبه خام 9/36 درصد و پارچه پیش فرآوری نشده 0/28 درصد بود. بیشترین بازده تولید اتانول از پنبه و پارچه به ترتیب 4/69 و 5/59 درصد بدست آمد.

در این تحقیق، تولید میکربی بوتانل با استفاده از باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکام در دو حالت آزاد و تثبیتشده درون کلسیم آلژینات همراه با پلی وینیل الکل بررسیشده است. برای این منظور، از سوبستراهای مختلفی مانند گلوکز، نشاسته تصفیه شده و نشاسته ضایعاتی در غلظت های متفاوت استفادهشدهاست. همچنین عوامل موثر بر تولید بوتانل بررسیشد و مشخصگردید که شوک حرارتی باعث افزایش زمان محصول دهی می شود ولی در مقدار تولید حلال تاثیری ندارد. مایه تلقیح های ? و ?% بررسی و مشخصگردید که تولید حلال در ?% بیشتر میباشد. حداکثر بازدهی تولید حلال برای سوبستراهای گلوکز، نشاسته تصفیه شده و نشاسته ضایعاتی در غلظت ?? گرم بر لیتر از سوبسترا بهدستآمد و به ترتیب ?? و ?? گرم بر لیتر در باکتری بدون شوک حرارتی و با ?% مایه تلقیح بود. در این تحقیق تولید /? ،??/ برابر با ? ? گرم بر لیتر بوتانل از ?? گرم بر لیتر نشاسته ضایعاتی تولید شد. / حلال ها در فرمانتور نیز بررسیگردید که مقدار ?? همچنین تولید بوتانل با استفاده از باکتری تثبیت شده در ژل آلژینات درون فرمانتور طی سه سیکل انجام شد که مقدار ?? گرم بر لیتر از ?? گرم بر لیتر نشاسته ضایعاتی بهدستآمد. نتایج این تحقیق / نهایی بوتانل تولیدی برابر با ?? نشان دهنده امکان استفاده از نشاسته ضایعاتی و نیز سلول های تثبیت شده برای تولید میکربی بوتانل می باشد.

صمغ زانتان، یکی از مهم ترین بیوپلیمرهای تجاری است که به دلیل دارا بودن خواص رئولوژیکی در صنایع زیادی مورد استفاده قرار می گیرد. این صمغ عموما به وسیله باکتری زانتاموناس کمپستریس تولید می شود. در فرآیند تولید زانتان استفاده از سوبسترای ارزان قیمت در کاهش هزینه های تولید همواره مورد توجه بوده است. در این تحقیق کاه برنج به عنوان سوبسترای فراوان و ارزان قیمت در تولید میکروبی صمغ زانتان مورد استفاده قرار گرفت

یکی از مسائل مهم در ساخت کامپوزیت های پلیمری که با آلودگی های محیطی در تماس می باشند، ضد باکتری نمودن این کامپوزیت هاست. تهیه کامپوزیت ضد باکتری پلی پروپیلن با توجه به استفاده وسیع این پلیمر در صنایع بسته بندی مواد غذایی، تجهیزات پزشکی، پوشاک و ... بسیار مهم می باشد. در این تحقیق به منظور ضدباکتری نمودن پلی پروپیلن از نقره و کیتوزان استفاده شد. در فرآیند نشاندن کیتوزان، پلی پروپیلن با پیوند زنی اکریلیک اسید (aa) به وسیله روش پیوند زنی مذاب فعال گردیده و سپس به وسیله عامل پیوند n-(3- دی متیل آمینو پروپیل)-n’- اتیل کربو دی ایمید (edc) با کیتوزان پیوند بر قرار می نماید. نتایج نشان داد که با افزایش پیوند خوردگی aa بر روی پلی پروپیلن مقدار کیتوزان نشانده شده روی پلی پروپیلن افزایش می یابد. نمونه ها به وسیله طیف جذبی ftir مورد بررسی قرار گرفتند. در پلی پروپیلن پیوند زده شده با اکریلیک اسید (pp-g-aa) حاوی کیتوزان پیک های جذبی (co-nh) در طول موج های cm-1 1570 و cm-1 1634در مقایسه با طیف جذبی حاصل از (pp-g-aa) مشاهده گردید. نانو کامپوزیت پلی پروپیلن- نقره با روش صوت شیمیایی از محلول نیترات نقره حاوی پودر پلی پروپیلن در حضور اتیلن گلایکول به عنوان عامل احیاء، بدست آمد. پلی وینیل پیرولیدون (pvp) با اوزان مولکولی مختلف نیز برای جلوگیری از تجمع نانو ذرات نقره استفاده شد. نتایج نشان داد که غلظت های بالای نیترات نقره در محلول اولیه و انجام فرآیند در دمای بالا منجر به افزایش اندازه ذرات نقره می شود. با کنترل شرایط فرآیند واستفاده از اتانول به جای آب به عنوان محیط پخش ذرات نقره در محلول اولیه، غلظت%wt1 نانو ذرات نقره با توزیع مناسب بر روی سطح پلی پروپیلن، بدست آمد. استفاده از اوزان مولکولی مختلف pvp نشان داد که با افزایش وزن مولکولی pvp اندازه ذرات نقره موجود بر روی پلی پروپیلن کاهش می یابد. نتایج xrd بر روی نمونه های حاوی نقره آشکار نمود که ذرات نقره ایجاد شده کریستالی بوده و بر روی پلی پروپیلن و pp-g-aa به ترتیب با اندازه ذراتی حدود 24 و 7 نانومتر ایجاد گردیده اند. طیف ir به دست آمده از pp-g-aa نشان داد که ایجاد نقره بر روی pp-g-aa، با واکنش تعویض یونی مابین ag+ وh+ صورت گرفته است. همچنین تصاویر sem توزیع مناسب ذرات ایجاد شده بر روی پلی پروپیلن وpp-g-aa را تایید نمودند. با توجه به نتایج رهایش نقره از درون نمونه های حاوی نقره، گروه های قطبی aa موجود بر روی pp-g-aaو سرد نمودن سریع کامپوزیت pp/ag باعث بهبود شرایط رهایش نقره از درون زمینه پلی پروپیلنی شدند. خواص ضد میکروبی پلی پروپیلن حاوی نقره و کیتوزان بر اساس استاندارد astm e2149 ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که پلی پروپیلن حاوی کیتوزان و نانو ذرات نقره دارا ی خواص ضد باکتری بسیار خوبی می باشد. علاوه براین با افزایش میزان رهایش نقره از درون زمینه پلی پروپیلن، خواص ضد باکتری پلی پروپیلن حاوی نانو ذرات نقره نیز افزایش می یابد. کیتوزان ونقره نسبت به باکتری های گرم مثبت قویتر از باکتری های گرم منفی عمل می کنند. همچنین مقایسه نمونه های حاوی نقره و کیتوزان نیز نشان داد که نمونه حاوی نقره قدرت ضد باکتریایی بیشتری از خود نشان می دهد.