การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพไบโอบิวทานอล (Cellulosic Bio-butanol) จากใบและยอดอ้อย = Technological research and development of cellulosic bio-butanol production from sugarcane leaves and shoots Teerapatr Srinorakutara
โดย: Teerapatr Srinorakutara [et al.] (CONFIDENTIAL)
ผู้แต่งร่วม: ธีรภัทร ศรีนรคุตร | วิษณุ ปั้นพันธุ์ | เอกรัตน์ วุฒิเวทย์ | สุทธิ์กมล สุทธิกุล | ยุทธศักดิ์ สุบการี | นันทนา บำรุงเชื้อ | จิรัสย์ สิรินิวัฒน์กุล | เทพฤทธิ์ กัณหานนท์ | ยุทธศักดิ์ รัตนสงฆ์ | Vishnu Panphan | Teerapatr Srinorakutara | Ekarat Butivate | Yuttasak Subkaree | Nantana Bamrungchue | Jirous Siriniwatkul | Yuttasak Rattanasong | Thapparait Kunhanon | Suthkamol Suttikul
ชื่อชุด: Res. Proj. no. 57-09, Sub Proj. no. 2; no.1 (Final report) (CONFIDENTIAL)ข้อมูลการพิมพ์: Pathumthani Thailand Institute of Scientific and Technological Research 2018 รายละเอียดตัวเล่ม: 140 p. tables, ill. 30 cm.ชื่อเรื่องอื่นๆ: โครงการวิจัยที่ ภ.57-09 การสร้างสรรค์นวัตกรรมสีเขียวจากการพัฒนาเทคโนโลยี การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากลิกโนเซลลูโลสหัวเรื่อง: พลังงานทดแทน | เอทานอล | บิวทานอล | ไบโอดีเซล | ไบโอแก๊ส | Butanol | Butyl alcohol | Biobutanolสาระสังเขป: Butanol is attractive alternative biofuels and it is expected to replace or supplement the ethanol in the future. To make a sustainable industry of butanol production, lignocellulose biomass such as sugarcane leaves and shoots will be used as interesting feedstock because it is abundant, renewable, low cost and no conflict with human food. Butanol production from sugarcane leaves and shoots consists of the conversion of raw material to fermentable sugar and butanol fermentation. The important problems of butanol production from lignocellulose are feedstock and product inhibitors. These results lead to the low butanol concentration and yield. Therefore, this study was not only investigation the optimal condition for conversion material to sugar and butanol fermentation but also study the process to improve fermentation efficiency of microbial by decreasing the butanol inhibition with products recovery during fermentation.The result showed that optimal condition for the conversion of raw material to fermentable sugar was pretreatment 15 g of sugarcane leaves and shoots with 100 mL of 2.0% (w/v) NaOH at 121 ºC for 15 min. The pH was then adjusted to 5.0. The solution was separated using coconut milk hydraulic press and washed with distilled water. The pretreated material was hydrolysed by fed batch hydrolysis at 15% (w/v) solid loading with 50 FPU/g DM of Cellic® CTec2, pH 5.0, 50 ºC, 160 rpm for 48 h. Under these conditions, it could produce the hydrolysate consisting of 100 - 130 g/L reducing sugar within 48h. This hydrolysate was suitable for butanol production by fermentation 40 g/L reducing sugar with Clostridium beijerinckii TISTR 1461 at pH 5.5 - 6.5 and 37 ºC. However, this hydrolysate had to be added with N - sources (Yeast extract and ammonium acetate), minerals and buffers. Under these conditions, it could produce 9 - 11 g/L butanol.The result showed that butanol production from sugarcane leaves and shoots hydrolysate at 60 g/L reducing sugar by batch fermentation in 5L fermenter still obtained low efficiency for conversion of reducing sugar to butanol. The fed batch fermentation could increase fermentation efficiency. However, it was found that microbial stopped production as low butanol concentration and a lot of reducing sugar remained in fermentation broth. Non-sterilized hydrolysate gave fermentation efficiency better than sterilized hydrolysate as a lot of reducing sugar still remained in fermentation broth. The vacuum products recovery was expected that it would recover butanol from fermented broth during fermentation. It was not clear for butanol production efficiency in this study. The use of fed batch fermentation together with vacuum products recovery was not different comparing the use of only fed batch fermentation.สาระสังเขป: บิวทานอลเป็นพลังงานชีวภาพที่ได้รับความสนใจอย่างมากและคาดว่าในอนาคตจะถูกนำมาใช้ทดแทนหรือเสริมเอทานอล. และเพื่อทำให้อุตสาหกรรมการผลิตบิวทานอลมีความยั่งยื่นในอนาคต การใช้วัตถุดิบประเภทลิกโนเซลลูโลสอย่างเช่น ใบและยอดอ้อย จึงเป็นทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจเพราะเป็นวัตถุดิบที่มีอยู่อย่างมากมาย เกิดขึ้นใหม่ทดแทนได้เสมอ มีราคาถูกและไม่เกี่ยวข้องกับการเป็นอาหารของมนุษย์. ในการผลิตบิวทานอลจากใบและยอดอ้อยประกอบไปด้วยกระบวนการเปลี่ยนวัตถุดิบให้กลายเป็นน้ำตาลและกระบวนการหมักบิวทานอล. ซึ่งปัญหาสำคัญในการผลิตบิวทานอลจากวัตถุดิบลิกโนเซลลูโลสคือสารยับยั้งที่เกิดจากการเปลี่ยนวัตถุดิบให้เป็นน้ำตาลและบิวทานอลที่เกิดขึ้นในระหว่างการหมักจะยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ทำให้ผลิตบิวทานอลได้น้อยและความเข้มข้นต่ำ. ดังนั้นในการศึกษาครั้งนี้นอกจากจะศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมในการเปลี่ยนวัตถุดิบให้กลายเป็นน้ำตาลและการหมักบิวทานอลแล้วยังศึกษาหากระบวนการที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการหมักของเชื้อจุลินทรีย์โดยการลดผลการยับยั้งจากบิวทานอลด้วยวิธีการเก็บเกี่ยวผลิตภัณฑ์ระหว่างการหมัก.จากการศึกษาพบว่าสภาวะที่เหมาะสมในการเปลี่ยนใบและยอดอ้อยให้เป็นน้ำตาลคือ การปรับสภาพใบและยอดอ้อยด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้นร้อยละ 2.0 (โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) ในสัดส่วน 15 กรัม ต่อสารละลาย 100 มิลลิลิตร ที่อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 15 นาที. จากนั้นนำใบและยอดอ้อยที่ได้ไปปรับพีเอชเป็น 5.0 แล้วบีบแยกสารละลายออกด้วยเครื่องคั้นน้ำกระทิ. นำใบและยอดอ้อยที่ได้ไปล้างด้วยน้ำกลั่นแล้วบีบแยกสารละลายอีกครั้งด้วยเครื่องคั้นน้ำกะทิ. จากนั้นนำใบและยอดอ้อยที่ได้ไปย่อยแบบกึ่งกะที่ปริมาณวัตถุดิบร้อยละ 15 (โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) ด้วยเอนไซม์ Cellic® CTec2 ปริมาณ 50 FPU/g DM ที่พีเอช 5.0 อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซีย อัตราการกวน 160 รอบต่อนาที. ภายใต้สภาวะนี้จะทำให้สามารถผลิตสารละลายที่มีน้ำตาลรีดิวส์ได้ 100 - 130 กรัมต่อลิตร ในเวลา 48 ชั่วโมง. สารละลายนี้จะมีสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตบิวทานอลคือ การหมักสารละลายที่มีน้ำตาลรีดิวส์ความเข้มข้น 40 กรัมต่อลิตร ด้วยเชื้อ Clostridium beijerinckii TISTR 1461 ที่พีเอช 5.5 - 6.5 อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส. โดยสารละลายนี้จะต้องเติมแหล่งไนโตรเจน (Yeast extract และ Ammonium acetate) แร่ธาตุ และบับเฟอร์. ภายใต้สภาวะนี้จะทำให้เชื้อสามารถผลิตบิวทานอลได้ 9 - 11 กรัมต่อลิตร ในเวลา 48 ชั่วโมง.การผลิตบิวทานอลจากสารละลายที่ได้จากการย่อยใบและยอดอ้อยที่มีน้ำตาลรีดิวส์ 60 กรัมต่อลิตร ด้วยการหมักแบบกะในถังหมักขนาด 5 ลิตร ยังมีประสิทธิภาพต่ำมากในการเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นบิวทานอล. การหมักแบบกึ่งกะจะสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการหมักได้แต่เชื้อยังหยุดผลิตบิวทานอลทั้งที่ยังได้บิวทานอลต่ำและยังคงเหลือน้ำตาลอยู่สูง. การใช้สารละลายที่ได้จากการย่อยใบและยอดอ้อยที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตบิวทานอลได้ดีกว่าสารลายที่ได้จากการย่อยใบและยอดอ้อยที่ผ่านการฆ่าเชื้อ. แต่อย่างไรก็ตามหลังจากการหมักยังคงเหลือน้ำตาลปริมาณสูงเช่นกัน. เทคนิคการเก็บเกี่ยวผลิตภัณฑ์แบบสุญญากาศ (Vacuum products recovery) เป็นวิธีการหนึ่งที่มีศักภาพในการเก็บเกี่ยวบิวทานอลจากสารละลายหมักในระหว่างการหมักได้ดีและสามารถรักษาปริมาณบิวทานอลในสารละลายหมักให้อยู่ในระดับต่ำได้ดี. สาระสังเขป: แต่อย่างไรก็ตามในการศึกษาครั้งนี้ยังไม่เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตบิวทานอลจากสารละลายที่ได้จากการย่อยใบและยอดอ้อยในการหมักแบบกึ่งกะร่วมกับการเก็บเกี่ยวผลิตภัณฑ์ได้เมื่อเทียบกับการหมักแบบกึ่งกะเพียงอย่างเดียว.
ไม่มีรายการทางกายภาพสำหรับระเบียนนี้
There are no comments on this title.