Ανακύκλωση θερμοπλαστικά προεπεξεργασμένου θερμοπλαστικού αμύλου για την παραγωγή βακτηριακής κυτταρίνης και βιοαιθανόλης
Date Issued
May 2026
Author(s)
Σαββίδη, Μικαέλα
Advisor
Abstract
Η παρούσα πτυχιακή εργασία εξετάζει την αξιοποίηση θερμοχημικά προεπεξεργασμένου θερμοπλαστικού αμύλου (TPS) για την παραγωγή βακτηριακής κυτταρίνης και βιοαιθανόλης, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη βιώσιμων διεργασιών στο πλαίσιο της κυκλικής οικονομίας. Τα βιοπλαστικά και ιδιαίτερα το TPS αποτελούν εναλλακτικά πολυμερή φιλικά προς το περιβάλλον, ωστόσο η διαχείριση και αξιοποίηση τους παραμένει πρόκληση. Στην εργασία αυτή, το TPS υποβλήθηκε σε όξινη υδρόλυση υπό διαφορετικές συνθήκες, με στόχο την παραγωγή υδρολύματος πλούσιο σε ζυμώσιμα σάκχαρα.
Για την μελέτη της υδρόλυσης του TPS, πραγματοποιήθηκαν πειράματα υπό διαφορετικές συνθήκες μεταβάλλοντας βασικές παραμέτρους όπως θερμοκρασία, συγκέντρωση οξέος και βιοπλαστικού με στόχο τον προσδιορισμό των βέλτιστων συνθηκών για το μέγιστο ποσοστό (%) υδρόλυσης με κύριο προϊόν την γλυκόζη. Με βάση τα αποτελέσματα το μέγιστο ποσοστό υδρόλυσης (67.3%) επιτεύχθηκε σε θερμοκρασία 130°C με την χρήση 0.5 Μ υδροχλωρικού οξέος για 2.5 h.
Το παραγόμενο υδρόλυμα χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα για την καλλιέργεια του μικροοργανισμού Komagataeibacter sucrofermentans με στόχο την παραγωγή βακτηριακής κυτταρίνης, καθώς και στη ζύμωση με Saccharomyces cerevisiae για την παραγωγή βιοαιθανόλης. Η πιθανή παρουσία παρεμποδιστών κατέστησε αδύνατη την ανάπτυξη του μικροοργανισμού. Αντίθετα στο πείραμα ελέγχου, παρατηρήθηκε αύξηση του παραγόμενου υλικού με τον χρόνο καλλιέργειας, με σχεδόν πλήρη κατανάλωση της αρχικής γλυκόζης (15 g L-1). Στην περίπτωση της βιοαιθανόλης, η μέγιστη παραγωγή για τα ελευθέρα κύτταρα παρατηρήθηκε στις 6 h, φτάνοντας τα 13.3 g L-1 με απόδοση 55.7% και παραγωγικότητα 2.35 g L-1 h-1, ενώ για τα ακινητοποιημένα κύτταρα η μέγιστη παραγωγή επιτεύχθηκε στις 4 h με συγκέντρωση 12.6 g L-1, απόδοση 57.1% και παραγωγικότητα 3.06 g L-1 h-1.
Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι το θερμοπλαστικό άμυλο μπορεί να αποτελέσει αποδοτική πηγή άνθρακα για μικροβιακές διεργασίες, οδηγώντας στην παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας. Συμπερασματικά, η εργασία αναδεικνύει τη δυνατότητα μετατροπής αποβλήτων βιοπλαστικών σε χρήσιμα βιοπροϊόντα, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα και μειώνοντας το περιβαλλοντικό αποτύπωμα
Για την μελέτη της υδρόλυσης του TPS, πραγματοποιήθηκαν πειράματα υπό διαφορετικές συνθήκες μεταβάλλοντας βασικές παραμέτρους όπως θερμοκρασία, συγκέντρωση οξέος και βιοπλαστικού με στόχο τον προσδιορισμό των βέλτιστων συνθηκών για το μέγιστο ποσοστό (%) υδρόλυσης με κύριο προϊόν την γλυκόζη. Με βάση τα αποτελέσματα το μέγιστο ποσοστό υδρόλυσης (67.3%) επιτεύχθηκε σε θερμοκρασία 130°C με την χρήση 0.5 Μ υδροχλωρικού οξέος για 2.5 h.
Το παραγόμενο υδρόλυμα χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα για την καλλιέργεια του μικροοργανισμού Komagataeibacter sucrofermentans με στόχο την παραγωγή βακτηριακής κυτταρίνης, καθώς και στη ζύμωση με Saccharomyces cerevisiae για την παραγωγή βιοαιθανόλης. Η πιθανή παρουσία παρεμποδιστών κατέστησε αδύνατη την ανάπτυξη του μικροοργανισμού. Αντίθετα στο πείραμα ελέγχου, παρατηρήθηκε αύξηση του παραγόμενου υλικού με τον χρόνο καλλιέργειας, με σχεδόν πλήρη κατανάλωση της αρχικής γλυκόζης (15 g L-1). Στην περίπτωση της βιοαιθανόλης, η μέγιστη παραγωγή για τα ελευθέρα κύτταρα παρατηρήθηκε στις 6 h, φτάνοντας τα 13.3 g L-1 με απόδοση 55.7% και παραγωγικότητα 2.35 g L-1 h-1, ενώ για τα ακινητοποιημένα κύτταρα η μέγιστη παραγωγή επιτεύχθηκε στις 4 h με συγκέντρωση 12.6 g L-1, απόδοση 57.1% και παραγωγικότητα 3.06 g L-1 h-1.
Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι το θερμοπλαστικό άμυλο μπορεί να αποτελέσει αποδοτική πηγή άνθρακα για μικροβιακές διεργασίες, οδηγώντας στην παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας. Συμπερασματικά, η εργασία αναδεικνύει τη δυνατότητα μετατροπής αποβλήτων βιοπλαστικών σε χρήσιμα βιοπροϊόντα, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα και μειώνοντας το περιβαλλοντικό αποτύπωμα
Affiliation
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
Μικαέλα Σαββιδη.bsc.2026.abstract.pdf
Size
239.08 KB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
94afddb904d94ba097c8688531f451a8