Βιοτεχνολογία ζυμών για ενίσχυση διεργασιών παραγωγής βιοαιθανόλης από ανανεώσιμες πρώτες ύλες

Abstract

Λαμβάνοντας υπόψη την τρέχουσα παγκόσμια ενεργειακή και περιβαλλοντική κρίση, τα βιοκαύσιμα τα οποία αποτελούν εναλλακτική λύση των ορυκτών καυσίμων, όπως η βιοαιθανόλη, έχουν κερδίσει μεγάλη προσοχή από βιομηχανικής και επιστημονικής άποψης. Η παρούσα πτυχιακή εργασία αναφέρεται στην ανάπτυξη ενός βιοκαταλύτη μέσω της ακινητοποίησης κυττάρων του μικροοργανισμού Saccharomyces cerevisiae χρησιμοποιώντας ως μέσο ακινητοποίησης άνθρακα από λάστιχα αυτοκινήτων, ο οποίος αποτελεί ένα φτηνό και επαναχρησιμοποιήσιμο υλικό. Αυτή η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε βιοαντιδραστήρα συνεχούς ροής στην υψηλή θερμοκρασία των 37 °C και pH=4.8 για την παραγωγή βιοαιθανόλης σε ρυθμούς διάλυσης 0.09, 0.13, 0.17 και 0.20 h-1. Η μέγιστη παραγωγή βιοαιθανόλης των ακινητοποιημένων και ελεύθερων κυττάρων παρατηρήθηκε σε ρυθμό διάλυσης D=0.09 h-1 παρουσιάζοντας μέγιστη συγκέντρωση βιοαιθανόλης 42 g L−1 και 40.16 g L−1 αντίστοιχα. Τα ακινητοποιημένα κύτταρα πάραξαν μέγιστη βιοαιθανόλη στις 8 h διεξαγωγής του πειράματος με παραγωγικότητα 5.25 g L−1 h−1, ενώ τα ελεύθερα κύτταρα στις 21 h διεξαγωγής του πειράματος με παραγωγικότητα 1.19 g L−1 h−1. Επιπρόσθετα, η σταθερή παραγωγή βιοαιθανόλης από τα ακινητοποιημένα κύτταρα διατηρείται μέχρι τις 100 h διεξαγωγής του πειράματος όπου η παραγωγικότητα μειώθηκε σημαντικά με την αύξηση του ρυθμού διάλυσης σε D=0.20 h-1, ενώ τα ελεύθερα κύτταρα του μικροοργανισμού έχουν αρχίσει να συμπαρασύρονται από το σύστημα σε μικρότερο ρυθμό διάλυσης (D=0.17 h-1). Επομένως, μέσω αυτής της μελέτης, επιδεικνύεται η καλύτερη απόδοση του συστήματος με τη χρήση του συγκεκριμένου βιοκαταλύτη και η βελτιστοποίηση παραγωγής βιοαιθανόλης με την προσκόλληση των κυττάρων στην επιφάνεια του υλικού.