تحقیق استفاده از باکتریهای مقاوم به اسید برای تولید اتانول از زباله خانگی

تحقیق استفاده از باکتریهای مقاوم به اسید برای تولید اتانول از زباله خانگی

• مقدمه

در حال حاضر ، تمایل بسیاری به اتانول به عنوان سوخت وسایل نقلیه به علت ارزش آن به عنوان یک اکسیژنات و گسترش دهنده سوخت وجود دارد . این حقیقت صنعت سوخت اتانول بر پایه ذرت در ایلات متحده را بر آن داشته تا سطح تولید بیش از دوبرابر را از سال ۲۰۰۰ تا۲۰۰۴ به ثبت برساند . دولت چین ینز تدابیری مشابه برای ترغیب تولید اتانول از مواد کم هزینه بویژه مواد لیگنو سلوی اتخاذ نموده است .

مواد مختلف مورد استفاده در تولید اتانول از طریق تخمیر معمولاً به سه نوع اصلی تقسیم می شوند . نخست قندهایی که می توانند مستقیماً به اتانول تبدیل شوند ملاس و شکر نرم معمولاً بدین طریق مورد استفاده قرار می گیرند . این سوبستراتها به پیش تیمار پیچیده ای نیاز ندارند آنها به میکروارگانیزنهای مناسب نیاز است . مزیت این فرایند تکنولوژی آن است ، با این حال مقادیر کم سوبستراتها و هزینه بالا مانع از کاربرد صنعتی آن می شود . دوم ، ذرت گندم و سایر غلات که با عملکرد آنزیمها باید به قندهای قابل تخمیر هیدرولیز شوند عمدتاً در صنعت تولید اتانول از آنها استفاده می شود  با این حال خطر رقابت برای غلات او وجود درادر . سوم ، مواد سلوی که باید بوسیله روشهای پیش تیمار نظیر اسید یا آنزیم به قندها تبدیل شوند و اغلب در سراسر جهان از ان ها استفاده میشود . از آنجا که آنها مزایایی چون هزینه پایین مقادیر زیاد و عدم خطر رقابت دارند محققان در تمام دنیا تمایل بسیاری به قابلیت آنها برای تولید اتانول نشان می دهند . منبع ایده آل برای تولید اتانول باید مقرون به حرفه و سرشار از کربن باشد استفاده از ضایعات قابل بازیافت ، ارزان و فراوان برای تولید اتانول توجه محققان را جلب نموده است اما در مورد زباله خانگی مواردی از استفاده از این ماده برای تولید اتانول مشاهده نمی شود . زبالهه ایخانگی که حجم عظیمی از زباله های شهری را تشکیل می دهند . رطوبت بالا و ترکیبات ارگانیکی دارند که به آسانی فاسد شده و حمل آنها دشوار است . از سوی دیگر مواد مغذی فراوان داخل این زباله ها آنها را تبدیل به مواد خام ایده آل برای محصولاتی با ارزشی نظیر اسید لاتیک CH₄  ، هیدروژن و … می سازد . استفاده اززباله خانگی برای تولید اتانول می تواند خطر آلودگی و هزینه تولید اتانول را کاهش دهد از این رو ارزش بررسی شدن را داراست .

علاوه بر استفاده از مواد کم هزینه ، تکنولوژیهای دیگری برای موثر و مقرون به صرفه بودن تولید اتانول انجام شده است نظیر استفاده از گونه هایی با قابلیت تولید  اتانول بالا  بازیافت سلولی از طریق رسوب یا فقط غشاء . از میان این تکنولوژیها تولید اتانول تحت شرایط غیر استریل می تواند در استریلیزاسیون و پخت نشاسته موثر باشد . علاوه بر این می تواند این فرایند راحتی ساده تر از قبل سازد ، از این رو توجه بسیاری از محققان را جلب نموده است . معمولاً شرایط اسیدی برای جلوگیری از آلودگی بوسیله میکروارگانیزم و عملی ساختن تخمیر غیر استریل ، کنترل می شد . برای تحقق این هدف ، میکروارگانیزم تولید اتانول مقاوم به اسید ، در این مطالعه حائز اهمیت بسیاری است . زیموموناس موبیلس نوعی باکتری تولید کننده اتانول گرم منفی که قادر به تحمل غلظت بالای اتانول و تخمیر در طیف ph گسترده می باشد به نحوی وسیع مورد مطالعه قرار گرفته است . استفاده از ز.موبیلیس مقاوم به اسید در گلوکز تحت شرایط غیر استریل ، با موفقیت انجام شد . در صورتی که بتوان و آیند تخمیر مقرون به صرفه و تولید موثر اتانول بوسیله ز.موبیلیس را در زباله خانگی انجام داد ، می توان این فرآیند را با هزینه کمتر و کارایی بالاتر تولید کرد . علاوه بر این فرآیند ساکاریمیکالیون و تخمیر (ssf) را می توان با ترکیب هیدرولیز آنزیمی و تخمیر اتانول به صورت یک عملیات مجزا تبدیل کرد . در این روش می توان به جای راکتورهای جداگانه از یک مورد استفاده کرد ، و بازداری محصول نهایی از هیدرولیز آنزیمی را از بین برد . قند کاهنده در طول کل فرآیند ، در سطح پایین می ماند که آلوده شدن آن را دشوار می سازد . هدف این مطالعه انتخاب و استفاده از باکتریهای مقاوم به اسید برای تولید اتانول از زباله خانگی بوسیله ssf بود . هر دو فرآیند استریل و غیر استریل برای برررسی امکان تولید اتانول با این گونه ویژه مقایسه شد .

۳- نتایج

1. ۳ . جداسازی گونه

برای جلوگیری از آلودگی ph پایین ۴ در شرایط غیر استریل کنترل شد از این رو تسلط باکتریهای مقاوم به اسید در چنین فرایندی اهمیت بسیاری داشت . هر چند ز.موبیلسین قادر به تخمیر در طیف وسیعی از ph بود (۷-۳) ، برا ی انجام موفق این فرآیند به باکتریهای مقاوم به اسید با سرعت رشد بالا نیاز است . برای رسیدن به این هدف یک جهش زای انتخابی برای تامین این نیاز ویژه انتخاب شد . ز.موبیلیس رشد یافته ، در محیط انتخابی با ph 4 ، کشت داده شد . سپس کلونی های بزرگ برای تخمیر اتانول تحت شرایط اسیدی انتخاب گردید . همین روند ، برای ۳ بار آزمایش ، برای اطمینان از سازگاری این گونه ها با محیط اسیدی انجام شد . سپس گونه با بهترین عملکرد انتخاب شده و در یخچال در دمای c 4 نگهداری شد . از طریق این سیستم انتخاب گونه ای با مقاومت به اسید به نام GZNSL به دست آمده بسته نهایی تخمیر گونه در تصویر ۱ ارائه شده است ، آزمایش شاهد با گونه والد در PH اولیه ۶ انجام شده و گونه انتخابی در PH 4 استفاده شد . از تصویر می توان مشاهده کرد GZNSL مقاوم به اسید می تواند g/l 48 اتانول تولید کند تنها اندکی کمتر از شاهد (g/l 52 ) که نشان داد GZNSL می تواند تحت شرایط اسیدی با موفقیت اتانول تولید کند . نظیر قند کاهنده ، هردو گونه قادر به تجزیه موثر قند کاهنده بودند . قند کاهنده در حدود ۳۶ ساعت به سطح پایینی می رسد . برای کاستن از زمان کشت ، برای بدست آوردن تولید بیشتر اتانول با زمان کمتر باید تحقیقات بیشتری انجام داد ( تصویر ۲ ).

2. ۳ . تولید اتانول تحت شرایط غیر استریل

برای بررسی قابلیت فوق العاده تخمیر اتانول PH پایین یک تخمیر اتانول غیر استریل به وجود آمد . ز.م.بیلیس GZNSL را در شرایط غیر استریل کشت داده شده که بوسیله HCL ، تا PH  ۴ ، تنظیم شده بود . برای مقایسه تخمیر با GZNSL نیز در PH 4 انجام شد . آزمایش شاهد ، با گونه والد تحت شرایط بهینه از قبل تعیین شده (PH 6 ، کشت ۱۰% و دمای C 30 ) با شرایط استریل انجام شد .

در PH4 ، شرایط اسیدی مانع آلودگی بوسیله این ارگانیزم بود . باکتریهای مقاوم به اسید ، باکتریهای غالب درون سوبسترات بودند . تصویر ۳ نشان می دهد که GZNSL قادر به تولید g/l46 تحت شرایط غیر استریل بود (B) فقط ۶۵% کمکتر از غلظت بهینه در شرایط استریل (A) و حدود g/l 6 ، کمتر از آزمایش شاهد مصرف قند کاهنده ، تحت این ۳ وضعیت تا حدودی مشابه بود . همگی آنها  در حدود ۳۶ ساعت سطحی پایین به دست اوردند . تحقیق انجام شده در مطالعه وانگ ، نشان داد که تخمیر اسید لاکتیک غیر استریل بهتر از استریل انجام شد. این مقاله ذکر می کند که میکروارگانیزم پبچبده درون زباله خانگی ، می تواند محصولی دلخواه تولید کند ، بویژه می تواند هیدرولیز سوبسترات را تسریع نماید . کلی از مزایای ssf این است که قند کاهنده را می توان در سطحی پایین نگه داشت ، بنابراین سوبسترات موجب اثر بازدارندگی نمی شود . در واقع فرایند استریل می تواند تا روی اثری زیانبار برای فرآیند تخمیر داشته باشد ، بویژه به علت واکنش میلارد میان گلوکز و منابع نیتروژنی ، در دمای بالای اتوکلاو ، گروه هیدروکسیل گلوکز و آمینه منابع نیتروژنی نظیر پتون و عصاره مخمر واکنش داده منجر به ضایعاتی با انباشت رنگدانه می شود . از بین رفتن منبع نیتروژن ، که برای رشد سلول ضروری است ، بر فعالیت آنزیمی سلولای بالغ ، موثر است . علاوه بر این در فرآیند غیر استریل ، میکروارگانیزم کشته نشده ، در طول فرآیند می تواند موجب تولید سوبسترات دلخواه بویژه برای هیدولیز نشاسته گردد . مکانیزم تخمیر غیر استریل ارزش بررسی را داشت ، چرا که این روش هزینه پایین برای استریلیزسیون ، و غلظت اتانول بالا داشت .

3. ۳ . استفاده از ضایعات تقطیری برای تولید اتانول

مشکلات اصلی در تولید اتانول ، نه تنها در مواد خام بلکه در الودگی ایجاد شده در فرآیند بویژه ضایعات تقطیری می باشد . گزارش شد که با ۱۲ تن ضایعات تقطیری ، ۱ تن اتانول تولید می شود . تیمار ضایعات تقطیری با حجم عظیم cod تا g/l100 و PH 5/4-8/3 دشوار بود . از تکنولوژی پیشرفته اکسیداسیون و سایر روشهای تیمار بیوشیمایی ، برای تیمار این نوع فاضلاب استفاده شد . هزینه بالا برای چنین تیماری ، یکی از نقاط ضعف فرآیند تولید اتانول بود .

در حالیکه از سوی دیگر سوبسترات آلی داخل ضایعات را می توان منبع محسوب کرد ، گزارش شد که از ضایعات تقطیری می توان برای تولید مواد مرتبط با غذا نظیر پروتئاز ، شیتوزلن و ادویه استفاده کرد. برای استفاده کامل از ضایعات تقطیری بازیافت ضایعات برای تولید اتانول شبها راهی است که از سوی برخی محققان ، بررسی شده است . تحقیقات شی نشان داد که تولید اتانول به وسیله گلوکز می تواند موجب تولید موفق این ماده شده و هیچ اثر زیانباری پس از هشت عملیات مشاهده نشد .

ویژگی تقطیری زباله خانگی نشان داده شده در جدول ۲ و ۳ نشان داد این نوع ضایعات حاوی cod و نیز پروتئین خام بوده و غلظت یون فی نیز در سطحی بالاست که برای تولید اتانول مناسب می باشد . علاوه براین از ویژگی اسیدی (۲/۴ – ۸/۳ ) این مایع می توان برای تنظیم PH سوبسترات بدون نیاز به hcl استفاده کرد . چنانچه بتوان از ضایعات تقطیری زباله خانگی با موفقیت در تولید  اتانول استفاده کرد ، نه تنها آلودگی کنترل شده بلکه در هزینه نیز صرفه جویی می شود . به منظور آزمایش امکان تولید اتانول بوسیله ضایعات تقطیر از زباله خانگی آزمایش بازیافت براساس روش ذکر شده در بخش ۲٫ ۲ انجام شد ، فقط آب لوله کشی با ضایعات جایگزین شده از فرایندهای استریل (B) و غیر استریل (A) . برای بررسی نتایج استفاده شده و افزودن آب لوله کشی با HCL برای تنظیم PH ، نمونه شاهد انتخاب شد . تصویر ۳ اتانول و قند کاهنده آزمایش را نشان می دهد مشاهده شده که اتانول با این ضایعات تحت شرایط استریل بالاترین غلظت اتانول g/l 50 ، g/l 2 بیش از شرایط غیر استریل و حدودg/l 4 بیش از آب لوله کشی  را دارا بود . استفاده از این ضایعات در مورد تولید اتانول بهتر از آب انجام شد که نشان داد مواد مغذی درون ضایعات برای تولید اتانول مفید بودند . اتنول تحت شرایط استریل در مقایسه با فرآیند غیر استریل ، در انتها فرآیند اندکی بالاتر بود . این نتیجه با بخش ۲٫ ۳ مشابه بود

تحقیق استفاده از باکتریهای مقاوم به اسید برای تولید اتانول از زباله خانگی

نوشته تحقیق استفاده از باکتریهای مقاوم به اسید برای تولید اتانول از زباله خانگی اولین بار در فايل مارکت - بازار فايل. پدیدار شد.

Powered by WPeMatico

تحقیق استفاده از باکتریهای مقاوم به اسید برای تولید اتانول از زباله خانگی

تحقیق تعيين شيوع تنگي متائوس و عوارض آن بر كليه ها و مجاري ادراري در شيرخوران و كودكان

تحقیق تكوين يك روش گاز كروماتوگرافي انتخابي جهت تعيين مقدار آمانتادين در مايعات بيولوژيك

تحقیق در مورد آفازي (آنومي)

تحقیق مدلهاي محاسباتي عصبي از تأثيرات جانبي ناحية آسيب ديده مغز روي نواحي دورتر از منطقه آسيب ديده

، ,اتانول ,تولید ,استفاده ,استریل ,ضایعات ,تولید اتانول ,غیر استریل ,برای تولید ,به اسید ,استفاده از ,برای تولید اتانول ,تقطیری زباله خانگی ,امکان تولید اتانول