پالايشگاه زيستي با خوراك باگاس نيشكر براي توليد لاكتيك اسيد و سوختهاي زيستي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

افزايش روزافزون استفاده از سوختهاي فسيلي باعث شده است كه روزانه خسارات زياد و جبرانناپذيري به محيط زيست وارد شود. از اين رو جايگزين كردن سوختهاي زيستي و همچنين روشهاي بيولوژيكي توليد به جاي روشهاي شيميايي ميتواند براي كاهش تاثيرات مخرب سوختهاي فسيلي و روشهاي شيميايي بسيار مفيد باشد. لاكتيك اسيد يك ماده شيميايي بسيار پركاربرد در صنايع مختلف از جمله صنايع غذايي و دارويي است. امروزه بيشترين ميزان توليد لاكتيك اسيد با استفاده از روشهاي شيميايي است. تحقيقات اخير نشان داده است استفاده از روشهاي بيولوژيكي و استفاده از زيستتودههاي ليگنوسلولزي ميتواند جايگزين مناسبي براي روشهاي شيميايي باشد. از اين رو در اين پژوهش به بررسي آزمايشگاهي، فني و اقتصادي استفاده از باگاس نيشكر به منظور توليد لاكتيك اسيد پرداخته شده است. باگاس نيشكر كه بيشترين مقدار پسماند صنعت توليد نيشكر را شامل ميشود به صورت گسترده و ارزان در كشورهاي داراي اين صنعت در دسترس است. اين ماده داراي تركيبي از سلولز، هميسلولز، ليگنين و مواد اضافي است كه ميتوان با انجام عملياتهاي پيشفرآوري و هيدروليز آن را براي تخمير و توليد لاكتيك اسيد آماده كرد. در اين پژوهش از سه روش پيشفرآوري NaOH (2%) ، حلال آلي ) اتانول % 60 ( و حلال آلي ) اتانول % 60 ( همراه با كاتاليست (NaOH(2%)) استفاده شده است. پس از انجام پيشفرآوري هيدروليز آنزيمي با استفاده از مخلوط دو آنزيم CTec2 و HTec2 صورت گرفت و پس از آن با استفاده از باكتري لاكتوباسيلوس كازئي تخمير و توليد لاكتيك اسيد در راكتور انجام شد. نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه بيشترين ميزان توليد قند مربوط به پيشفرآوري حلال آلي همراه با كاتاليست است، همچنين بيشترين ميزان حذف ليگنين نيز مربوط به اين نوع پيشفرآوري است. از طرفي پيشفرآوري حلال آلي همراه با كاتاليست در كنار پيشفرآوري NaOH (2%) داراي بيشترين بازده هيدروليز آنزيمي هستند. همچنين نتايج حاصل از آزمون FTIR نشاندهنده تخريب مناسب پيوند ليگنين و هميسلولز و تغيير شاخص بلورينگي و شاخص بلورينگي كل در هر سه نوع پيشفرآوري است. علاوه بر اين تصاوير گرقته شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشاندهنده تخريب مناسب ساختار باگاس نيشكر خام و افزايش تخلخل در اثر هر سه نوع پيشفرآوري انجام شده است. همچنين نتايج تخمير نشاندهنده اين است كه بيشترين لاكتيك اسيد توليدي در بين نمونههاي پيشفرآوري شده باگاس نيشكر مربوط به نمونه حلال آلي همراه با كاتاليست است كه بيشترين غلظت آن به 5 / 12 گرم بر ليتر رسيده است. بخش ديگري از اين پژوهش به بررسي فني اقتصادي توليد لاكتيك اسيد از باگاس نيشكر با استفاده از نرمافزار - Superpro Designer پرداخته شده است. در اين بخش يك واحد توليد لاكتيك اسيد طراحي شد و با توجه به موازنه انرژي و مواد در اين نرمافزار و همچنين محاسبات اقتصادي موجود نشان داده شد كه امكان بازگشت سرمايه براي يك واحد توليد لاكتيك اسيد با ورودي روزانه 66 تن باگاس نيشكر در مدت 10 سال وجود دارد. به عبارت ديگر با در نظر گرفتن قيمت 8 / 3 دلار براي هر كيلوگرم لاكتيك اسيد امكان سود ساليانه نزديك به 25 ميليون دلار براي سرمايهگذار فراهم ميشود.

222708

بيوتكنولوژي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان