Skip to main content
SUPERVISOR
Keikhosro Karimi
کیخسرو کریمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fateme Saadatinavaz
فاطمه سعادتی نواز

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Production of Acetone, Butanol, and Ethanol from orange waste
In recent years, the concerns about non-renewable resources depletion and environmental concerns resulting from fossil fuels overconsumption have led the researcher’s interest in producing biofuels from inexpensive, renewable, sustainable resources (e.g., lignocellulosic wastes). In this study, orange waste was used as a feedstock for acetone, butanol, and ethanol (ABE) production. Two different pretreatments, i.e., hot water and dilute acid (1% w/w), were performed before hydrolysis. The solid phases were then enzymatically hydrolyzed, while liquid phases were detoxified by overliming. The untreated substrate’s total sugars amount and glucose yield was 14.5 g/L and 254.0 g glucose per each Kg of untreated substrate after the enzymatic hydrolysis. In this regard, the highest produced sugars after enzymatic hydrolysis was 25.6 and 31.2 g/L for hot water (140 ? for 120 min) and dilute acid (140 ? for 60 min) pretreatments, respectively. Furthermore, the hydrolysate (enzymatic hydrolysis of solid phase), liquid phase, and detoxified liquids were fermented to ABE by Clostridium acetobutylicum. The produced ABE from the untreated substrate was 42.7 g per Kg substrate. Accordingly, the highest produced ABE per Kg of orange waste was 78.7 and 95.5 g for hot water and dilute acid pretreated substrate, respectively. It is noteworthy that the harsh conditions of pretreatment (i.e., high temperature and duration) caused a considerable reduction in hydrolysis yield and ABE production. According to the results, orange waste could be suggested as a suitable feedstock for biobutanol production.
کاهش منابع سوخت های فسیلی و تولید میزان قابل توجه گازهای گلخان های حاصل از مصرف این سوخ تهای فسیل ی منجر به تحقیقات گستردهای در زمین هی تولید سوخت از منابع تجدید پذیر شده است. پس از شناسایی باکتری کلستریدیماستوبوتیلیکو مدر سال 1916 توسط ویزمن، استفاده صنعتی از تخمیر استن، بوتانول، اتانول آغاز شد. این فرایند در ابتدا برای تولید استن در طول جنگ جهانی اول به کار گرفته شد و دراواسط قرن بیستم به یکی از بزرگترین صنایع تخمیر جهان تبدیل شد. در ادامه با ورود صنایع پتروشیمی به چرخه تولید مواد شیمیایی از جمله بوتانول، که باعث کاهش چشمگیر هزین هها شد، صنعت تخمیر استن، بوتانول و اتانول از رقابتهای اقتصادی کنار رفت. در سا لهای اخیر افزایش نگران یها از اتمام منابع انرژی تجدیدناپذیر و آلودگ یهای وسیع سوختهای شیمیایی در هوا، آب و خاک باعث شده است که تولید سوخ تهای زیستی از جمله حلا لهای استن، بوتانول و اتانول مورد توجه دوباره قرار گیرد. چالش پیش روی دانشمندان در این زمینه کاهش هزینه های تولید این حلا لها و تولید به صورت اقتصادی است. با توجه به نقش تعیینکننده هزینه ماده اولیه در فرایند تولید زیستی حلالهای صنعتی استن، بوتانول و اتانول، استفاده از منابع زیستی ارزانقیمت غیرخوراکی به عنوان منبع کربنی در چند سال اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته است. استفاده از مواد لیگنوسلولزی غیرخوراکی ارزان قیمت سبب کاهش قیمت تولید این مواد م یشود که در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. از نکات مثبت باکتریهای کلستریدیا مصرف قندهای پنج و شش کربنه است. به همین دلیل در این مطالعه از ضایعات پرتقال به عنوان خوراک جهت تولید حلالهای استن، بوتانول و اتانول استفاده شد. برای شکستن پلیمرهای قندی به قندهای ساده قابل استفاده برای میکروارگانیسم، دو پیشفراوری آب داغ و اسید رقیق با سولفوریک اسید 1 % وزنی/وزنی در دماهای 100 ، 140 و 180 درجه سانت یگراد و به مدت 30 ، 60 و 120 دقیقه به کار گرفته شد. در ادامه ترکیب درصد جامدات باقی مانده از پیشفراوریهای مختلف اندازه گیری شد. مقدار گلوکان، زایلان، سایر قن دها، لیگنین و خاکستر گزارش شد. با افزایش دما و زمان پیشفراوری مقدار زایلان موجود در جامدات حاصل از پی شفراوری به طور قابل توجهی کاهش یافت، ب هطوریکه در پیشفراوری اسیدی در دما و زمان های 180 درجه سانت یگراد و 120 دقیقه تقریبا تمام زایلان موجود در جامد پی شفراوری حذف شد. جامدات باقی از پیشفراوریهای آب داغ و اسید رقیق سپس تحت هیدرولیز آنزیمی قرار گرفت. مایعات حاصل از پیشفراوری در ادامه تحت یک مرحله فرایند سمزدایی به روش آهکزنی قرار گرفت. در ادامه هیدرولیزیت حاصل از هیدرولیز آنزیمی و مایعات حاصل از پیشفراوری در دو حالت سم زدایی شده و سمزدایی نشده تحت فرایند تخمیر توسط باکتری کلستریدیوماستوبوتیلیکوم به استن، بوتانول و اتانول تبدیل شد. با استفاده از هیدرولیز آنزیمی بیشترین میزان قند تولیدی به ترتیب 6 / 25 و 2 / 31 گرم بر لیتر برای پیشفراوری آب داغ در دمای 140 درجه سانت یگراد و مدت زمان 120 دقیقه و اسید رقیق در دمای 140 درجه سانت یگراد و زمان 60 دقیقه به دست آمد. میزان حلال تولیدی حاصل از تخمیر برای سوبسترای خام برابر با 7 / 42 گرم حلال به ازای هر کیلوگرم سوبسترا به دست آمد. بر اساس نتایج به دست آمده در بهترین حالت به ازای هر کیلوگرم ضایعات پرتقال خام در مجموع 7 / 78 و 5 / 95 گرم حلال برای پی شفراوری آب داغ و اسید رقیق به دست آمد . در با توجه به موارد ذکر شده به نظر م یرسد که از ضایعات پرتقال م یتوان به عنوان یک سوبستر ای مناسب جهت تولید بیوبوتانول استفاده کرد، چرا که مقدار مواد بازدارنده این سوبسترا ناچیز بوده و بازده تولید بوتانول خوبی داشت. از طرفی ارزان و در دسترس بودن این ضایعات به عنوان یک نکته مهم برای تولید سوخت زیستی به حساب م یآید.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی