Skip to main content
SUPERVISOR
Keikhosro Karimi,Akram Zamani foroshani
کیخسرو کریمی (استاد راهنما) اکرم زمانی فروشانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahboobehalsadat Noori
محبوبه السادات نوری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Effect of Lignin and HemicelluloseSeparation on Enzymatic Bioadsorption of Lignocellulosic Compounds
By growing the population over the world and the industrialization of countries, the energy demand has been increased. At the same time, shortage and depletion of oil resources, has increased attentions towards bioethanol production as a clean and renewable energy resources. Lignocellulosic materials are one of the renewable and low costresources which are abundantly available. In this study, after a physical treatment (chopping) on pine and elm woods, an alkaline pretreatment was performed with 8% (w/v) NaOH at three different temperatures (0, 25, and 80 °C) for 2 h to improve the yields of enzymatic hydrolysis and ethanol production processes. Alkaline pretreatment by increasing accessible surface area for hydrolytic enzymes and decreasing the cellulose crystallinity and degree of acetylation of hemicelluloses, and also delignification, can modify the structure of lignocellulosic materials. To study the effect of the pretreatment, enzymatic hydrolysis was conducted on the untreated and pretreated woods at 45 °C for 72 h with 30 FPU cellulase and 60 IU ?-glucosidase per grams of substrates. Furthermore, simultaneous saccharification and fermentation (SSF) for production of ethanol was done at 36 °C for 72 h using 15 FPU and 30 IU per grams of substrates. The structural properties of the materials were followed by SEM images and FTIR analysis. The results showed decreasing structural uniformity and crystallinity. For both kinds of wood, maximum increase in water adsorption capacity was observed for the pretreated samples at 0 °C. On the other hand, alkaline pretreatment had a significantlyimproved the buffering capacity of the woods. Furthermore, enzyme deactivation that occurred as a result of ineffective adsorption of enzymes on ligninwas investigated by adsorption-desorption analysis. However, no logical relation obtained between adsorbed and desorbed enzymes and enzymatic hydrolysis results. In order to decrease the ineffective adsorption of enzyme on lignin, a non-ionic surfactant, Tween-20, was added to the mixture of enzymes and substrates. Results of hydrolysis showed that the maximum yield for pine and elm woods pretreated at 0°C improved to 18.7 and 71.5%, respectively. Addition of tween-20 increased the maximum enzymatic hydrolysis yields of pretreated pine and elm to 19.6 and 80.1%, respectively. Yield of ethanol production in SSF step for untreated elm wood was 8.4%, while it was increased to 45.8% after pretreatment at 0°C. For the same pretreatment on pine wood, the yield was increased from 8 to 16.4%. Using tween-20 increased ethanol production yield of pine and elm woods to 23.9 and 57.3%, respectively. In the presence of tween-20,maximum amount of enzyme adsorption was 49.6 mg per gram of pine wood while the maximum amount of desorption was 44.1%. Key Words Alkali pretreatment, Elm wood, enzymatic adsorption, enzymatic desorption, ethanol,hemicellulose,lignin,Pine wood.
: عکس های گرفته شده از نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی حاکی از تغییر مورفولوژی و آنالیز FTIR آن ها نشان دهنده ی کاهش نظم ساختاری و میزان بلورینگی چوب بر اثر پیش فرآوری قلیایی است. برای هر دو نوع چوب، بیشترین میزان آب جذب شده در آزمایش قابلیت جذب آب، در نمونه های پیش فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتیگرادحاصل شد و همچنین پیش فرآوری قلیایی تأثیر به سزایی در افزایش مقاومت نمونه های چوب کاج و نارون پیش فرآوری شده در برابر کاهش pH داشت. در این پژوهش از طریق تست جذب و دفع آنزیمی بطور دقیق تأثیر غیرفعال شدن آنزیم در اثر جذب برگشت ناپذیر بر روی لیگنین و ارتباط آن با راندمان هیدرولیز آنزیمی مورد بررسی قرار گرفت. با این حال روند منطقی میان آنزیم جذب و دفع شده و نتایج حاصل از هیدرولیز آنزیمی مشاهده نشد. برای رفع این مشکل و به منظور کاهش جذب بازگشت ناپذیر آنزیم بر روی لیگنین، ترکیب فعال سطحی غیرقطبی با نام توئین-20 اضافه شد و اثر آن بر افزایش راندمان هیدرولیز آنزیمی و تخمیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از هیدرولیز نشان داد بیشترین بازده ی هیدرولیز چوب های کاج و نارون به ترتیب با مقادیر 7/18 و 5/71% مربوط به نمونه های پیش فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتیگراد می باشد. با استفاده از توئین-20 بازده هیدرولیز آنزیمی در نمونه های پیش فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتیگرادبرای چوب کاج و 80 درجه سانتیگراد برای چوب نارون، به ترتیب تا 6/19 و 1/80% افزایش یافت. بازده ی تولید اتانول در مرحله ی هیدرولیز و تخمیر همزمان در مورد چوب نارون پیش فرآوری نشده 4/8% بود ولی در نمونه ی پیش فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتیگراد این درصد تا 8/45% افزایش یافت. برای چوب کاج پیش فرآوری شده در شرایط مشابه با نارون این افزایش درصد در بازده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی