Uporaba govejega gnoja v proizvodnji bioetanola.

UVOD

Goveje iztrebke je človeštvo v zgodovini uporabljalo za različne namene: kot gnojilo, gorivo, termoizolacijo,.. Danes pa so tudi surovina za proizvodnjo bioetanola. Postopek vsebuje mletje in čiščenje, ki mu sledi kislinska predobdelava ali anaerobna razgradnja (AD), nato encimska obdelava in fermentavija C6 sladkorjev do etanola.

CILJI RAZISKAVE

Cilj raziskave avstalskih raziskovalcev je bil oceniti učinkovitost in primernost vsake stopnje postopka ter določiti optimalne parametre za pridobitev maksimalne količine sladkorjev, ki so primerni za fermentacijo.

POTEK DELA

Vse vzorce gnoja so najprej ustrezno zmleli, sprali in posušili. Analiza neobdelanega gnoja je pokazala, da le-ta vsebuje velik odstotek lignoceluloznih vlaken na suho maso. V postopku AD so se celulozna vlakna skrajšala, pomanjkljivost metoda pa je bila večja izguba trdne mase kot surovine za pridobivanje sladkorjev. AD vzorce o obdelali tudi s celulazo. Statistično gledano ni bilo večje razlike v količine pridobljene glukoze med AD in neobdelanimi vzorci. V primeru slednjega je bila zaradi lignina predvidoma zavrta encimska razgradnja. Navadno se za zmanjšanje vsebnosti lignina v vzorcu uporablja predhodna bazna obdelava. Zato so AD vzorce obdelali tudi z 1% NaOH; masa vzorca se je po uporabi baze zmanjšala, predvsem na račun izgube lignina in gramoza v vzorcu, neto efekt na sladkorje pa je bil primerljiv z AD.

Analize kislinske predobdelave so izvedli s H2SO4 različnih koncentracij. Za tako predobdelavo je znano, da hidrolizira hemicelulozo in razrahlja strukturo celuloze. Obdelava je dala najboljše izkoristke za C5 sladkorje, kot sta ksiloza in arabinoza. Poankljivost take predobdelave pa je, da se z razgradnjo komponent, zlasti lignina, sproščajo inhibitorne snovi, ki zavirajo nadaljnje postopke obdelave.

Encisko razgradnjo so analizirali s celulazo (različne doze in izpostavljenosti encimu). Največji izkoristek glukoze so pričakovano dbili pri največji koncentraciji encima in najdaljša izpostavljenost. Tudi kislinsko predobdelane vzorce so analizirali v kombinaciji z encimsko razgradnjo in optimizirali parametre za postopek za maksimalni glukozni izkoristek.

Za etanolno fermentacijo so uporobili industrijski sev Saccharomices cerevisiae, ki sicer ne more fermentirati C5 sladkorjev, je pa vsestransko uporaben za fermentcijo C6 sladkorjev. Za čim manjšo toksičnost in vpliv stranskih sestavin na proces fermentacije so za analizo uporabili le vzorce, ki so vsebovali majhne količine ksiloze in večje količine glukoze. Maksimalni izkoristek, ki so ga dobili, je bil 70% etanola glede na teoretično izračunan izkoristek.

ZAKLJUČEK

AD vodi v preveliko izgubo mase, zato ni primeren za proizvodno bioetanola iz govejega gnoja. Primernejša je kislinska predobdelava in encimska obdelva, katere maksimalni izkoristek etanola je pri optimizaciji pogojev 70%. Za večji izkoristek sladkorja pa bi bilo potrebno razviti še fermentacijo C5 sladkorjev.