Fizikāli – ķīmiskās pirmapstrādes un enzimātiskās hidrolīzes efektivitātes paaugstināšana bioetanola ražošanai no lignocelulozes substrāta

Abstract

Bioetanola ražošanai no lignocelulozes substrāta īpaši nozīmīgi ir pirmie soļi – pirmapstrāde un hidrolīze. Ir pētītas daudzas fizikālās, ķīmiskās un bioloģiskās pirmapstrādes metodes un enzimātiskās hidrolīzes parametri. Šajā darbā veikts miežu salmu un siena pirmapstrādes ar eksplozīvu dekompresiju (izmantojot N2) gāzi novērtējums, kā arī hidrolīzes optimālās temperatūras novērtējums. Rezultāti sakrīt ar literatūrā minēto, ka pirmapstrādes optimālā temperatūra ir 150º C. Tomēr ņemot vērā samērā nelielo pieaugumu, vismaz daļā eksperimentu pirmapstrādi var aizvietot ar enzimātiskās hidrolīzes temperatūras paaugstināšanu, ietaupot enerģijas patēriņu. Biomasu, kuru ir grūti izmantot etanola iegūšanai, var izmantot kā substrātu sēņu kultivēšanai enzīmu iegūšanā.

The first two steps – pretreatment and hydrolysis - in producing bioethanol from lignocellulosic biomass are essential, as they ground the outcome for next ones – fermentation and distillation. Therefore these steps are intensively studied and many physical, chemical and biological routes developed. Yet there is a need to adjust the optimal treatment for each type of biomass. In this work I evaluate the effect of explosive decompression pretreatment applied on barley straw and hay, as well as optimal hydrolysis temperature evaluation is presented. The key findings are consistent with literature that the optimal pretreatment temperature is 150º C. Meanwhile, it is doubtful that the energy required for this kind of pretreatment is justifiable, based on ethanol yield increase after fermentation. Moreover, in case with enzyme from Trichoderma reesei it is shown that glucose yield increase after hydrolysis is easy achievable with increase of hydrolysis temperature for 10 - 20º C. These findings confirm that for each type of biomass there is a need for optimal pretreatment method and hydrolysis conditions.