Pretreatment of cotton stalks with ionic liquids for enhanced enzymatic hydrolysis of cellulose and ethanol production
Selülozun geliştirilmiş enzimatik hidrolizi ve ethanol üretimi için pamuk sapının iyonik sıvılarla ön işlemi
- Tez No: 338528
- Danışmanlar: PROF. DR. UFUK BÖLÜKBAŞI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Kimya Mühendisliği, Biotechnology, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Pamuk sapları, iyonik sıvı, ön işlem, enzimatik hidroliz, selülozik etanol, Cotton stalks, ionic liquid, pretreatment, enzymatic hydrolysis, cellulosic ethanol.vi
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 217
Özet
Bu çalışma, pamuk saplarının iyonik sıvı ön işlemi ve geliştirilmiş enzimatik hidroliz ile etanole dönüştürülmesini amaçlamaktadır. Kullanılan iyonik sıvılardan, EMIMAc pamuk sapları üzerinde; biyokütlenin yapısı ve enzimatik hidrolizi açısından en çarpıcı etkiyi göstermiştir. %10 (g pamuk sapı/g EMIMAc) biyokütle konsantrasyonu, 150°C ve 30 dakikada EMIMAc ile uygulanan ön işleminbiyokütlenin enzimatik hidrolizini 9 kat arttırdığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, ön işlem uygulanmamışpamuk saplarındaki selüloz içeriğine göre belirlenmiş glikoz ve etanol verimleri sırasıyla %67 ve %66 olarak bulunmuştur. Pamuk saplarının selülozik içeriğinin etkili olarak glikoza ve etanole dönüştürülmesi gerektiği dikkate alındığında bu değerler yeterli değildir. Bu bulgu EMIMAc?ın biyokütle üzerindeki üstün çözücülük kapasitesine bağlanmıştır. Sözü edilen değerleri arttırmak için, EMIMAc ile ön işlem %30 biyokütle konsantrasyonunda karıştırmasız olarak uygulanmıştır. Her ne kadar uzaklaştırılan lignin miktarı daha az da olsa, daha yüksek verimler elde edilmiştir çünkü EMIMAc ile ön işlem sonrasında %96 selüloz eldesi sağlanmış ve selülozun kristal yapısının daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. %15 (w/v) substrat konsantrasyoununda dahi %84 glikoz verimine ulaşılmıştır. Bunlara ilaveten, fermantasyon sonucunda %76 etanol verimi ve %3 (v/v) etanol konsantrasyonu elde edilmiştir. Bunlara göre, selülozun kristal yapısındaki değişim biyokütlenin enzimatik hidrolizini arttırmak için yeterlidir. Ayrıca EMIMAc geri kazanımı sonucunda etkinliğini korumuştur; üç kez ardarda kullanımı sonunda bile ön işlem görmüş örneklerin hidrolizi açısından hiçbir değişiklik gözlenmemiştir.
Özet (Çeviri)
This study aims efficient conversion of cotton stalks to cellulosic ethanol through ionic liquid pretreatment and enhanced enzymatic hydrolysis. Among several ionic liquids, EMIMAc exhibited the most striking impact on cotton stalks with respect to the changes in biomass structure and digestibility. Cotton stalks, which were subjected to EMIMAc pretreatment at 10% (w cotton stalks/w EMIMAc) of biomass loading and 150°C for 30 minutes, were found to be 9 times more digestible than untreated cotton stalks. Besides, glucose and ethanol yields, which were based on the cellulose content of untreated cotton stalks, were found as 67% and 66%, respectively. These yields were insufficient regarding efficient conversion of the cellulosic portion of cotton stalks to glucose and ethanol which is linked to the superior solvation capability of EMIMAc towards biomass. In order to enhance aforementioned yields, EMIMAc pretreatment was conducted at 30% of biomass loading. Though lignin extracted was much lower, higher yields were obtained compared to the former case since 96% of cellulose was recovered upon EMIMAc pretreatment and reduced crystallinity was observed for pretreated biomass. Glucose yield was achieved as 84% even at a substrate loading of 15% (w/v). Additionally, 76% of ethanol yield and 3% (v/v) of ethanol titer were obtained upon fermentation. Accordingly, reduction in biomass crystallinity was satisfactory to improve enzymatic accessibility of the biomass. Besides, EMIMAc maintained its effectiveness as a pretreatment agent upon recycling since no change in terms of hydrolysis of pretreated samples was observed upon EMIMAc recycling for three times.
Benzer Tezler
- Lignoselülozik atıklardan rumen ön işlemi ile biyogaz üretimi
Biogas production of lignocellulosic wastes by rumen pretreatment
RUMEYSA DÖLÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BESTAMİ ÖZKAYA
- Bioethanol production from lignocellulosic biomass
Lignoselülozik atıklardan biyoetanol üretimi
ÖZNUR YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT ALTINBAŞ
PROF. DR. BESTAMİ ÖZKAYA
- Kimyasal ön-işlemlerden geçirilmiş lignoselülozik atıkların Streptomyces sp. AOA40 enzimleriyle şeker şurubuna dönüştürülmesi
Conversation of chemical pretreated lignocellulosic wastes to sugar syrup with Streptomyces sp. AOA40 enzymes
ALI OSMAN ADIGUZEL
- Farklı hammaddelerden elde edilmiş restorasyon kağıtları ve özellikleri
Restoration papers obtained from different raw materials and their properties
EMRE KÜLCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHSEN EZEL BİLDİK
- Farklı biyokütle kaynaklarının biyokompozit malzeme üretimde kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of different biomass sources in biocomposite material production
SEVİM ÖZGÜL