К слайду 14.

Перевод Лекция № 5. Экологическая биотехнология / Биоработка твердых отходов

К слайду 1. Презентация

К слайду 2.Биоработка твердых отходов / Производство этанола из лигноцеллюлозных материалов (II)

К слайду 3.В прошлый раз мы начали изучать превращение лигноцеллюлозных материалов в растворимые сахара, которые будут использоваться в производстве этанола. Это преобразование происходит за счет гидролиза целлюлозы и гемицеллюлозы.

Мы проанализировали основные методы обработки, которые можно использовать для преобразования материалов со сложной структурой в ферментируемые сахара, которые будут использоваться в производстве этанола. И учитывая высокий КПД и низкое энергопотребление.

Использование гидролиза является хорошей альтернативой для получения этих сахаров. Есть два типа гидролиза: кислотный и ферментативный. В поисках большего количества сахаров мы можем использовать предварительную обработку, чтобы увеличить доступность фермента, разрушающего целлюлозу и гемицеллюлозу. Но, в зависимости от условий окружающей среды, используемых во время этой предварительной обработки, можно получить не только сахара, но и образование некоторых побочных продуктов, которые позже тормозят процесс ферментации.

К слайду 4.Сегодня мы собираемся определить ингибиторы, образующиеся во время предварительной обработки лигноцеллюлозы, описать наиболее важные стратегии преодоления проблем ингибирования и обсудить выбор микроорганизмов, которые будут использоваться при ферментации лигноцеллюлозных гидролизатов.

К слайду 5.Контур

Ø Образование ингибиторов

Ø Стратегии преодоления проблем торможения

ü Предотвращение образования ингибиторов

ü Снижение количества образующихся ингибиторов (Детоксикация)

ü Адаптация штаммов к ингибиторам

Ø Ферментация лигноцеллюлозных гидролизатов

ü Лигноцеллюлозные гидролизаты

ü Микроорганизмы

К слайду 6.Вот основные компоненты лигноцеллюлозных материалов. Они состоят из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и экстрактивных веществ. В результате предварительной обработки целлюлозы и гемицеллюлозы образуется глюкоза.

Из гемицеллюлозы образуются манноза, галактоза, ксилоза и арабиноза, а из лигнина и экстрактивных веществ - фенольные и другие ароматические соединения.

Во время предварительной обработки лигноцеллюлозных материалов и из-за условий процесса происходит разложение компонентов. В жестких условиях предварительной обработки, таких как длительное время реакции, высокая температура и концентрация кислоты, можно обнаружить гидроксиметилфурфурол, фурфурол и левулиновую кислоту, муравьиную кислоту и уксусную кислоту.

К слайду 7.Различают три основные группы ингибиторов: фуранальдегиды.

К слайду 8.Алифатические кислоты и

К слайду 9.Фенольные соединения.

Образование побочных продуктов зависит от сырья и условий предварительной обработки.

К слайду 10.Образовавшиеся соединения влияют на физиологию клетки, снижая ее жизнеспособность и, как следствие, низкое образование этанола. Таким образом, использование предварительной обработки способствует ферментативному гидролизу, но вызывает новые проблемы, влияющие на процесс ферментации.

К слайду 11.Затем, перед использованием гидролизата в процессе ферментации, необходимо удалить основное количество ингибиторов.

К слайду 12.Есть несколько стратегий, которые можно использовать для уменьшения количества образующихся ингибиторов во время процессов предварительной обработки.

1. Предотвращение образования ингибиторов.

Эта стратегия пытается уменьшить образование ингибиторов во время гидролиза. Одна из возможностей - выбрать менее устойчивое сырье и использовать мягкие условия предварительной обработки. Но это вызовет другую проблему. Если мы выберем мягкие условия, мы получим небольшое количество сахаров, что нежелательно с экономической точки зрения. Другое возможное решение - использовать одновременное осахаривание и ферментацию.

К слайду 13.При одновременном осахаривании и ферментации мы гидролизуем целлюлозные материалы, и в то же время происходит процесс ферментации. Снижается ингибирование побочных продуктов.

К слайду 14.

2.Метод детоксикации - один из самых действенных способов преодолеть проблемы торможения.

Различают биологическую, физическую и химическую детоксикацию.

Биологический: предполагает использование микроорганизмов, которые превращают токсичные соединения, изменяя их химическую структуру.

Физические: способствуют удалению токсичных соединений из среды без изменения их химической структуры.

Химический: основан на добавлении химических добавок (поверхностный слой, восстановители, полимеры и т. Д.) и модификациях pH. Это один из наиболее часто используемых методов.

К слайду 15.Методы детоксикации в целом улучшают ферментируемость и ферментативное осахаривание целлюлозы, но требуется отдельная стадия процесса. Чтобы преодолеть эту трудность, можно проводить обработку «на месте» (в биореакторе), и нет необходимости в дополнительной стадии процесса для детоксикации.

12 Следующая ⇒