hrvatski

Proizvodnja bioetanola iz enzimskog i kiselinskog hidrolizata pivskog tropa

ioetanol je alkohol dobiven fermentacijom ugljikohidrata. Danas se bioetanol najviše proizvodi iz sirovina na bazi šećera ili škroba pomoću kvasaca kao što je Saccharomyces cerevisiae. S. cerevisiae je najzastupljeniji kvasac u industrijskim procesima. Gotovo cjelokupna svjetska proizvodnja bioetanola se provodi pomoću S. cerevisiae zbog visokog prinosa koji iznosi 0, 45-0, 50 grama etanola po gramu glukoze, visoke produktivnosti od 2-5 g/(L·h) te mogućnosti rasta pri visokim koncentracijama šećera i bioetanola. U ovom radu provedena je fermentacija glukoze primjenom 7 komercijalno dostupnih kvasaca roda Saccharomyces. Preliminarna istraživanja pokazala su da su kvasci S. cerevisiae – suhi kvasac i S. cerevisiae var. bayanus – vinski kvasac najpogodniji za proizvodnju bioetanola. Suhi kvasac izabran je za provedbu daljnjih istraživanja zbog najveće prosječne brzine potrošnje glukoze (k = 0, 516±0, 030 g/(L·h)) za potpunu potrošnju) pritom dajući, s obzirom na početnu koncentraciju glukoze, relativno veliku koncentraciju bioetanola (γE = 0, 059±0, 001 g/L). Drugi kvasac odabran za daljnja istraživanja bio je vinski kvasac koji je najsporije trošio glukozu (k = 0, 086±0, 008 g/(L·h)), ali je provedbom fermentacije s ovim kvascem postignuta najveća koncentracija bioetanola (γE = 0, 060±0, 007 g/L). Kako bi se ispitao utjecaj koncentracije glukoze na učinkovitost i produktivnost procesa provedena je fermentacija hranjivih podloga u kojima je početna koncentracija glukoze bila 5, 10 i 50 g/L. Najveća produktivnost i učinkovitost bioprocesa (Pr = 0, 085±0, 001 g/(L·h) i E = 80, 668±0, 561 %) je postignuta u procesu provedenim sa suhim kvascem u kojemu je početna koncentracija glukoze bila 5 g/L te su ta koncentracija glukoze i kvasac odabrani za daljnju provedbu procesa. S ciljem intenzifikacije procesa provedena je fermentacija u šaržnom reaktoru s dotokom supstrata što nije rezultiralo povećanjem učinkovitosti i produktivnosti. Iz tog razloga, kao i zbog jednostavnosti i ekonomske opravdanosti procesa, provedena je fermentacija hidrolizata pivskog tropa u šaržnom reaktoru. Fermentacija je provedena s četiri različita kiselinska hidrolizata pivskog tropa kojemu je podešavanje pH provedeno s NaOH ili Ca(OH)2 te s dodatkom ili bez aktivnog ugljena). Najučinkovitijim hidrolizatom pokazao se onaj tretiran s aktivnim ugljenom i Ca(OH)2 fermentacijom kojeg su postignuti sljedeći pokazatelji uspješnosti procesa: YP = 8, 576±0, 247 g/L, YP/S = 0, 502±0, 014 g/g, E = 98, 148±2, 829 % i Pr = 0, 332±0, 010 g/(L·h).

bioetanol, Saccharomyces cerevisiae, fermentacija, pivski trop

Ovaj rad dobitnik je Rektorove nagrade za akademsku godinu 2021./22. u kategoriji Nagrada za timski znanstveni i umjetnički rad (tri do deset autora)