Lignoselülozik Biyoetanol Üretiminde Önişlemlerin Etkisi

Abstract

Biyoetanol, günümüzün lider motor biyoyakıtıdır. Biyoetanol hem benzine alternatif hem de yakıt katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. 1. Kuşak biyoetanol şekerli ve nişastalı biyokütle kaynaklarından üretilmektedir. 2. Kuşak biyoetanol tarım kaynakları dışında, lignoselülozik biyokütleden enzimatik hidroliz yöntemi ile üretilmektedir. Odun, tarımsal ve orman atıklarından oluşan lignoselülozik biyokütle büyük oranda selüloz, hemiselüloz ve lignin içermektedir. Selüloz glikoz monomerlerinden oluşan uzun zincir yapıdaki bir polimerdir ve biyoetanol üretiminin temel hammaddesidir. Hemiselüloz 5 ve 6 karbonlu şekerlerden oluşan polimerik bir yapıdır ve büyük oranda biyoetanole çevrilebilir. Lignin ise bitkiye yapısal destek sağlayan kimyasal bileşimdir. Enzimatik hidrolizde yapıdaki lignin şeker oluşumu engellemektedir. Verimli bir biyoetanol üretimi için fiziksel, kimyasal, biyolojik, atım elektrik alan ve fizikokimyasal önişlemlerin uygulanmaktadır. Önişlemler, lignoselülozik yapının kırılmasını ve enzimin selüloz ve hemiselüloz yapıya daha kolay ulaşmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada, hammadde olarak Kuzey Amerika çam ağacı biyoetanol üretiminde kullanılmış, bilyalı değirmen ve buharda patlatma yönteminin lignoselülozik biyokütlenin şekere dönüşüm verimi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu doğrultuda lignoselülozik hammadde olarak kullanılan çam ağacının partikül büyüklüklerine göre sınıflandırılmış, ASTM standartlarına göre kül, nem ve lignin analizleri yapılmıştır. Analizi yapılan biyokütle, bilyalı değirmen ile öğütülmüş daha sonra buharda patlatma işlemi uygulanmıştır. Örnekler enzimle hidrolize edilmiş ve hidrolize edilen örneklerin selülaz enzim aktivitesi ölçülmüştür ve tüm örneklerin Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisinde (HPLC) şeker analizleri yapılmıştır.

In present, bioethanol is leader engine biofuels. Bioethanol both used as an alternative to gasoline and used as additive for fuels. First generation bioethanol is produced from sugary and starchy biomass. Second generation bioethanol is produced from lignocellulosic biomass. Lignocellulosic biomass which comprised from wood, agricultural and forestry residues includes high amount of cellulose, hemicellulose and lignin. Cellulose is long polymeric chains which consist of glucose monomers and cellulose is fundamental raw material of bioethanol production. Hemicellulose is polymeric structures which consist of 5 and 6 carbon sugars. Lignin is chemical compound and prevents to sugar conversion in enzymatic hydrolysis. For bioethanol production, physical, chemical, biological, pulsed electric fields and physicochemical pretreatment methods are applied. Pretreatment methods cause to break lignin structure, make cellulose and hemicellulose structure more accessible to enzymes. In this study, North Pine Tree is used as a raw material. The effects of ball mill and steam explosion on lignocellulosic biomass to sugar effiency was investigate. Accordingly, pine tree was sorted by sizing and according to ASTM standards ash, moisture and lignin anaylsis were done. Analyzed biomass was milled with ball mill and steam explosion was applied. Samples were hydrolyzed with enzyme and cellulase activity was measured and all samples were analyzed in High Performenced Liquid Chramotography (HPLC) for determine individual sugars.