دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز
| تاریخ ارسال: 1400/8/26 |
.jpg) |
مهندس فریبا سادات کاملیان دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی، به صورت مجازی در ساعت ۱۲:۳۰ روز شنبه ۲۹ آبانماه ۱۴۰۰، از رساله خود با عنوان « تولید اتانول زیستی در محیط سنتزی با استفاده از غشا اصلاح شده »با راهنمایی دکتر نعیمپور و دکتر محمدی دفاع خواهد نمود. |
به دلیل تجدیدناپذیری و مشکلات زیستمحیطی سوختهای فسیلی، اخیراً تولید سوختهای زیستی مانند اتانولزیستی از منابع تجدیدپذیر شامل ضایعات کشاورزی (لیگنوسلولز) مورد توجه محققان قرار گرفته است. تخمیر کامل غلظتهای بالای قندهای شش (گلوکز) و پنج (زایلوز) کربنه حاصل از هیدرولیز لیگنوسلولزها، باعث افزایش بهرهوری تولید اتانولزیستی میگردد. اما غلظت بالای اتانولزیستی تولیدشده حاصل از تخمیر این قندها میتواند منجر به ممانعتکنندگی عملکردی برای میکروارگانیسمها شود. در این پژوهش، هدف افزایش بهرهوری اتانولزیستی در تخمیر دومرحلهای غلظتهای بالای دو قند گلوکز (G)-زایلوز (X) توسط زایموموناس موبیلیس و پیشیا استیپیتیس با رفع ممانعتکنندگی در راکتور زیستی تراوشتبخیری است. تولید اتانولزیستی ابتدا در غلظت پایین (g/L ۲۰:X-۳۰:G) و حالتهای مختلف حضور دو میکروارگانیسم در دومرحله با سلولهای آزاد و تثبیتشده بررسی شد. حالت متوالی-همزمان تثبیتشده به دلیل افزایش بازده تولید اتانولزیستی و درصد تبدیل بالاتر قندها و همچنین هزینه و زمان کمتر انتخاب گردید. نتایج نشان داد که سلول تثبیتشده نسبت به آزاد باعث افزایش تبدیل زایلوز (۸۳ به ۱۶%) و بازده تولید اتانولزیستی (۵۴/۰ به ge/gs ۳۱/۰) شد. در حالت متوالی-همزمان تثبیتشده، با افزایش غلظت تاg/L ۸۰:X-۱۲۰:G، گلوکز به طور کامل مصرف شد. درحالیکه، مصرف زایلوز در غلظت متوسط (g/L ۶۰:X-۹۰:G) به دلیل غلظت بالای اتانولزیستی تولیدی متوقف گردید. برای رفع این ممانعتکنندگی، یک غشای نانوکامپوزیتی فوقآبگریز با پایه سرامیکی برای جداسازی اتانولزیستی طراحی و ساخته شد. بهینهسازی درصد اجزا و دمای پخت پایهی سرامیکی با روش طراحی آزمایش تاگوچی و پوششدهی لایهی نانوکامپوزیتی (سیلیکالیت-۱ و پلی دیمتیل سیلوکسان) با روش باکس-بنکن صورت گرفت. غشای نانوکامپوزیتی فوقآبگریز دارای شاخص جداسازی اتانول برابر با kg/m۲.h ۳/۷۵ در جداسازی محلولwt.% ۵ اتانول-آب به عنوان غشای بهینه انتخاب شد. قبل از استفاده از غشای بهینه در شرایط واقعی راکتور زیستی تراوشتبخیری، تأثیر عوامل شاخص محیط تخمیر مانند نسبت دو میکروارگانیسم، نسبت دو قند و غلظت عصاره مخمر با روش باکس-بنکن در عملکرد غشای بهینه مطالعه گردید. بهترین شاخص جداسازی برابر kg/m۲.h ۸/۶۱ در غلظتهای کمتر گلوکز و عصاره مخمر و حضور بیشتر پیشیا استیپیتیس حاصل شد. در انتها، تخمیر در راکتور زیستی ناپیوسته با حجمL ۲ در حالت متوالی-همزمان تثبیتشده بدون و با استفاده از فرایند تراوشتبخیری دارای غشای بهینه در غلظت بالا (g/L ۸۰:X-۱۲۰:G) به مدت h ۲۰۰ مقایسه گردید. بر اساس نتایج طراحی آزمایش مربوط به بررسی تأثیر عوامل شاخص محیط تخمیر، سیستم تراوشتبخیری پس از کاهش نسبی غلظت گلوکز و مخمر در زمان h ۳۹ به راکتور زیستی متصل و باعث رفع ممانعتکنندگی اتانول و بهبود مصرف زایلوز تا ۲۴۰% و افزایش بهرهوری تا ۱۴۸% در غلظت بالا در مقایسه با حالت بدون تراوشتبخیری شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز پراش پرتو ایکس غشا استفادهشده (به مدت h ۱۶۱) نمایانگر پایداری ویژگی ضدتورم و ضدگرفتگی آن است. افزایش قابل توجه بهرهوری اتانولزیستی در راکتور زیستی تراوشتبخیری نویدبخش عملکرد مناسب آن در کاربردهای صنعتی است.
واژه‌های کلیدی: تولید اتانولزیستی، زایموموناس موبیلیس، پیشیا استیپیتیس، گلوکز-زایلوز، تراوشتبخیری، غشای نانوکامپوزیتی فوقآبگریز، پایهی سرامیکی
دفعات مشاهده: 1270 بار |
دفعات چاپ: 192 بار |
دفعات ارسال به دیگران: 0 بار |
0 نظر