生物乙醇生产有可能取代中提取的石化产品燃料汽车工业等行业。他是该杂志的一篇新论文能量探讨了这种替代燃料的生产从细菌和真菌。阿里尔大学化学工程学系的研究人员在以色列了。
研究:连续的生物乙醇生产由真菌和细菌在串联工作。图片来源:Kateryna今敏/ Shutterstock.com
生物乙醇:绿色替代传统石化燃料
对环境的危害,化石燃料的开采会导致近年来已经被很好地记录下来了。随着生产和后续使用期间所产生的碳排放,化石燃料储备枯竭,促进寻找替代燃料。石化生产正在努力跟上世界迅速工业化的需求。
生物乙醇被广泛视为一个绿色、可持续的替代传统燃料中提取的石化产品。这种燃料可以从众多的自然产生,可再生资源(如农作物和农业与食品浪费。然而,从粮食作物生产生物燃料如乙醇是不可持续的,因为它取决于季节性生产和使用土地,可以更好地针对粮食作物。
连续同步的原理图反应堆SBP胶囊:(一个)两列挤满了SBP胶囊。两种颜色在方案中描述的列代表两个不同的封装的有机体。每一列包含封装糖化和发酵过程的微生物。上面列挤满了t . reesei (TR)细胞和consecutive-with封装酿酒酵母(SC)细胞。底部列挤满了封装与p t . reesei细胞和连续列stipitis (PS)细胞。(b)胶囊(左面板)由一个外部膜包围着水生外生micro-inoculum和营养补充特定的生长介质。多孔膜允许自由扩散的氧气和营养物质的内部文化。列挤满了胶囊在右边面板所示。(c)一个提要的反应堆由容器与特定的底物原液,蠕动泵和管道、玻璃列挤满了SBP胶囊含有微生物、分数收集系统。(d)——的形象设计的反应堆。图片来源:Rahamim V et al .,能量
传统的生物乙醇生产用水量也面临问题。许多国际机构强调了水在几个发展中国家贫困的关键问题,为生物乙醇生产和消费这一至关重要的资源是这个关键社会问题加剧。
生物乙醇生产的木质纤维原料和其他非食用资源浪费绕开这些问题。欧洲杯足球竞彩燃料可以从各种各样的生产废弃物如秸秆、林业残留物和锯末。这些材料已经欧洲杯足球竞彩不与粮食作物竞争的优势,提高,循环,丰富,季节性的独立性。
有缺点与使用废料生产生物乙醇,然而。欧洲杯足球竞彩生物质通常必须预处理和转换过程是昂贵和复杂的。解决技术问题,利用粮食作物和浪费材料,研究主要集中在利用近年来微生物生物量。欧洲杯足球竞彩
生产生物乙醇的微生物生物量
微生物生物量生产生物乙醇有几个优点。生物质源自这些生物可以在很短的时间内,生产廉价生产丰富大量的可回收的材料。欧洲杯足球竞彩的一个主要来源的生物炼制是微藻生物量。
然而,有一些挑战仍然与这些过程来克服。这仍然是一个小说的研究领域,是昂贵的,可伸缩性问题,需要大量的二氧化碳生产原材料。欧洲杯足球竞彩此外,有未解决的环境、社会和污染问题。
生物乙醇生产的生物质预处理是一个重要的一步。物理治疗和微生物降解被广泛采用的方法被认为是环保的,可以有效地获取有价值的产品,如多糖。预处理的生物量也可以减少刚度和结晶度。
木霉属reesei是一种广泛使用的真菌物种分泌半纤维素和纤维素酶的酶。这个商业规模真菌分解生物质和生产可发酵单糖可以被其他微生物,如代谢酿酒酵母。使用这些微生物能够产生大量的生物乙醇通过简单和可伸缩的生物炼制过程。
从微生物生物量提高生物乙醇生产的效率,提高过程的稳定性,几个固定和bioencapsulation策略探讨。然而,挑战与这些技术,如细胞泄漏发生,过度的成本,和有限的产品和基质扩散。
最近,一个创新的过程被称为小生物反应器技术开发平台。微生物细胞封装不需要固定或吸收凝胶状的矩阵。在胶囊内,微生物在一个自由悬浮状态。胶囊是由微滤膜,有一些益处,比如更高的渗透速率比传统聚合物珠子。
Shake-flask培养t reesei纤维素基(一个- - - - - -c)和xylan-based (d- - - - - -f文化媒体。(一个,d)pda上真菌菌丝体7天后孵化30°C;(b,c)生物质生产的t . reesei培养生长培养基添加了纤维素为碳源,在30°C 14天后孵化;(e,f)生物质生产的t . reesei培养生长介质与木聚糖作为碳源添加系统,14天后孵化30°C。图片来源:Rahamim V et al .,能量
这项研究
本文在背后的团队能量开发了一个小型生物反应器平台的过程,使用封装的t . reesei,p . stipitis和酿酒酵母连续生产生物乙醇从纤维二糖和木聚糖。玉米核心是用作木聚糖原料生产。
Post-encapsulation可行性、生物活性和生物乙醇生产进行评估。此外,作者评估过程的寿命在一段三个月。作者评估两个流程配置。第一个配置列三个封装微生物有关。在第二个配置中,单独的列中使用的酵母和真菌细胞系列。
纤维二糖和木聚糖浓度在消费t reesei细胞。培养是基于:一个)纤维二糖作为碳源;(b)木聚糖作为碳源。图片来源:Rahamim V et al .,能量
研究结果
物理封装过程中微生物的媒介丰富营养增强文化的扩散在几个星期。提出系统的另一个好处是同步发酵和糖化而不需要细胞或矩阵更新。系统效率达到60 - 70%,连续生产的目标实现。
这个过程使用低浓度的基质材料;欧洲杯足球竞彩因此,生物乙醇产量很低。作者指出,未来实验使用较高的底物浓度是必要的。停留时间的增加会导致长时间的微生物接触基板和调优这个过程停留时间会导致控制产量。在其他基质上还需要进一步的研究。
在研究结束时,没有在胶囊的结构发生重大变化。此外,没有观察到微生物培养物的变化。此外,同步过程的本质和长时间的微生物生存能力提供收益的资本成本,显著改善糖转换成生物乙醇。
虽然还需要进一步的研究,本文中演示的过程非常有前途的生产可持续的绿色生物乙醇。
进一步的阅读
Rahamim, V et al。(2022)连续的生物乙醇生产由真菌和细菌在串联工作能量(12)4338(在线)mdpi.com。可以在:https://www.mdpi.com/1996-1073/15/12/4338
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