Bioprocessing of Waste Cardboard: A Potential Approach for Bioethanol Production
| العنوان بلغة أخرى: |
المعالجة البيولوجية لنفايات الورق المقوى: نهج محتمل لإنتاج الإيثانول الحيوي |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | Al Azkawi, Ahlam Said Abdullah (Author) |
| مؤلفين آخرين: | Al-Bahry, Saif Nasser (Advisor) , Gujrathi, Ashish Madhukar (Advisor) , Nallusamy, Sivakumar (Advisor) |
| التاريخ الميلادي: |
2019
|
| موقع: | مسقط |
| الصفحات: | 1 - 136 |
| رقم MD: | 1049406 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة دكتوراه |
| الجامعة: | جامعة السلطان قابوس |
| الكلية: | كلية العلوم |
| الدولة: | عمان |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
عدد مرات التحميل
17
| المستخلص: |
نتيجة للتطور المتزايد وارتفاع الكثافة البشرية بسرعة كبيرة، أصبح الطلب العالمي على الطاقة في نمو متزايد. ولم يعد الاعتماد على الوقود الأحفوري آمنا ناهيك عن القضايا البيئية المتعلقة بتلوث الهواء وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن حرق هذا الوقود وقد أصبح لزاما إيجاد بدائل متجددة للطاقة. يعتبر الإيثانول الحيوي بديلا محتملا للوقود الأحفوري الغير متجدد الذي يمكن إنتاجه بجانب الطرق التقليدية عن طريق مواد اللجينسيليلوز مثل النفايات الزراعية ونفايات الورق. على الرغم من الجهود المبذولة في مشاريع إعادة التدوير تعد نفايات الورق واحدة من أكثر الكتل الحيوية المتاحة في العالم، وقد أصبح الحفاظ على البيئة وتقليل المخلفات عن طريق تحويلها إلى منتجات مفيدة موضوعا مثيرا للاهتمام والتجارب، حيث بالإمكان تحويل المحتوى السليلوزي في ورق النفايات إلى سكريات بسيطة بواسطة الوسائل الكيميائية والبيولوجية. يركز هذا العمل على الوسائل البيولوجية من خلال استخدام إنزيم السليوليز الذي تنتجه الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا والفطريات) أثناء نموها على المواد السليلوزية. تعتبر تكلفة الإنزيم واحدة من التحديات الرئيسية في التحلل الحيوي لنفايات اللجينسيليلوز لذا فإن هذا العمل يهدف إلى إيجاد عملية تحلل فعالة بأقل تكلفة يمكن تحقيقها من خلال بحث مصادر بكتيرية جديدة للإنزيم وكذلك استخدام مصدر كربون أرخص في إنتاج السليوليز، ويمكن أن تكون نفايات الورق مصدرا محتملا للكربون الضروري لنمو البكتيريا وإنتاج السليوليز. وقد أظهرت الدراسات الأولية لهذا البحث ما يقارب من 100 بكتيريا من التي تم عزلها محليا من التربة منتجة للأنزيم وتم التعرف على أفضل نوعين من البكتيريا من حيث النشاط الأنزيمي عن طريق فحص 16S rRNA وأتضح أنهما B. subtilis S1 وA. pitti، وتم دراسة قدرتهما على استخدام أنواع مختلفة من مخلفات الورق في النمو وإنتاج الأنزيم حيث يتكون الورق من 40 إلى 80% من السليلوز. أما الهدف الرئيسي لهذا العمل فهو إنتاج الإيثانول من السكريات الناتجة عن التحلل الحيوي لنفايات الورق المقوى. استخدمت الدراسات السابقة بشكل أساسي ورق المكتب (و/ أو) الصحف كركيزة للمنتجات الحيوية أو إنتاج الوقود الحيوي، بينما القليل جدا من الأبحاث درست الورق المقوى رغم أن نفايات الورق المقوى أحد المكونات الرئيسية لورق النفايات في عمان، لذلك فهو مصدر كربون متوفر بثمن بخس. لذا فقد أثبتت هذه الدراسة أن الورق المقوى هو مصدر كربون مناسب لإنتاج السلوليز باستخدام بكتيريا B. subtilis S1 تم عزله محليا من التربة، وقد تحقق أقصى نشاط سليوليزي قدره 4.20 وحدة إنزيم/ مل باستخدام منهجية سطح الاستجابة مع الظروف المثلى (RSM). وقد أدى تحلل مقدار 10% من الورق المقوى الغير المعالج باستخدام السلوليز الخام إلى إنتاج 6.20 جم/ لتر من السكر والذي أنتج 2.25 جم/ لتر من الإيثانول عند التخمير بواسطة S. cerevisiae بمعدل 0.41 جم إيثانول/جم سكر وبإنتاج حجمي قدره 0.11 جم إيثانول/ لتر/ ساعة، وقد تم تحقيق عائد أفضل من السكر باستخدام السلوليز التجاري باستخدام ورق مقوى تم معالجته بمادة تريتون 100-x بدون أي معالجة مسبقة كما في الدراسات السابقة. باستخدام 5% من الورق المقوى بلغت نسبة التحلل 99.4% بعد 7 أيام منتجة 30.4 جم/لتر من السكريات منها 28.08 جم/لتر جلوكوز و3.10 جم/لتر زايلوز. زيادة نسبة الورق في عملية التحلل إلى 7 و10% أدت إلى ارتفاع بسيط في إنتاج السكريات (35.56 و33.06 جم/لتر) إلا أن نسبة التحلل انخفضت بشكل ملحوظ إلى 83.1 و54.1% على التوالي. وقد تم دراسة إنتاج الإيثانول عن طريق استخدام منهجي التحلل المائي والتخمر المنفصل (SHF) والتحلل والتخمير المتزامن (SSF) مع نهج الدفعة وتغذية الدفعة. أنتجت تجارب التحلل المائي والتخمر المنفصل مقدار 11.08 جم/لتر إيثانول من تخمير 30.11 جم/لتر جلوكوز بمعدل 0.37 جم إيثانول/جم سكر وبإنتاج حجمي قدره 0.23 جم إيثانول /لتر /ساعة. في المقابل فإن تجارب التحلل والتخمير المتزامن مع نهج الدفعة أنتجت 32.53 جم/لتر إيثانول بعائد 146% في حين نهج تغذية الدفعة أظهرت 139% من العائد بإنتاج 30.92 جم/لتر إيثانول باستخدام 50% فقط من كمية الأنزيم المستخدمة في التجارب السابقة في هذا البحث وبالتالي تم التوصل إلى أن التحلل والتخمير المتزامن (SSF) مع نهج تغذية الدفعة هي الطريقة المثلى في إنتاج الإيثانول من الورق المقوى. كما أن الدراسة تميزت باستخدام طرق بسيطة لتحضير ومعالجة الورق مما قد يقلل من تكلفة الإنتاج. مستقبلا يجب التركيز على توسعة التجارب بحيث يمكن تطبيقها بنجاح على المستوى التجاري في "المصانع البيولوجية". |
|---|
عناصر مشابهة
-
Production of Biodiesel from Waste Office Paper: A Biorefinery Approach
بواسطة: Nair, Anu Sadasivan منشور: (2019) -
Biogas Production from Food Waste via Anaerobic Digestion
بواسطة: Al-Wahaibi, Abeer Said Mohammed منشور: (2020) -
Preparation and Characterisation of Bio-Diesel, and A Comparison between the Physical Properties of Bio-Diesels and of the Oils from which they are Prepared.
بواسطة: Al Yami, Ali منشور: (2010) -
Production of Biodiesel from Waste Cooking Oil
بواسطة: Awad, M. H. منشور: (2022) -
Scale up Study on Production of Biodiesel form Waste Cooking Oil
بواسطة: Dali, Zainab Ahmad منشور: (2024)
