ارسل ملاحظاتك

ارسل ملاحظاتك لنا







الرئيسية > Exploitation of Waste Paper as...>الوصف

Exploitation of Waste Paper as a Novel Feedstock for Polyhydroxyalkanoates (PHAs) Production through Various Approaches

العنوان بلغة أخرى: استغلال نفايات الورق كمواد بديلة لإنتاج البلاستيك الحيوي "متعدد الهيدروكسي ألكانويت" باستخدام مناهج متنوعة
المؤلف الرئيسي: Al-Battashi, Huda Sultan Khalaf (Author)
مؤلفين آخرين: Nalusamy, Sivakumar (Advisor), Al-Bahry, Saif Nasser (Advisor), Gujrathi, Ashish Madhukar (Advisor)
التاريخ الميلادي: 2019
موقع: مسقط
الصفحات: 1 - 172
رقم MD: 1050678
نوع المحتوى: رسائل جامعية
اللغة: الإنجليزية
الدرجة العلمية: رسالة دكتوراه
الجامعة: جامعة السلطان قابوس
الكلية: كلية العلوم
الدولة: عمان
قواعد المعلومات: Dissertations
مواضيع:
إنتاج البلاستيك | تحويل النفايات | النفايات الورقية
رابط المحتوى:
صفحة العنوان     
المستخلص     
قائمة المحتويات     
24 صفحة الأولى     
1 الفصل     
2 الفصل     
3 الفصل     
4 الفصل     
5 الفصل     
6 الفصل     
الخاتمة     
المصادر والمراجع     
صورة الغلاف QR قانون

عدد مرات التحميل

43

حفظ في:
المستخلص: للبلاستيك أضرار لا حصر لها على البشر وكذلك الكائنات الحية الأخرى على سطح الأرض وفي أعماق البحار. وهذا يجعل الانتقال إلى البلاستيك الحيوي أمرا لا مفر منه، حيث يمتلك متعدد الهيدروكسي ألكانوويت (PHA) مستقبلا واعدا في السوق حيث يتميز بقابليته تحلل كلية بدون أي ضرر يذكر. ومع ذلك يواجه تسويق PHA عقبة رئيسية حيث يعيق ارتفاع تكلفة الإنتاج من تسويقها مما يجعلها غير قادرة على المنافسة مع البلاستيك النفطي بسبب التكلفة العالية للمواد الخام. في الأيام الأخيرة اكتسبت الكتلة الليجنوسيليولوزية اهتماما كبيرا باعتبارها المادة الأولية الأكثر وفرة في الأرض ومنها تعد نفايات الورق المكون الرئيسي للنفايات البلدية الصلبة ويعتبر استغلالها لإنتاج البلاستيك الحيوي إلى زيادة قيمتها بالإضافة إلى كونه طريقة بديلة صديقة للبيئة لإدارة النفايات. في الواقع، إنتاج PHA يتم بواسطة عدة عمليات مختلفة (المعالجة والتحليل والتخمير) والتي يمكن تحقيقها من خلال مناهج مختلفة مثل التحليل والتخمير المنفصل (SHF)، والتحليل والتخمر المدمج (SSF) وأخيرا التخمير اللاهوائي. في هذه الدراسة تم إنتاج البلاستيك الحيوي بشكل ناجح باستخدام منهجي التحليل والتخمير المنفصل والمدمج. تتطلب عملية تحويل النفايات الورقية إلى سكر بسيط من خلال التحلل الأنزيمي إلى معالجة مسبقة لزيادة محتوى السليلوز وبالتالي زيادة الكفاءة الأنزيمية. تم تطبيق تركيزات مختلفة (0.1، 0.5 و 1%) من مختلف المعالجات H2SO4) وH3PO4 و NaOH و (H2O2 لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة 121˚ في الأوتوكليف باستخدام الأوراق المكتبية (OP) والصحف (NP) حيث تحتوي OP على 52.4% من السليولوز، 9.5% من الهيمسيلولوز و15.1% من اللجنين بينما يحتوي NP على 35.0% من السليولوز و9.6% من الهيمسيلولوز و21.7% من اللجنين. تم اختيار تركيز 0.1% لكلا من H2SO4 و H3PO4 و NaOH و 0.05% من H2O2 اعتمادا على محتوى السليولوز بالإضافة إلى كمية السكريات المتحللة أثناء المعالجة لإجراء مزيد من التجارب ومنها أظهرت نتائج المعالجة أن استخدام 0.5%من H2O2 في كلا من OP و NP أدى إلى زيادة السليولوز وانخفاض كبير في مؤشر البلورة (CrI%) من 77.9 إلى 55.3% في حالة OP ومن66.2 إلى 51.8% في NP. علاوة على ذلك، تم إجراء التحليل الإنزيمي لأفضل التراكيز المختارة بالإضافة إلى العينات الغير معالجة باستخدام إنزيم واحد (السليوليز) والإنزيمات المختلطة (السليوليز وغلوكوسيديز بيتا) حيث أظهرت النتائج أن الأنزيمات المختلطة سببت تحللا أكبر مقارنة بالإنزيم المفرد. كان محتوى السكر في ) OP16.23جم/لتر( أعلى مرتين تقريبا من ال NP (8.75 جم /لتر( وبالتالي تم اختياره لزيادة تحسين التحليل الإنزيمي من خلال منهجية المتغير واحد في الوقت الواحد ومنهجية استجابة السطح متمثلة في التصميم المركب المركزي (CCD) حيث تم تحسين التحلل الأنزيمي بتغيير عامل تركيز إنزيم السليوليز بتركيز ثابت من غلوكوسيديز بيتا (25 وحدة/جرام) وعامل نسبة الورق (1-4%) والتي وضحت بأن تركيز 37 (وحدة/جرام( من السليوليز ونسبة 3% من الورق أعطت أقصى تحلل بمقدار 91.8%، ومن ناحية أخرى فإن تأثير ستة عوامل تشمل سرعة الخضخضة (دورة في الدقيقة)، ونسبة الورق، ونسبة حجم العمل%، وتركيز الإنزيمات الثلاثة )السليوليز والهيميسليوليز وغلوكوسيديز بيتا (وحدة/جرام)) على تحسين التحلل الأنزيمي للورق باستخدام CCD أظهرت أن كلا من سرعة الخضخضة وتركيز السليوليز ونسبة حجم العمل كانت عوامل مؤثرة في عملية التحليل الإنزيمي للورق. في الواقع تم تحقيق حوالي 88.2% من التحلل عند تحميل الورق بنسبة 5.0%، الخضخضة بــــ 224 دورة في الدقيقة، حجم العمل بنسبة 20%، السليوليز 49.82 (وحدة/غرام)، غلوكوسيديز بيتا 20.9 (وحدة/غرام)، و29.5 (وحدة/جرام) من الهيميسليوليز.

من جهة أخرى فقد تم تنفيذ إنتاج متعدد الهيدروكسي بيوتيريت (PHB)، الذي يعد من أكثر أنواع PHA دراسة وشيوعا، من خلال منهج SHF باستخدام كلا من Burkholderia sacchari و Cupriavidus necator والذي تم تحسينه باستخدام مصادر مختلفة من النيتروجين ونسب مختلفة من الكربون إلى النيتروجين (C/N) حيث أظهرت النتائج أن كبريتات الأمونيوم ونسبة (C/N) 20 هي الأمثل لزيادة نسبة PHB ونمو البكتيريا حيث وصل نمو B. sacchari إلى3.63)جم/ لتر( منها PHB %44 بينما وصل النمو إلى 4.47 (جم/لتر) منها 57% PHB في حالة C. necator مع عائد قدره 0.15 و0.21)جم/جم) بعد 48 و 72 ساعة على التوالي ولذلك تم اختيار C. necator لإنتاج PHB باستخدام مخمر بحجم 7 لتر يحتوي على 3 لتر من المادة المغذية المكونة من تحليل الورق والتي أدت إلى تحسين الإنتاج ليصل إلى 79.9% PHB، 9.73 (جم/لتر( من البكتيريا ، 7.78 )جم/لتر (PHB وإنتاجية قدارها 0.39 (جم/جم) وبالإضافة إلى ذلك تم اختبار الخواص الفيزيائية والكيميائية لـــ PHB المستخرج، وهي متوافقة مع PHB القياسي. علاوة على ذلك، تم إجراء إنتاج PHB بواسطة C. necato من خلال نهج SSF باستخدام عدة نسب من OP المعالج ب H2O2 (3و 5و 10%) على درجة حرارة 30˚، 200 في الدقيقة وpH 7 باستخدام أكثر من ضعف ونصف من إنزيم السيليوليز المستخدم في تجربة SHF حيث كان العائد من PHB في نسبة 3 و 5% من الورق قليل جدا وتم تحقيق أعلى ناتج من ال PHB (4.27 جم/لتر) عند استخدام 10% من ال OP بعد ستة أيام من التخمير. على الرغم من أن SSF تتفوق على SHF لإنتاج PHA؛ ومع ذلك، هناك حاجة إلى إجراء عدة تحسينات في عملية SSF باستخدام الورق لأجل تحقيق التنمية المستدامة للبلاستيك الحيوي. من ناحية أخرى، فإن إنتاج ال PHA باستخدام التخمر اللاهوائيي لورق النفايات هو نهج واعد حيث لم تعد هناك حاجة إلى سلسلة من عمليات المعالجة، والتحلل الأنزيمي باهظ الثمن وإزالة المواد الضارة لعملية الخمير المنتجة خلال المعالجة مما يؤدي إلى خفض سعر الPHA. تم إجراء عدة تجارب لتحسين إنتاج الأحماض المتطايرة والتي تستخدم لاحقا كبديل للسكريات في إنتاج ال PHA باستخدام الورق غير المعالج والمعالج من الورق المفروم والمطحون من كل من OP وNP خلال 15 و30 يوما من الحضانة. تم إنتاج الحد الأقصى من الأحماض المتطايرة (521.50 ملغم/لتر) باستخدام OP المفروم بعد 15 يوما من الحضانة والتي استخدمت بعد ذلك لإنتاج PHA وتم التحقيق في إمكانية تحسين إنتاج PHA من OP المفروم مع أو بدون إضافة المغذيات. تم تحقيق ما يقرب من ضعف الناتج من PHA باستخدام الوسط الغذائي المحدود (0.20 جم/جم) مقارنة بوجود المغذيات (0.11 جم/جم) بمحتوى PHA يقارب ال 53.50 و23.88%، على التوالي. في الختام، تعتبر أوراق النفايات مادة خام أرخص لإنتاج PHA (6.31-3.62 دولار أمريكي/كغم) بناء على نتائج هذه الدراسة مقارنة بغيرها من المصادر النقية ومع ذلك، فإن البحث المستمر عن إنتاج PHA باستخدام أوراق النفايات من خلال سياسة خالية من النفايات الجانبية أمرا ضروريا للإنتاج الفعال والمستدام.

عناصر مشابهة


© 2024 المنظومة. جميع الحقوق محفوظة.