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バイオ燃料: セルロースからのエタノールの生産

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バイオ燃料は、植物などの生物学的問題から派生した燃料です。バイオ燃料としてください世界の多くの部分で作物から供給される化石燃料に代わるものとして。さらに、クリーナー燃えている、温室効果ガスの排出量を減らします。

最も広く使用されているバイオ燃料の 1 つは、植物バイオマス、通常サトウキビ、トウモロコシ由来のエタノールです。米国では、エタノール燃料の大半はトウモロコシから生成されます。

トウモロコシの使用作物の原料として物議を醸すトウモロコシが成長する集中的なエネルギーを使用して大量の肥料とその使用原料が食料供給から大量のトウモロコシを削除するよう特にを教えれば、家畜。その結果、他の植物材料、または草、葉、紙、非食用作物部などのリグノ セルロース系材料の使用が増加しています。

このビデオはリグノ セルロース系材料からエタノールを派生する基本原則をカバーし、研究室では、リグノ セルロース系原料からのエタノールの生産を示します。

リグノ セルロース系バイオマスは、木質細胞壁を持つ植物を指します。植物の問題のこのタイプは、農業および製造業の廃棄物で、頻繁に利用可能な最も豊富な原料の一つです。

細胞壁は、高架橋ポリマー、リグニン、および 2 つの複雑な炭水化物、ヘミセルロース、セルロースので構成されます。セルロースは、グルコースなどの発酵性糖の主なソースですが、それはまずリグニンおよびヘミセルロースのコンポーネントから区切る必要があります。

リグノ セルロース系材料の処理の最初のステップは、粉末状に乾燥物を細かく粉砕することです。地面の原料、細胞壁のリグニンおよびヘミセルロースの障壁を打破し、セルロースへのアクセスを有効にする前処理が行われます。

次に、セルロースはヘミセルロースなどの加水分解酵素で処理されます。酵素加水分解はセルロースをブドウ糖に分解します。最後に、ブドウ糖はエタノールを生産する酵母を使って発酵させます。

次の実験は、リグニンおよびヘミセルロース、セルロースの酵素処理とエタノールを生成するグルコースの発酵が続くの除去によるセルロース系バイオマスからのエタノールの生産のこの段階のメソッドを示しています。

この実験では、トウモロコシの茎葉、葉、茎からエタノールが生成されますトウモロコシから。ボール径エンドミル研削盤を使用して、微粉末に原料を挽くし、大規模な作品が残っていないか確認します。

原料の 1 グラムの重量を量る、50 mL 遠心チューブに入れます、ラベルを付けます。コントロールのサンプルとして 2 番目の管にラベルを付けるし、任意の原料を追加しないでください。サンプルを前処理するには、約 400 ml の水、500 mL ビーカーを設定し、穏やかな沸騰にそれをもたらします。

25 mL の蒸留水を加える 2 つの準備された遠心分離機管とそれらを緩くキャップします。ミックス チューブを旋回します。沸騰したお湯にチューブを置き、チューブにお風呂から水が漏れていないことを確認します。室温にクールにできるように、30 分間沸騰を削除し、それらを聞かせて。

チューブは、冷却後、両方のチューブにセルラーゼ酵素の 1 つの mL を追加します。24 h のインキュベーターにチューブを置きます。24 h 後チューブを取り出して室温に冷ます。エタノールは酵母による発酵によって消化したセルロース系物質から生成されます。このプロセスを開始するには、アクティブな酵母の 1 g を遠沈管のそれぞれに追加混合旋回します。

場所遠沈管のエアロック。エアロックは、二酸化炭素圧力がチューブに溜まらないようにエスケープする発酵中に生成されることができます。ラック、遠沈管を配置し、37 ° C の定温器の配置発酵が完了すると、コントロールとサンプル チューブ中のエタノール濃度を測定するのにエタノール センサーが使用します。

バイオ燃料を競争力のあるエネルギー源にするには、構造と、原料の性能に関する特定の質問を答える必要があります。

その除去を効率的に実行できるように、様々 な植物のリグニンの分布を理解することが重要です。この例では、植物の茎から薄層をスライスして植物細胞壁のリグニンの分布を調べた。薄くスライスし、共焦点顕微鏡 532 nm のレーザー光を用いた植物の茎の三次元画像を作成するをイメージしました。

ラマン分光法を用いたリグニン含量を求めた。共焦点画像とラマン スペクトルを用いてリグニン分布の三次元地図を生成されました。

植物原料由来のバイオエタノールの量を最大化するため原料の種類を比較する必要があります。この例では、エタノールは、段ボールから制作され、に比べてトウモロコシの茎葉。段ボールは示した地上段ボールが、前処理を受けたように準備された材料からリグニンとヘミセルロースを分離し、セルロースをグルコースに分解するために酵素消化が続きます。抽出されたグルコースはエタノールを生産する酵母で発酵させてください。段ボールは、液中エタノールの濃度 2 倍以上生産にトウモロコシの茎葉に優れた原料ことが分かった。

アメリカ合衆国では、トウモロコシからバイオエタノールの大半が生成されます。トウモロコシからのエタノールの生産はエネルギーを要するが、セルロース系バイオマスからのエタノール生産よりも簡単です。

トウモロコシ原料から移行するためにセルロース系バイオマスからの収量はトウモロコシより必要があります。この例、コーンミール、トウモロコシ stover 以前に示すように、同じ手順を使用して比較しました。

コーンミールは、トウモロコシの茎葉、トウモロコシはトウモロコシの茎自体よりもわずかに良い原料であることを示す以上のエタノールの濃度を生産しました。しかし、トウモロコシの茎および他のセルロース系原料がより豊富で安価な実行可能な代替を提供することがあります。

バイオ燃料のゼウスの概要を見てきただけ。今植物原料とプロセスに関連付けられている課題からのエタノールの生産を理解する必要があります。見てくれてありがとう!

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