Образование - Этанол - Как это алкоголь, приготовленный из биомассы?

sanek007 | Просмотров: 641


Рост цен на ископаемое топливо, в сочетании с их истощению и невозобновляемого характера возникла необходимость формирования нового возобновляемого источника энергии. Одним из таких жизнеспособным вариантом является производство спирта в качестве топлива из биомассы. Двойной IdentityEthanol и биоэтанола химически то же, но называются по-разному, исходя из их источника. Этанол производится из ископаемого топлива, в то время как биоэтанол получают из переработки биомассы. Биоэтанол является предпочтительным по сравнению с традиционными источниками топлива, за счет ее возобновляемых природных. Однако себестоимость производства биотоплива в настоящее время довольно выше, чем производства ископаемых видов топлива. Чтобы преодолеть это, многие заведения представляют исследования по способам производства биотоплива на более дешевой цене и в больших количествах. В последнее время, произошел значительный развитие в этом направлении, с использованием водорослей для производства топлива спирта.

Спирт, полученный после брожения биомассы под названием биоэтанол. Приставка "био-" означает тот факт, что он был произведен из биологических источников. Эти источники включают сельскохозяйственное сырье и даже обычных культур, как сахарный тростник, картофель и кукуруза. Сахара, присутствующие в этих культурах подвергаются ферментации штаммов дрожжей для производства биоэтанола. Кроме того, целлюлозной биомассы также могут быть использованы. На основе разнообразных источников биоэтанола, оно подразделяется на различные категории. Классификация биоэтанола
1-го поколения: он относится к условно этанол, произведенный из зерновых культур, богатых сахаром или крахмалом, который также используется в качестве продовольственных культур.
2-го поколения: эта категория топливо производится из сельскохозяйственных культур, которые не используются для потребления человеком. Она может включать в себя сельскохозяйственное сырье и других подобных растений. Это иногда также упоминается как "продвинутые биоэтанол".
3-го поколения: это относится к любому биотопливо, получаемое от переработки водорослей. Он классифицируется отдельно из-за его уникальных методов производства, а также благодаря возможности его преодоления недостатков топлив, выпускаемых другими методами.
Производство этанола из BiomassGeneral OutlineThe первым шагом в этом процессе является для стерилизации биомассы, в целях предотвращения роста бактерий и грибков. Как только это будет сделано, его подвергают предварительной обработке, которая делает Сахаров и крахмала в биомассы, доступной для ферментации. Гидролиз может быть осуществлен, если есть обилие сложных Сахаров, чтобы разбить их на простые сахара.

Добившись этого, лизат затем в анаэробных штаммов дрожжей (например, Сахаромицеты), а также нескольких других питательных веществ и разрешены для прохождения ферментации. Когда процесс брожения завершится, я. э. Сахаров были полностью исчерпаны, ферментированного продукта фильтруют, и жидкости, полученной подвергают дистилляции. Это дает раствору этанол, который содержится 95. 5% этиловый спирт и 4. 5% воды.

Чтобы удалить содержание воды и получения чистого этанола, это гидратированной форме обезвоживается производить безводный, чистый этанол. Это обычно осуществляется с помощью молекулярного сита ZEOCHEM, как и Z3-03 или осушителя, такие как оксид кальция. Чтобы сделать это этанол непригодные для употребления в пищу, оно часто сочетается с следовых количеств токсичных веществ, как метанол. Этанол из DisaccharidesThe чаще всего дисахарид, используемые для этой цели-это сахароза, которую получают из растений, как сахарный тростник, сахарная свекла, сорго. 60% из этанола, произведенного по всему миру, полученных от использования этого сахара. Это сложный сахар, который можно разбить на клетки дрожжей, в ее составляющих глюкозы и фруктозы под действием фермента инвертазы.

C12h22o11 свойство (сахароза) + Н2О ➜ С6Н12О6 (Глюкоза) + С6Н12О6 (фруктоза)

Глюкоза и фруктоза сахара преобразуются в спирт и углекислый газ под действием другого фермента, называемого zymase.

С6Н12О6 (Глюкоза/фруктоза) ➜ 2 CH3CH2OH (этанол) + СО2

Алкоголь таким образом, созданное затем дистиллированной и обезвоженной получить чистый безводный этанол. Теоретически, одна тонна простые сахара, как глюкоза или фруктоза, когда перебродит, станет почти 1126. 56 кг этанола. Этанола из полученных StarchThe крахмал, полученный из растительных источников, таких как кукуруза, картофель и зерновые. Это, естественно, происходит в виде цепи α-мономеров глюкозы. Для того, чтобы быть ферментированным, эти цепи должны быть разбиты на отдельные мономеры простые сахара. Это достигается с помощью фермента глюкоамилазы, которая гидролизуется и усваивается полимерное строение крахмала выход мономерной форме глюкозы.

н(C6H10O5) (крахмал) + н(Н2О) ➜ н(С6Н12О6) (Глюкоза)

Полученные глюкозы изомер себя называют декстрозой или D-глюкозы. Это мономер глюкозы, затем подвергают ферментации, после дистилляции и дегидратации. Процесс тот же, что используется для disachharides.

При использовании зерен, их сначала сушат, измельчают в порошок, а затем гидролизуют. Лизат используется для производства этанола, в то время как остальные отбрасываются. Кроме того, зерна могут быть также мокрого помола, для того, чтобы избавиться от всех необязательных белок, зародыши и клетчатка зерен. Этанол из LignocelluloseLignocellulose относится к структурным компонентом растительных веществ, которые в основном включает в себя комплексы из полимеризованной целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Его получают из опилок, древесной щепы, сухих растений, травы, и т. д. Благодаря наличию лигнина в лигноцеллюлозных компонентов должны пройти предварительную обработку, которая включает процесс делигнификации. Этот процесс отделяет лигнина от целлюлозы и гемицеллюлозы, и может осуществляться через сочетание кислотного гидролиза, паровой взрыв, или обработка щелочью. Наиболее часто назначают предварительной обработки включает в себя паровой взрыв, разбавленной кислотой гидролиз и ферментативный гидролиз.

Для паровой взрыв, сырья вводятся с высоким давлением насыщенного пара (0. 69-4. 83 МПа) при высокой температуре 160-260 °C в течение нескольких минут. Впоследствии, давление резко упало, пока она не равна атмосферному давлению. Это внезапное изменение в давлении вызывает подложки, чтобы взорваться, и гемицеллюлоза, чтобы быть солюбилизирована в определенной степени.

Для гидролиза разбавленной кислотой, взорванного субстрат обрабатывают 0. 5 - 1% раствора серной кислоты и затем нагревают при 160 - 190 °C в течение 10 минут. Это приводит к гидролиз hemicellulosic компоненты на моносахариды, такие как ксилоза, манноза, галактоза. Другие побочные продукты удаляются и кислоты нейтрализуются до рН 10 достигается.

Целлюлозного детали ферментативно гидролизованный с помощью целлюлазы, такие как endoglucanases, exoglucanases, и β-glucosidases. Эти ферменты выделены из грибов, как Триходермин, Аспергилл, Schisophyllum, и penicillium. Эти ферменты расщепляют целлюлозные структуры, и преобразовать их в глюкозу.

Эту смесь глюкозы и других простых Сахаров, затем используется для брожения, которое осуществляют дрожжи, а также Zymomonas мобилис. Эта бактерия используется в дополнение к дрожжам из-за своей способности расщеплять сахариды, такие как ксилоза. Перебродивший продукт затем перегоняют и обезвоженной получить чистый этанол. Промышленное производство этанола в качестве источника топлива, как считается, представляют решение проблемы глобального потепления, вызванного увеличением выбросов парниковых газов. Предполагается, что использование этого альтернативного топлива позволит значительно сократить выбросы парниковых газов, твердых частиц, вместе с другими такими же токсичными веществами. Но главным препятствием эта идея является чрезвычайно высокая стоимость производства. Ученые полагают, что они могут снизить стоимость, используя другие варианты, такие как водоросли, который может быть легко культивируется и поддерживается.


Комментарии


Ваше имя:

Комментарий:

ответьте цифрой: дeвять + пять =



Как это алкоголь, приготовленный из биомассы? Как это алкоголь, приготовленный из биомассы?