| Περίληψη: | Η εξάντληση των ορυκτών καυσίμων και το πρόβλημα της κλιματικής αλλαγής έχουν αυξήσει το ενδιαφέρον για την εύρεση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τα βιοκαύσιμα, όπως η βιοαιθανόλη, αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη και βιώσιμη εναλλακτική μορφή ενέργειας. Σημαντική πρόκληση στην παραγωγή βιοαιθανόλης αποτελεί η εύρεση κατάλληλης πρώτης ύλης (βιομάζας), που θα είναι φιλική προς το περιβάλλον και οικονομικά αποδεκτή. Παράλληλα, η αύξηση του πληθυσμού, η ανάπτυξη της βιομηχανίας και κυρίως του αγροτοβιομηχανικού τομέα παραγωγής και μεταποίησης προϊόντων οδηγεί στην παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων αποβλήτων, αυξάνοντας το ενδιαφέρον αναζήτησης νέων τεχνολογιών (φυσικοχημικών και βιολογικών) για την ευνοϊκότερη προς το περιβάλλον διαχείρισή τους. Στις βιολογικές μεθόδους επεξεργασίας των αποβλήτων ανήκει και η χρήση μικροφυκών από την οποία παράγεται πολύτιμη βιομάζα. Μάλιστα, τα μικροφύκη σε συνδυασμό με την ανάπτυξή τους σε απόβλητα εξυπηρετούν διττό σκοπό καθώς οδηγούν όχι μόνο στην παραγωγή βιοενέργειας αλλά και στην απορρύπανση των υγρών αποβλήτων. Πολλά είδη μικροφυκών μπορούν να αναπτυχθούν σε πληθώρα υγρών αποβλήτων και έχουν την ικανότητα να χρησιμοποιούν τα θρεπτικά συστατικά αυτών για την ανάπτυξή τους, τα οποία και συσσωρεύουν στο εσωτερικό των κυττάρων τους ως λιπίδια, πρωτεΐνες και υδατάνθρακες. Από την βιομάζα που προκύπτει μπορεί να γίνει εκχύλιση του ενδοκυτταρικού υδατανθρακικού τους περιεχομένου από το οποίο εξάγονται σάκχαρα κατάλληλα για παραγωγή βιοαιθανόλης. Η χρήση βιομάζας μικροφυκών ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαιθανόλης αποτελεί ελπιδοφόρα πρακτική λόγω των μεγάλων ποσοτήτων υδατανθράκων που είναι ενσωματωμένες σε ορισμένα είδη μικροφυκών. Ωστόσο, κρίνεται απαραίτητη η προεπεξεργασία της βιομάζας ώστε να απελευθερωθούν και να μετατραπούν οι σύνθετοι υδατάνθρακες σε απλά σάκχαρα πριν από την διαδικασία της αλκοολικής ζύμωσης. Η παραγωγή βιοαιθανόλης από βιομάζα μικροφυκών είναι σε ερευνητικό στάδιο, γι’ αυτό και η τεχνολογία αυτή δεν έχει περάσει ακόμη σε βιομηχανική κλίμακα. Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση της μέγιστης απόδοσης σε βιοαιθανόλη με τη χρήση διαφορετικών υποστρωμάτων βιομάζας μικροφυκών προερχόμενων τόσο από την επεξεργασία αποβλήτων τυροκομείου και οινοποιείου, καθώς και από βιομάζα αυτότροφης καλλιέργειας μικροφυκών χρησιμοποιώντας τεχνητό χημικό υπόστρωμα ανάπτυξης. Η εργασία αυτή αποτελεί την συνέχεια προηγούμενης ερευνητικής μελέτης του Εργαστηρίου Περιβαλλοντικών Συστημάτων του τμήματος Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων κατά την οποία πραγματοποιήθηκε βελτιστοποίηση των παραμέτρων υδρόλυσης (χρόνος υδρόλυσης, συγκέντρωση θεϊκού οξέος) και βρέθηκε ότι για χρόνο υδρόλυσης 120’ και συγκέντρωση 2.5Ν θεϊκού οξέος εξάγεται μεγαλύτερο ποσοστό ζυμώσιμων σακχάρων. Για τα υποστρώματα βιομάζας από την καλλιέργεια μικροφυκών μελετήθηκαν τρεις χρόνοι υδρόλυσης (60, 120 και 180- λεπτά), ενώ για τα απόβλητα χρόνος υδρόλυσης 120’. Η συγκέντρωση υδρολυτικού μέσου (2.5Ν θεϊκού οξέος) ήταν σταθερή σε όλα τα υποστρώματα σύμφωνα με την αρχική μελέτη βελτιστοποίησης των παραμέτρων. Τα υδρολύματα που προέκυψαν υπεβλήθησαν σε αναερόβια αλκοολική ζύμωση με το στέλεχος Saccharomyces cerevisiae AXAZ-1 προκειμένου να προσδιοριστεί η απόδοση σε βιοαιθανόλη. Κατά την διάρκεια των ζυμώσεων μελετήθηκε η επίδραση της προσθήκης θρεπτικών αλάτων και βρέθηκε ότι τα θρεπτικά άλατα ενισχύουν την ζυμωτική ικανότητα του μικροοργανισμού καθώς και η επίδραση της χρήσης σταφιδόζουμου και υδρολύματος σταφιδόζουμου για την ενίσχυση των αρχικών διαθέσιμων σακχάρων καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι το υδρόλυμα σταφιδόζουμου δρα ανασταλτικά στην ανάπτυξη των κυττάρων της ζύμης. Για τα υποστρώματα βιομάζας από αυτότροφη καλλιέργεια μικροφυκών που εξετάστηκαν, οι συνθήκες 2.5Ν θεϊκού οξέος και 120΄ χρόνου υδρόλυσης, με προσθήκη θρεπτικών αλάτων από την αρχή της ζύμωσης (t=0h), απέδωσαν την υψηλότερη τιμή μεταξύ αυτών με αρχική συγκέντρωση σακχάρων 73 g/L και ποσοστό επί της θεωρητικής απόδοσης της αιθανόλης με βάση το σύνολο των αρχικών διαθέσιμων σακχάρων 62%. Τα υδρολύματα βιομάζας από απόβλητο τυροκομείου και οινοποιείου, με συνθήκες υδρόλυσης (2.5Ν θεϊκού οξέος, 120’), για αρχικά σάκχαρα 87 g/Lκαι 76 g/L παρουσίασαν ποσοστό επί της θεωρητικής απόδοσης της αιθανόλης 77.2 % και 55.2 % αντιστοίχως. Βιβλιογραφικά οι βιομάζες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοαιθανόλης είναι κυρίως λιγνοκυτταρινικής φύσεως με ποσοστά επί της θεωρητικής απόδοσης που κυμαίνονται μεταξύ του 70-85%. Οι αποδόσεις αυτές αναδεικνύουν την εν δυνάμει χρήση της μικροβιακής βιομάζας βασισμένη στα μικροφύκη ως πρώτη ύλη για παραγωγή βιοαιθανόλης και ιδιαίτερα αυτή από την επεξεργασία αποβλήτου τυροκομείου.
|
|---|
