دانلود فایل های پایان نامه در مورد تولید اتانول و استات از گاز سنتز با استفاده ... - منابع مورد نیاز برای پایان نامه : دانلود پژوهش های پیشین

ارسال شده در 16 تیر 1401 توسط نویسنده محمدی در بدون موضوع

(ب)
شکل ‏۴‑۱۳: تولید اتانول توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه (الف) ۸/۶ و (ب) ۹/۵
■، □ :RAI ؛ ، RAII: Δ؛ ♦، ◊: RAIII
(الف)
(ب)
شکل ‏۴‑۱۴: تولید استات توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده مختلف در pH اولیه (الف) ۸/۶ و (ب) ۹/۵
■، □ :RAI ؛ ،RAII: Δ؛ ♦، ◊: RAIII
سدیم سولفید (Na₂S) یک عامل کاهنده فرار است و این امکان وجود دارد که این ترکیب در طی فرایند تخمیر از طریق اکسیداسیون یا تبخیر از دست برود [۹۵]. سولفید افزوده شده به محیط تخمیر نه تنها یونهایی مانند S^2- یا HS^-1 تولید می کند بلکه می تواند به H₂S نیز تبدیل شود. از دست رفتن سولفید در طی فرایند تخمیر پتانسیل کاهشی محلول را تغییر داده و روی فعالیت آنزیمهایی که به پتانسیل کاهشی بسیار حساسند تاثیر می گذارد. در مقابل، سیستئین اسیدی در طول فرایند تخمیر در محیط کشت باقی می ماند [۱۰۱]. میزان تبدیل یونهای سولفید به H₂S که از محیط مایع به فاز گاز می رود می تواند با pH محیط تغییر کند. بر اساس گزارشهای موجود، غلظت H₂S با کاهش pH افزایش می یابد [۱۲۱]. در آزمایشهای انجام گرفته پتانسیل کاهشی در بیوراکتورهای ناپیوسته به دلیل محدودیتهای عملیاتی اندازه گیری نشد، اما از نتایج به دست آمده چنین استنباط گردید که سطح مطلوبی از پتانسیل کاهشی در محیط کشت کاهیده شده با RAI (07/5 میلی مول در لیتر از سیستئین اسیدی) در pH اولیه ۹/۵ حاصل شد که منجر به بهبود تولید اتانول گردید. در چنین شرایطی احتمالا معادلهای کاهنده بیشتری در اختیار باکتری بودند تا NADH بسازند و استیل-کوآنزیم A را به جای استات به اتانول تبدیل کنند (۶۵/۰ مول اتانول به ازای هر مول استات). اتانول در مقایسه با استات یک محصول به شدت کاهش یافته است که تولیدش نیاز به قدرت کاهشی زیاد دارد تا استیل-کوآنزیم A به جای استات به اتانول تبدیل شود. در مقابل، کمترین مقدار اتانول در محیط کشتی حاصل گردید که با همان عامل کاهنده (RAI) کاهیده شده بود اما pH اولیه محیط کشت ۸/۶ بود. بالاترین نسبت اتانول به استات (۴۱/۰ مول به مول) در pH اولیه ۸/۶، در محیط کشتی حاصل گردید که با RAIII کاهیده شده بود. این نتایج تاثیر مثبت سدیم سولفید را در کم کردن پتانسیل کاهشی محیط و هدایت مسیر متابولیکی باکتری به سمت فاز سالونتوژنیک در pH اولیه ۸/۶ نشان می دهند. همچنین تلاش شد تا در آزمایشها از غلظتهای بالاتر Na₂S در این pH استفاده گردد تا اثرات آن روی تولید اتانول بررسی شود اما محیط کشت پس از افزودن سدیم سولفید به سیاهی متمایل گردید و هیچ بهبودی در رشد سلول و تولید در محیط کشت مشاهده نشد.
بازده محصول
از روی نتایج آزمایشگاهی به دست آمده، این امکان وجود نداشت که تفاوتی بین اتانول و استات تولید شده از CO با آنهایی که از H₂/CO₂ تولید می شدند قائل شد تا بازده تولید محصول از هر سوبسترا به صورت جداگانه محاسبه گردد. بنابراین، برای محاسبه بازده کلی محصول از اجزای گاز سنتز از روشی غیر مستقیم که توسط وگا و همکارانش^[۳۱۱] ارائه گردید استفاده شد [۱۱۲]. ترکیبی از معادلات (۴-۹) تا (۴-۱۲) منجر به رابطه استوکیومتری زیر می شود:

۶ ΔN_EtOH + ۴ ΔN_Ac = – (ΔN_CO + ΔN_H2) (4-13)
رابطه (۴-۱۳) برای محیطهای کشت مختلف با عوامل کاهنده و pH های اولیه متفاوت در شکل ۴-۱۵ مورد بررسی قرار گرفت. در مواردی که سوبسترا تماما به محصول تبدیل شود، نقاط در راستای خط مستقیمی که از مبدا می گذرد قرار می گیرند و شیب خط تقریبا یک خواهد بود. در آزمایشهای انجام گرفته، چنین بازده بالایی نمی توانست حاصل شود؛ شیبها عموما بین ۷۲/۰-۵/۰ بودند که بسیار کمتر از یک بود. بخشی از این عدم موازنه استوکیومتری به انحراف استیل-کوآنزیم A به سمت آنابولیزم (تولید سلول) و نیاز به انرژی اضافی برای مسیر آنابولیکی مربوط می شد.
شکل ‏۴‑۱۵: رابطه استوکیومتری (۴-۱۳) برای تولید اتانول و استات از H₂ و CO
در نقاط نشان داده شده مربع: RAI، مثلث: RAII، لوزی: RAIII، علائم پر شده برای pH اولیه ۸/۶ و علائم تو خالی برای pH اولیه ۹/۵
نتایج تخمیر گاز سنتز توسط باکتری لانگالی با بهره گرفتن از عوامل کاهنده متفاوت و در pH های اولیه مختلف در جدول ۴-۴ ارائه شده است. تمام محاسبات مربوط به بازده و نرخ ویژه بر اساس سوبسترهای محدود کننده (H₂ و CO) انجام شده است. بیشترین بازده تولید سلول از سوبسترا (۲۳/۲Y_X/S= گرم بر مول) با محلول کاهنده RAI و در pH اولیه ۸/۶ حاصل گردید؛ کمترین بازده محصول از سلول (۰۳۶/۰ Y_P/X=میلی مول بر گرم) و پائین ترین نسبت اتانول به استات (۱۹/۰ مول به مول) نیز از همین محیط کشت به دست آمد. بالاترین بازده محصول از سوبسترا (۱۷/۰Y_P/S= مول به مول) در pH اولیه ۹/۵ و با محلول RAI به عنوان عامل کاهنده حاصل شد. در حضور این عامل کاهنده، تولید اتانول و همچنین نسبت اتانول به استات به ترتیب ۴۸ و ۲۴% نسبت به محیط کشت استاندارد توصیه شده توسط ATCC (RAIII و ۹/۵= (pH بهبود یافت.
جدول ‏۴‑۴: پارامترهای مربوط به بازده در فرایند تخمیر گاز سنتز توسط باکتری لانگالی با عوامل کاهنده و pH اولیه مختلف محیط کشت