EnglishisÍslenska

Member institutions

Search in


ThesisUniversity of Akureyri>Viðskipta- og raunvísindasvið>Meistaraprófsritgerðir>

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1946/12336

Title

Thermoanaerobacter : potential ethanol and hydrogen producers

Published
May 2012
Abstracts
  • Two anaerobic, thermophilic bacterial strains, isolated from hot springs in Grensdalur, SW-Iceland, were examined concerning their ability to produce biofuels (ethanol and hydrogen) from various sugars and hydrolysates of complex biomass. Fifteen isolates from the strain collection of the University of Akureyri were originally screened by ethanol and hydrogen production capacity on glucose, xylose and hydrolysates from Whatman paper (cellulose) and grass. Based on results of these cultivations one strain (AK5) was selected because of high ethanol production capacity and another strain (CMC15) with high hydrogen production capacity. A partial 16S rRNA analysis revealed that both the strains belong to the genera Thermoanaerobacter. Hydrogen and ethanol production formation from various carbon sources were investigated as well as the effects of various environmental factors (substrate concentration, effect of pH and temperature, partial pressure of hydrogen) on growth and end product formation. Effects of external electron scavenging systems on end product formation was also investigated for strain AK5. Finally, biofuel production from hydrolysates made from various lignocellulosic biomass were investigated in detail and compared with literature. Maximum ethanol production of strain AK5 is 1,7 mol/mol af glucose; 1,35 mol/mol xylose; 7,7 mM/g sellulose og 4,4 mM/g grass. During growth in the presence of electron scavenging systems the strain almost completely shifted from ethanol to acetate formation. The main flaw of the strain was its intolerance towards high glucose concentrations but this may be minimized by using fed-batch or continuous culture technique. Strain CMC15 maximally produced 3,1 mol H2/mol glucose and 4.83 mol H2/g grass hydrolysate. Similar to strain AK5 this strain was also inhibited by increasing glucose concentrations, most likely because of acetate production which results in low pH during batch culture cultivation. Thus, continuous culture with stable pH regulation should be used for upscaling of the strain.
    Keywords: Thermoanaerobacter, thermophilic, ethanol, hydrogen, complex biomass

  • is

    Tveir loftfirrtir, hitakærir bakteríustofnar, einangraðir úr heitum hverum í Grensdal við Hveragerði, voru rannsakaðir með tilliti til getu þeirra til að framleiða lífeldsneyti (etanól og vetni) úr mismunandi sykrum og úr hýdrólýsötum úr flóknum lífmassa. Fimmtán stofnar úr stofnasafni Háskólans á Akureyri voru ræktaðir á glúkósa, xýlósa og hýdrólýsötum úr whatman pappír (sellulósa) og grasi. Af þessum stofnum var einn etanólframleiðandi stofn (AK5) og einn vetnisframleiðandi stofn (CMC15) valdir til frekari rannsókna. Hlutraðgreining (16S rRNA) á stofnunum sýnir að báðir tilheyra ættkvíslinni Thermoanaerobacter. Stofn AK5 er skyldastur T. thermohydrosulfuricus (99.1% homology) og stofn CMC15 er T. yonseiensis (98.9% homology). Margvíslegar tilraunir voru gerðar til að kanna getu bakteríanna til að brjóta niður fjölmarga kolefnagjafa auk áhrifa margra umhverfisþátta (hitastig, pH, styrkur hvarfefna, hlutþrýstingur vetnis) á framleiðslu lokaafurða. Einnig voru áhrif utanaðkomandi elektrónuþega könnuð á framleiðslu afurða hjá stofni AK5 við niðurbrot á glúkósa. Hámarks etanólframleiðslugeta stofns AK5 er 1,7 mól /mól af glúkósa; 1,35 mól etanól/mól xylósa; 7,7 mM/g sellulósa og 4,4 mM/g gras. Hægt er að sveigja stofninn nær algerlega frá etanólframleiðslu yfir í ediksýru framleiðslu með því að halda hlutþrýstingi vetnis nálægt núlli (með því að hafa utanaðkomandi elektrónuþega með í ræktun). Helsti galli stofnsins er sá að hann þolir ekki háan styrk glúkósa. Hins vegar væri hægt að komast hjá þeim galla með því að rækta hann í skammtarækt eða sírækt. Mesta vetnisframleiðslugeta stofns CMC15 næst við lágan hlutþrýsting vetnis og er 3,1 mól H2 á hvert mól af glúkósa. Vetnisframleiðsla stofnsins á grasi, formeðhöndluðu með 0,50% sýru og ensímum, mælist 4.83 mól H2/g grass. Helsti galli stofnsins er sá að hann virðist þola illa lækkun á sýrustigi samfara ediksýruframleiðslu sem leiðir til þess að hann brýtur eingöngu niður hluta hvarfefnanna. Helsta leiðin til að komast hjá þeim vanda væri að vera með stofninn í sírækt þar sem stöðugu kjörsýrustigi stofnsins er viðhaldið.
    Lykilorð: Thermoanaerobacter, hitakær, etanól, vetni, flókinn lífmassi,

Comments
is

Verkefnið er lokað til 30.6.2014.

Issued Date
26/06/2012


Artifacts
Name[Sortable]Size[Sortable]Visibility[Sortable]Description[Sortable]Format
FINAL VERSION_23_M... .pdf2.05MBOpen Complete Text PDF View/Open