is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskólinn á Akureyri > Viðskipta- og raunvísindasvið > Meistaraprófsritgerðir >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: https://hdl.handle.net/1946/15796

Titill: 
  • Titill er á ensku Biofuel production from lignocellulosic biomass by thermophilic bacteria
Námsstig: 
  • Meistara
Leiðbeinandi: 
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    This investigation was on the production of ethanol and hydrogen by thermophilic bacteria in batch cultures. Two strains were selected for study of ethanol, strains J1 and J2, and two for hydrogen production, strains J3 and J4. Strains J1 and J4 belong to the genus Thermoanaerobacter and are highly thermophilic. Strain J1 is highly ethano logenic, tolerates high substrate loadings , and is not affected by different partial pressure of hydrogen or the presence of hydrogen scavenging systems in batch cultures. It produces 1.7 mol ethanol per mol glucose. Maximum production from various types of hydrolysates was 6.82 mM per g of Whatman paper. Both
    strains were extremely heat tolerant and possess a broad substrate spectrum.
    J1 tolerated ethanol concentrations up to 4.2% and J4 up to 3.4%. Strain J4 is a good hydrogen producer but is highly sensitive to moderate substrate loadings, and produces mostly acetate and hydrogen from various carbohydrates. Under high pH2 the strain became ethanolgenic. The strain
    produced maximally almost 2.5 mol hydrogen per mol glucose and 20.5 mmol/L on alkali pretreated straw.
    The other two strains were moderate thermophiles and belong to Paenibacillus (J2) and Clostridium (J3) and were good ethanol and hydrogen producers, respectively. They both possess a broad substrate spectrum. Strain J2 produced 1.5 mol ethanol per mol glucose and 23.6 mM on unpretreated Whatman paper, but the highest yields on complex biomass was 14.6 mM on acid pretreated grass. J2 tolerated 3.4% ethanol concentration. The Clostridium strain J3 shows a classical acetate and butyrate fermentation pattern. Due to problems cultivating this strain, it was not possible to conduct all experiments on this strain. Both strains are sensitive to high substrate
    loadings. Both strains J1 and J4 were subjected to detailed experiment on grass hydrolysates with different hydrolysate concentrations and different L/G ratios. Strain J1 degraded almost all sugars pre sent in the hydrolysates and was not inhibited by neither increased hydrolysate loadings nor different partial pressure of hydrogen. Strain J4 was, however, severely inhibited by both factors.

  • Rannsóknin gekk út á framleiðslu etanóls og vetnis með hitakærum bakteríum í lokuðum ræktum. Tveir stofnar voru valdið með tilliti til etanólframleiðslu, stofnar J1 og J4, og tveir með tilliti til vetnisframleiðslu, stofnar J3 og J4.
    Stofnar J1 og J4 tilheyra ætthvíslinni Thermoanaerobacter og teljast báðir hitakærir. Stofn J1 er mjög góður etanólframleiðandi, þolir háa upphafsstyrki hvarfefna og er hvorki viðkvæmur fyrir mismunandi hlutþrýsting vetnis eða utanaðkomandi rafeindaþegum. Hann framleiðir 1.7 mól af etanóli á hvert mól glúkósa. Hæsta framleiðsla stofnsins á hýdrólýsötum reyndist vera 6.82 mM etanól á gramm af Whatman pappír. Báðir stofnarnir reyndust sérlega hitaþolnir og gátu brotið niður fjölbreytt úrval hvarfefna. J1 gat vaxið í viðurvist 4.2% etanólstyrks, en J4 þoldi 3. 4%. Stofn J4 er góður vetnisframleiðandi en er aftur á móti viðkvæmur gagnvart
    háum upphafsstyrk hvarfefna. Lokaafurðir stofnsins eru aðallega ediksýra og vetni. Stofninn hneigist til etanólframleiðslu við háan hlutþrýsting vetnis. Stofninn framleiddi að hámarki tæplega 2. 5 mól af vetni á mól af glúkósa og 20.5 mmol/L á hálmi formeðhöndluðum með basa. Hinir tveir stofnarnir eru miðlungshitakærir og tilheyra annars vegar ættkvíslinni Paenibacillus (J2) og hins vegar Clostridium (J3). J2 er góður etanólframleiðandi en J3 góður vetnisframleiðandi. Báðir stofnarnir geta brotið niður fjölbreytt úrval hvarfefna. Stofn J2 framleiddi 1,5 mól af etanóli á mól glúkósa og 23.6 mM á óformeðhöndluðum Whatman pappír, en mesta framleiðslan á flóknum lífmassa var 14.6 mM á sýruformeðhöndluðu grasi. J2 gat vaxið við 3.4% etanólstyrk. Stofn J3 notast við hefðbundið
    ediksýru/smjörsýru gerjunarmynstur. Ekki reyndist mögulegt að nota stofninn við allar tilraunir rannsóknarinnar sökum erfiðleika við uppræktun hans. Bæði J2 og J3 eru viðkvæmir fyrir háum upphafsstyrk hvarfefna. Stofnar J1 og J4 voru notaðir í ítarlegri hýdrólýsattilraun á vallarfoxgrasi þar sem áhrif bæði mismunandi upphafsstyrks hvarfefna sem og mismunandi hlutþrýstings vetnis voru rannsökuð. Stofn J1 braut niður svo
    gott sem allar sykrurnar í hýdrólýsatinu og varð hvorki fyrir h indrun vegna hás upphafsstyrks hvarfefna né hás hlutþrýstings vetnis. Stofn J4 varð aftur á móti fyrir hindrun af báðum þessum þáttum.

Samþykkt: 
  • 18.6.2013
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/15796


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Meistararitgerð í líftækni - Jan Eric Jessen - 14.06.13.pdf2.82 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna