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/1946/15820

Titill: 
  • Titill er á ensku Ethanol and hydrogen production from lignocellulosic biomass with thermophilic bacteria
  • Etanól- og vetnisframleiðsla úr flóknum lífmassa með hitakærum bakteríum
Námsstig: 
  • Meistara
Leiðbeinandi: 
Útdráttur: 
  • Rannsókn þessi var tvíþætt. Í fyrsta lagi var skrifuð yfirlitsgrein um etanól- og vetnisframleiðslu úr sykrum og flóknum lífmassa með hitakærum bakteríum. Öflugustu vetnisframleiðandi bakteríur eru aðallega innan tveggja ættkvísla, Thermotoga og Caldicellulosiruptor. Ástæðu þess má rekja til þess að tegundir innan þeirra ættkvísla lifa við mjög hátt hitastig sem gerir það að verkum að hærri nýtni vetnis fæst vegna orkufræðilegra ástæðna. Þær bakteríur sem framleiða hinsvegar mest etanól koma frá ættkvíslunum Thermoanaerobacter, Thermoanaerobacterium og Clostridium. Í ljós hefur komið að þar eru mun fleiri þættir en hitastig sem hafa áhrif á etanólframleiðslu og má þá helst nefna hlutfall gass og vökva í ræktun og upphafsstyrk sykra. Hægt er að stýra þessum umhverfisþáttum til að hámarka etanólframleiðslu stofnanna.
    Í öðru lagi voru gerðar tilraunir á sjö stofnum hitakærra baktería sem voru einangraðar úr íslenskum hverum með megin áherslu á etanólframleiðslu úr mismunandi hýdrólýsötum sem gerð voru úr flóknum lífmassa. Niðurstöður raðgreininga leiddu í ljós að fjórir stofnar tilheyra ættkvísl Thermoanaerobacterium, tveir tilheyra Thermoanaerobacter og einn Paenibacillus. Vaxtartilraunir leiddu í ljós skýran mun á kjörvaxtarhitastigi á milli ættkvísla. Etanólþol allra stofnanna var kannað og sýndu niðurstöður lágt þol (MIC = 1.6% v/v) hjá Thermoanaerobacter en mun hærra (MIC = 3.2% v/v) fyrir Thermoanaerobacterium og Paenibacillus stofnana. Sex af sjö stofnum voru með etanól nýtni á milli 1.0 til 1.5 mól-EtOH mól-l glúkósa og 0.4 til 1.3 mól-EtOH mól-l xýlósa en einn stofn framleiddi mun minna etanól. Besta nýtnin var hjá stofni AK17 á glúkósa, eða 1.5 mól-EtOH/ mól glúkósa. Vöxtur var einnig athugaður í 0.75% (w/v) “hýdrólýsötum” sem voru gerð úr sellulósa (Whatman pappír), ólituðum pappír, lituðum pappír, glanspappír, viðarsagi og vallarfoxgrasi (Phleum pratense). Flestir stofnarnir gáfu ágæta etanólframleiðslu. Stofn AK17 framleiddi 43.4 mM etanól úr selluósa, 21.2 mM úr vallarfoxgrasi, á milli 14.4 og 23.3 mM úr hinum þremur gerðum af pappír og 3.2 mM úr viðarsaginu. Aðrir stofnar framleiddu minna af etanóli en framleiðslan var í réttu hlutfalli við etanólframleiðslu þeirra á glúkósa og xýlósa. Aðrar afurðir úr hýdrólýsötum voru ediksýra og vetni líkt og á einsykrum.

  • Útdráttur er á ensku

    This investigation was twofold. Firstly, an overview article about ethanol and hydrogen production from sugars and lignocellulosic biomass with thermophilic bacteria was written and published. The main findings were that the most efficient hydrogen producing bacteria belong to two genera, Thermotoga and Caldicellulosiruptor. The reason for such high yields is that these bacteria grow at very high temperature which makes hydrogen production thermodynamically favourable. The best ethanol producing bacteria however belong to Thermoanaerobacter, Thermoanaerobacterium and Clostridium. Other environmental factors besides from temperature affect ethanol yields. The ratio of gas and liquid and initial substrate concentration are the most critical factors which can be controlled to mamixmize ethanol production.
    Secondly, experiments on seven strains of thermophilic bacteria isolated from Icelandic hot springs were performed with the main focus on ethanol production from different lignocellulosic hydrolysates. Phylogenetic studies revealed that four of the strains belong to the genus Thermoanaerobacterium, two belong to Thermoanaerobacter and on to Paenibacillus. Physiological experiments showed a distinct difference in temperature optima between genera. Ethanol tolerance was low (MIC = 1.6% v/v) for Thermoanaerobacter to moderatly high (MIC = 3.2% v/v) for Thermoanaerobacterium and Paenibacillus. Six of seven strains showed ethanol yields between 1.0 and 1.5 mol-EtOH mol-l glucose and 0.4 to 1.3 mol- EtOH mol-l xylose, but one strain produced significantly less than the others. AK17 gave the best yields on glucose (1.5 mol-EtOH mol-1 glucose). Growth on 0.75 % (w/v) hydrolysates made from cellulose (Whatman paper), non inked paper, inked paper, glossy paper, sawdust and grass (Phleum pratense) resulted in good ethanol production yields for most of the strains. Strain AK17 produced 43.4 mM of ethanol from cellulose, 21.2 mM from grass, between 14.4 to 23.3 mM from the three types of paper hydrolysates and 3.2 mM from sawdust. Other strains produced less ethanol from biomass hydrolysates but its production was in correlation to lower ethanol production yields from monosugars fermentation.

Samþykkt: 
  • 24.6.2013
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/15820


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
MáneySveinsdóttir_meistararitgerð2012.pdf4,22 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna