Derin Ötektik Çözgen İle Ön-İşlemin Biyoetanol Üretimi İçin Optimizasyon

Abstract

Derin Ötektik Çözgen İle Ön-İşlemin Biyoetanol Üretimi İçin Optimizasyonu Bu çalışmada; mikrodalga destekli derin ötektik çözgen (MW-DES) ön işleminin buğday samanının yapısı, enzimatik hidrolizi sırasında elde edilen şeker verimi ve fermentasyonu ile üretilen etanol verimi üzerine etkinliği araştırılmıştır. Örnekler, farklı mol oranlarında (1:2, 1:3, 1:4) kolin klorür:formik asit ile değişen mikrodalga güçlerinde (270, 360, 450 W) ve işlem sürelerinde (2, 5, 8 dakika) ön işleme tabi tutulmuştur. MW-DES işleminin lignoselülozik yapı üzerinde önemli düzeyde etkili olduğu belirlenmiştir. Ayrıca bu etkiler, XRD ve SEM analizleri ile de desteklenmiştir. MW-DES ön işleminin biyokütle bileşenlerinden en fazla ksilan üzerinde etkili olduğu tespit edilmiştir. Mikrodalga gücünün yüksek ve ön işlem süresinin uzun olduğu koşullarda, ksilanın yaklaşık %90’ının sıvı fazda çözülebildiği tespit edilmiştir. Ksilan ve ligninin yapıdan ön işlem ile uzaklaştırılması, buğday samanının enzimatik olarak kolaylıkla hidrolize ve fermente edilebilmesini sağlamıştır. Ön işlem sonrası gerçekleştirilen enzimatik hidroliz ile glikoz ve ksiloz verimi sırasıyla, %99 ve 85 olarak bulunmuştur. Bunun yanı sıra, glikoz verimi ve ön işlem sırasında uzaklaştırılan ksilan miktarı arasında doğrusal bir korelasyon gözlenmiştir. Mikrodalga ön işlem koşullarının (1:3 mol oranı, 360 W ve 8 dakika) maksimum toplam şeker miktarı (619 mg/g işlenmiş buğday salınımı) geleneksel derin ötektik çözgen ön işleminin 2 katı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, Esherichia coli KO11 ile gerçekleştirilen fermantasyon denemelerinde teorik etanol verimi %81.5 olarak bulunmuştur.