Luận án Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ xử lý rong lục Việt Nam và lên men ethanol góp phần phát triển cồn nhiên liệu

Tên luận án:

“Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ xử lý rong lục Việt Nam và lên men ethanol góp phần phát triển cồn nhiên liệu”

Ngành:

Không được nêu rõ trong văn bản.

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Tài liệu này tập trung giải quyết nhu cầu năng lượng toàn cầu ngày càng tăng và sự cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch bằng cách nghiên cứu sản xuất bioethanol từ các nguồn tài nguyên tái tạo. Ethanol được xác định là nhiên liệu sinh học phổ biến nhất, và nghiên cứu này đặc biệt chú trọng đến tiềm năng của rong biển (rong lục) tại Việt Nam. Rong lục được đánh giá là nguồn nguyên liệu phù hợp với sản lượng tự nhiên lớn, chu kỳ sinh trưởng ngắn, chi phí thấp, và khả năng tạo ra sinh khối lớn. Đặc biệt, hàm lượng carbohydrate cao (40 - 79,4%) cùng hàm lượng lignin thấp giúp rong lục dễ dàng thủy phân và lên men với hiệu suất cao (70-90%).

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng một công nghệ hoàn chỉnh cho quá trình lên men ethanol nhiên liệu từ sinh khối rong lục. Nghiên cứu đã tiến hành lựa chọn các loài rong lục thích hợp, phát triển giải pháp công nghệ xử lý sơ bộ và thủy phân, cũng như tối ưu hóa quá trình lên men ethanol. Các kết quả nghiên cứu đã xác định được 15 loài rong lục tiềm năng tại Việt Nam, thuộc các chi Chaetomorpha, Cladophora, Ulva, Enteromorpha. Trong đó, hai loài Chaetomorpha linum và Cladophora socialis đã được nuôi trồng thành công và phân tích thành phần hóa học, cho thấy hàm lượng carbohydrate cao (68-70% trọng lượng khô).

Nghiên cứu đã tối ưu hóa cả quá trình thủy phân bằng axit và bằng enzyme cho Chaetomorpha linum. Đối với thủy phân bằng axit, điều kiện tối ưu là tỷ lệ rong 100g/l, nồng độ axit sunfuric 3,3%v/v, thời gian 54 phút, nhiệt độ 123°C, thu được 53 g/l đường dịch thủy phân. Đối với thủy phân bằng enzyme (Viscozyme L), sau tiền xử lý bằng axit 0,3%v/v, quá trình thủy phân diễn ra tối ưu ở 42,5U/g enzyme, 33 giờ, 50°C, pH 5,2, thu được 50 g/l đường dịch thủy phân. Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân bằng axit và enzyme với nấm men Red Ethanol cũng được tối ưu, đạt hiệu suất lần lượt là 182 g ethanol/kg rong khô và 144 g ethanol/kg rong khô. Ngoài ra, nghiên cứu cũng khảo sát bước đầu quá trình đường hóa và lên men đồng thời (SSF), cho thấy tiềm năng sản xuất 134 g ethanol/kg rong khô. Những kết quả này góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và gia tăng lợi ích kinh tế cho người dân ven biển.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • Mục tiêu
  • Nội dung nghiên cứu
  • Những đóng góp mới của luận án
  • Bố cục của luận án
    • Mở đầu (2 trang)
    • Tổng quan tài liệu (27 trang)
    • Vật liệu và phương pháp nghiên cứu (21 trang)
    • Kết quả và thảo luận (54 trang với 46 bảng và 20 hình)
    • Kết luận và kiến nghị (2 trang)
    • Danh mục các công trình đã công bố (1 trang)
    • Tài liệu tham khảo (8 trang với 23 tài liệu tiếng Việt và 77 tài liệu tiếng Anh)

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

  • 1.1 Rong biển
    • 1.1 Rong biển: giới thiệu rong biển, miêu tả ba ngành rong đỏ, lục, nâu và đặc điểm nhận biết của chúng.
    • 1.2 Thành phần hóa học của các loại rong biển: Miêu tả thành phần hóa học và các dạng polysaccharid và monosacharid có trong ba ngành rong đỏ, lục, nâu.
    • 1.3 Rong lục: miêu tả cấu tạo hình thái, đặc điểm tế bào và cơ chế sinh sản.
  • 1.2 Công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển và sinh khối khác
    • 1.2.1 Tiềm năng rong biển sản xuất ethanol
    • 1.2.1 Quá trình xử lý sơ bộ nguyên liệu rong biển.
    • 1.2.3 Quá trình thủy phân rong biển
    • 1.2.4 Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong biển
  • 1.3 Tình hình sản xuất ethanol từ nguyên liệu rong biển trên thế giới và Việt Nam
    • 1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất ethanol từ nguyên liệu rong biển trên thế giới
    • 1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất ethanol từ nguyên liệu rong biển ở Việt Nam

• CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1 Vật liệu
  • 2.2 Các phương pháp phân tích, toán học và tính hiệu suất, thống kê
  • 2.3 Khảo sát nguồn sinh khối
  • 2.4 Nghiên cứu quá trình thủy phân từ rong lục
  • 2.5 Nghiên cứu quá trình lên men
  • 2.6 Khảo sát quá trình đường hóa và lên men đồng thời (SSF) của dịch rong lục sau tiền xử lý

• Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1 Lựa chọn rong lục và thành phần hóa học rong lục Việt Nam
    • 3.1.1 Lựa chọn các loài rong lục ở Việt Nam
    • 3.1.2 Thành phần hóa học của các loài rong được chọn
    • 3.1.3 Nghiên cứu biến động thành phần hóa học của rong lục Chaetomorpha linum, Cladophora socialis theo chu kỳ sống
      • 3.1.3.1 Nghiên cứu khảo sát biến động sinh lượng rong lục
      • 3.1.3.2 Khảo sát biến động thành phần hóa học của Ch. linum, Cl.socialis theo chu kỳ sống
    • 3.1.4 Thành phần các loại đường của rong Chaetomorpha linum và Cladophora socialis
  • 3.2 Nghiên cứu quá trình thủy phân rong Chaetomorpha linum
    • 3.2.1 Nghiên cứu xử lý nguyên liệu rong Ch.linum trước thủy phân
      • 3.2.1.1 Nghiên cứu xử lý muối NaCl trong rong đến quá trình thủy phân
      • 3.2.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước rong đến quá trình thủy phân
    • 3.2.2 Nghiên cứu quá trình thủy phân rong lục bằng axit.
      • 3.2.2.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng quá trình thủy phân rong lục bằng axit
      • 3.2.2.2 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân rong lục bằng axit để thu nhận dịch thủy phân có hàm lượng đường cao
      • 3.2.2.3 Thành phần dịch thủy phân rong lục bằng axit
    • 3.2.3 Nghiên cứu quá trình thủy phân rong lục bằng chế phẩm enzyme
      • 3.2.3.1 Nghiên cứu điều kiện tiền xử lý rong lục trước khi thủy phân bằng enzyme
      • 3.2.3.2 Lựa chọn chế phẩm enzyme cho quá trình thủy phân rong lục
      • 3.2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân rong lục bởi chế phẩm enzyme Vis.
      • 3.2.3.4 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân rong lục bằng enzyme để thu nhận dịch có hàm lượng đường cao
      • 3.2.3.5 Thành phần dịch thủy phân rong Ch.linum bằng enzyme
      • 3.2.3.6 So sánh thủy phân bằng axit, chế phẩm Viscoenzym L
  • 3.3 Nghiên cứu quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Ch. linum
    • 3.3.1 Tuyển chọn nấm men từ dịch thủy phân rong Ch.linum bằng axit
    • 3.3.2 Tuyển chọn nấm men từ dịch thủy phân rong Ch.linum bằng chế phẩm enzyme
    • 3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men của dịch thủy phân bằng axit và enzyme bởi chế phẩm nấm men Red ethanol
      • 3.3.3.1 Ảnh hưởng của nito đến quá trình lên men
      • 3.3.3.2 Ảnh hưởng pH đến quá trình lên men
      • 3.3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình lên men
      • 3.3.3.4 Động thái quá trình lên men
    • 3.3.4 Tối ưu hóa điều kiện lên men dịch thủy phân rong Ch.linum bằng axit bởi chế phẩm nấm men Red ethanol
      • 3.3.4.1 Kết quả chuyển hóa đường của dịch thủy phân rong lục bằng axit thành ethanol của chế phẩm nấm men Red Ethanol
      • 3.3.4.2 Kết quả chuyển hóa đường của dịch thủy phân rong lục bằng enzyme thành ethanol bởi chế phẩm nấm men Red Ethanol
      • 3.3.4.3 Hiệu suất của quá trình lên men từ dịch thủy phân rong Ch. linum
  • 3.4 Khảo sát quá trình đường hóa và lên men đồng thời (SSF) dịch rong lục sau tiền xử lý

• 4.1 KẾT LUẬN

• 4.2 Kiến Nghị