Spelling suggestions: "subject:"enzymatic pretreatment"" "subject:"nzymatic pretreatment""
1 |
Avaliação do potencial metanogênico de gorduras do leite hidrolisadas / Evaluation of methanogenic potential of hydrolysed milk fatDomingues, Renata de Fátima 16 October 2014 (has links)
Lipídeos contidos em resíduos de laticínios além de representarem uma perda industrial importante, interferem negativamente nos sistemas de tratamento de efluentes inibindo a atividade microbiana do consórcio (Mendes, 2005). O objetivo do presente trabalho foi estudar a degradação anaeróbia de gorduras do leite hidrolisadas com duas enzimas: lipase comercial de Candida rugosa (éster-inespecífica), e preparado enzimático de Geotrichum candidum (lipase éster-específica). Determinaram-se condições ótimas de hidrólise de gorduras do leite no tocante a tempo e temperatura de processo. Após esta etapa, determinou-se a produção metanogênica advinda da estabilização de esterco bovino combinado com gorduras de laticínios hidrolisadas e in natura. As condições ótimas de ação de lipase comercial de C. rugosa em gorduras do leite foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 6,5. As condições ótimas de ação de preparado enzimático de G. candidum foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 7,5. Os tempos de processo hidrolítico para a produção máxima de ácidos graxos foram de 8 horas e 16 horas quando se utilizaram preparado enzimático de G. candidum e solução de lipase comercial de C. rugosa respectivamente. As velocidades de processo, bem como os valores de biodegradabilidade anaeróbia, produção metanogênica específica e coeficiente de conversão (Yp/s) indicaram ser muito mais eficiente a utilização lipase de C. rugosa na hidrólise das gorduras do leite, quando o objetivo do processo é a produção de biogás. Além disso, o preparado enzimático de G. candidum ocasionou inibição da atividade metanogênica acetoclástica. Quando se realizou um estudo variando-se a concentração de gordura no tratamento enzimático, obteve-se a maior produção de ácido oléico quando se utilizaram 42 gramas de gordura por grama de enzima. Por outro lado, o melhor fator de conversão entre produto e substrato foi verificado quando a relação entre a massa de gordura e a massa de enzima foi igual a 6g/g. / Lipids in dairy waste as well as representing an important industrial loss, interfere negatively in wastewater treatment systems by inhibiting microbial activity of the consortium. The aim of this work was to study the anaerobic degradation of hydrolyzed milk fats using two enzymes: lipase from Candida rugosa, which is an ester unspecific enzyme; and other specific lipase obtained from Geotrichum candidum. Optimal conditions for hydrolysis of milk fat regarding pH, time and temperature were determined. After that, the methanogenic production from the stabilization of cattle manure combined with fats (hydrolyzed and in nature) was evaluated. The optimum conditions for the action of commercial C. rugosa lipase were obtained at 40ºC and pH 6.5. The optimum conditions for the action of G. candidum preparation were obtained at 40ºC and pH 7.5. Maximum product concentrations were obtained within 8 hours and 16 hours when preparation of G. candidum and C. rugosa lipase were used, respectively. The initial methanogenic production rate, the values of anaerobic biodegradation, the specific methanogenic production and the methane yield as well, showed that the use of C. rugosa lipase in the hydrolysis of fats is more efficient when the goal of the process is the production of biogas. The use of the enzymatic preparation of G. candidum did not cause any benefits, and in addition, caused bigger inhibition of acetoclastic methanogenic activity. When the initial concentration of substrate was varied for the enzymatic treatment, it was possible to verify higher oleic acid accumulated production when 42 grams of fat where used per gram of enzyme. On the other hand, the higher conversion factor between product and substrate was obtained when the relation between the mass of fat and the mass of enzyme was 6g/g.
|
2 |
Tratamento enzimático e produção de biogás por resíduos sólidos de curtumeKipper, Eduardo January 2013 (has links)
O processo produtivo do couro leva à geração de resíduos sólidos que, por não possuírem boas características de utilização, acabam sendo dispostos em Aterros de Resíduos Industriais Perigosos (ARIP). Por ação microbiológica são degradados lentamente e produzem chorume e biogás (CH4 e CO2), o que pode se prolongar por muitos anos e há necessidade de monitoramento contínuo. Estes resíduos sólidos são em sua maioria farelo de couro wet-blue, um resíduo cromado originário da operação de rebaixamento para padronização e ajuste da espessura de couros, além dos lodos cromados provenientes das estações de tratamento de efluentes dos curtumes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de biogás por resíduos de curtume (farelo de rebaixamento e lodo biológico de ETE de curtume), o efeito do tratamento enzimático do farelo de rebaixamento para acelerar sua decomposição e aumentar a produção de biogás e, realizar um levantamento das condições (construção e operação) de ARIPs localizados nas proximidades de Porto Alegre. Os estudos sobre produção de biogás foram avaliados através da realização de experimentos em biorreatores de bacada, utilizando colágeno, farelo de couro wet-blue e lodo com cromo do tratamento biológico de ETE de curtume (inóculo). A avaliação do volume de biogás gerado foi realizada com a utilização de um frasco tipo Mariotte. A composição de metano, dióxido de carbono, oxigênio e nitrogênio foi determinada através de cromatografia gasosa. Os materiais utilizados foram caracterizados quanto ao seu teor de umidade, cinzas, cromo e nitrogênio, e os materiais após o experimento finalizado foram filtrados e caracterizados em relação à massa residual, teor de cromo e nitrogênio. Na primeira série de experimentos foi realizado o prétratamento enzimático térmico para hidrólise do colágeno e resultou em um aumento de 78,3% na produção de biogás e de 76,5% de metano em relação ao colágeno não tratado, porém, a enzima ativa em contato com o inóculo retardou o início da geração de biogás em no mínimo 14 dias. Assim, a inativação da enzima após o tratamento de hidrólise, através de um choque térmico, foi aplicada nos seguintes experimentos utilizando farelo do rebaixamento de couro wet-blue como substrato, resultando para o pré-tratamento enzimático térmico um aumento de 58% na produção de biogás e de 62,4% na produção de metano em relação ao farelo não tratado. Na terceira série de experimentos utilizando somente lodo, foi observado que conforme a quantidade de lodo utilizado é aumentada, o volume de biogás produzido também aumenta. A avaliação do levantamento dos ARIPs foi realizada através da elaboração e aplicação de um questionário com 23 perguntas, a pesquisa mostrou que todos estão em conformidade com a norma brasileira ABNT NBR 10.157/87, que o tipo de resíduo disposto afeta diretamento a produção de chorume e, que tem havido redução da disposição de resíduos de couro wet-blue. / The leather production process leads to generation of solid waste that by not having good characteristics for use, end up disposed of in Hazardous Industrial Waste Landfills (HIWLs). Through microbiological action it’s slowly degraded and produce leachate and biogas (CH4 and CO2), which can last several years and requires continuous monitoring. These solid wastes are mostly wet-blue leather shaving, a chromed waste from the operation of standardizing and to adjust the thickness of the leather, besides the chromed sludge from the effluent treatment system of tanneries. The aim of this study was to evaluate the production of biogas by tannery waste (wet-blue leather shavings and biological sludge from tannery’s WWTP), the effect of enzymatic treatment of the wet-blue leather shavings to accelerate its decomposition and increase biogas production, and conduct the survey about conditions (construction and operational) of HIWLs located near Porto Alegre. Studies on biogas production were evaluated by conducting experiments on bench top bioreactors using collagen, wet-blue leather shavings, chromed sludge from biological treatment of tannery’s WWTP and inoculum. The evaluation of the volume of biogas produced was performed using a Mariotte flask type. The composition of methane, carbon dioxide, nitrogen and oxygen was determined by gas chromatography. The materials used were characterized regarding its moisturet, ash, chromium and nitrogen content, and the materials of the finished experiment were filtered and characterized in relation to the residual mass, chromium and nitrogen content. The first series of experiments carried out the thermal enzymatic pretreatment for hydrolysis of collagen and resulted in a 78.3% increase in biogas production and 76.5% of methane compared to untreated collagen, however, the active enzyme in contact with the inoculum delayed the beginning of biogas generation at least 14 days. Thus, inactivation of the enzyme after hydrolisis treatment, by a heat shock, was applied in the following experiments using wet-blue leather shavings as the substrate, resulting for the thermal enzymatic pretreatment an increase of 58% in the production of biogas and 62.4% in the production of methane compared to untreated leather. In the third series of experiments using only sludge it was observed that as the amount of sludge used increased, the volume of biogas also increased. The evaluation of HIWLs survey was conducted through the development and application of a questionnaire with 23 questions, the survey showed that all are in accordance with the Brazilian standard ABNT NBR 10.157/87, the type of waste disposed directly affects leachate production and there has been a large reduction of disposal of wet-blue leather wastes.
|
3 |
Tratamento enzimático e produção de biogás por resíduos sólidos de curtumeKipper, Eduardo January 2013 (has links)
O processo produtivo do couro leva à geração de resíduos sólidos que, por não possuírem boas características de utilização, acabam sendo dispostos em Aterros de Resíduos Industriais Perigosos (ARIP). Por ação microbiológica são degradados lentamente e produzem chorume e biogás (CH4 e CO2), o que pode se prolongar por muitos anos e há necessidade de monitoramento contínuo. Estes resíduos sólidos são em sua maioria farelo de couro wet-blue, um resíduo cromado originário da operação de rebaixamento para padronização e ajuste da espessura de couros, além dos lodos cromados provenientes das estações de tratamento de efluentes dos curtumes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de biogás por resíduos de curtume (farelo de rebaixamento e lodo biológico de ETE de curtume), o efeito do tratamento enzimático do farelo de rebaixamento para acelerar sua decomposição e aumentar a produção de biogás e, realizar um levantamento das condições (construção e operação) de ARIPs localizados nas proximidades de Porto Alegre. Os estudos sobre produção de biogás foram avaliados através da realização de experimentos em biorreatores de bacada, utilizando colágeno, farelo de couro wet-blue e lodo com cromo do tratamento biológico de ETE de curtume (inóculo). A avaliação do volume de biogás gerado foi realizada com a utilização de um frasco tipo Mariotte. A composição de metano, dióxido de carbono, oxigênio e nitrogênio foi determinada através de cromatografia gasosa. Os materiais utilizados foram caracterizados quanto ao seu teor de umidade, cinzas, cromo e nitrogênio, e os materiais após o experimento finalizado foram filtrados e caracterizados em relação à massa residual, teor de cromo e nitrogênio. Na primeira série de experimentos foi realizado o prétratamento enzimático térmico para hidrólise do colágeno e resultou em um aumento de 78,3% na produção de biogás e de 76,5% de metano em relação ao colágeno não tratado, porém, a enzima ativa em contato com o inóculo retardou o início da geração de biogás em no mínimo 14 dias. Assim, a inativação da enzima após o tratamento de hidrólise, através de um choque térmico, foi aplicada nos seguintes experimentos utilizando farelo do rebaixamento de couro wet-blue como substrato, resultando para o pré-tratamento enzimático térmico um aumento de 58% na produção de biogás e de 62,4% na produção de metano em relação ao farelo não tratado. Na terceira série de experimentos utilizando somente lodo, foi observado que conforme a quantidade de lodo utilizado é aumentada, o volume de biogás produzido também aumenta. A avaliação do levantamento dos ARIPs foi realizada através da elaboração e aplicação de um questionário com 23 perguntas, a pesquisa mostrou que todos estão em conformidade com a norma brasileira ABNT NBR 10.157/87, que o tipo de resíduo disposto afeta diretamento a produção de chorume e, que tem havido redução da disposição de resíduos de couro wet-blue. / The leather production process leads to generation of solid waste that by not having good characteristics for use, end up disposed of in Hazardous Industrial Waste Landfills (HIWLs). Through microbiological action it’s slowly degraded and produce leachate and biogas (CH4 and CO2), which can last several years and requires continuous monitoring. These solid wastes are mostly wet-blue leather shaving, a chromed waste from the operation of standardizing and to adjust the thickness of the leather, besides the chromed sludge from the effluent treatment system of tanneries. The aim of this study was to evaluate the production of biogas by tannery waste (wet-blue leather shavings and biological sludge from tannery’s WWTP), the effect of enzymatic treatment of the wet-blue leather shavings to accelerate its decomposition and increase biogas production, and conduct the survey about conditions (construction and operational) of HIWLs located near Porto Alegre. Studies on biogas production were evaluated by conducting experiments on bench top bioreactors using collagen, wet-blue leather shavings, chromed sludge from biological treatment of tannery’s WWTP and inoculum. The evaluation of the volume of biogas produced was performed using a Mariotte flask type. The composition of methane, carbon dioxide, nitrogen and oxygen was determined by gas chromatography. The materials used were characterized regarding its moisturet, ash, chromium and nitrogen content, and the materials of the finished experiment were filtered and characterized in relation to the residual mass, chromium and nitrogen content. The first series of experiments carried out the thermal enzymatic pretreatment for hydrolysis of collagen and resulted in a 78.3% increase in biogas production and 76.5% of methane compared to untreated collagen, however, the active enzyme in contact with the inoculum delayed the beginning of biogas generation at least 14 days. Thus, inactivation of the enzyme after hydrolisis treatment, by a heat shock, was applied in the following experiments using wet-blue leather shavings as the substrate, resulting for the thermal enzymatic pretreatment an increase of 58% in the production of biogas and 62.4% in the production of methane compared to untreated leather. In the third series of experiments using only sludge it was observed that as the amount of sludge used increased, the volume of biogas also increased. The evaluation of HIWLs survey was conducted through the development and application of a questionnaire with 23 questions, the survey showed that all are in accordance with the Brazilian standard ABNT NBR 10.157/87, the type of waste disposed directly affects leachate production and there has been a large reduction of disposal of wet-blue leather wastes.
|
4 |
Tratamento enzimático e produção de biogás por resíduos sólidos de curtumeKipper, Eduardo January 2013 (has links)
O processo produtivo do couro leva à geração de resíduos sólidos que, por não possuírem boas características de utilização, acabam sendo dispostos em Aterros de Resíduos Industriais Perigosos (ARIP). Por ação microbiológica são degradados lentamente e produzem chorume e biogás (CH4 e CO2), o que pode se prolongar por muitos anos e há necessidade de monitoramento contínuo. Estes resíduos sólidos são em sua maioria farelo de couro wet-blue, um resíduo cromado originário da operação de rebaixamento para padronização e ajuste da espessura de couros, além dos lodos cromados provenientes das estações de tratamento de efluentes dos curtumes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de biogás por resíduos de curtume (farelo de rebaixamento e lodo biológico de ETE de curtume), o efeito do tratamento enzimático do farelo de rebaixamento para acelerar sua decomposição e aumentar a produção de biogás e, realizar um levantamento das condições (construção e operação) de ARIPs localizados nas proximidades de Porto Alegre. Os estudos sobre produção de biogás foram avaliados através da realização de experimentos em biorreatores de bacada, utilizando colágeno, farelo de couro wet-blue e lodo com cromo do tratamento biológico de ETE de curtume (inóculo). A avaliação do volume de biogás gerado foi realizada com a utilização de um frasco tipo Mariotte. A composição de metano, dióxido de carbono, oxigênio e nitrogênio foi determinada através de cromatografia gasosa. Os materiais utilizados foram caracterizados quanto ao seu teor de umidade, cinzas, cromo e nitrogênio, e os materiais após o experimento finalizado foram filtrados e caracterizados em relação à massa residual, teor de cromo e nitrogênio. Na primeira série de experimentos foi realizado o prétratamento enzimático térmico para hidrólise do colágeno e resultou em um aumento de 78,3% na produção de biogás e de 76,5% de metano em relação ao colágeno não tratado, porém, a enzima ativa em contato com o inóculo retardou o início da geração de biogás em no mínimo 14 dias. Assim, a inativação da enzima após o tratamento de hidrólise, através de um choque térmico, foi aplicada nos seguintes experimentos utilizando farelo do rebaixamento de couro wet-blue como substrato, resultando para o pré-tratamento enzimático térmico um aumento de 58% na produção de biogás e de 62,4% na produção de metano em relação ao farelo não tratado. Na terceira série de experimentos utilizando somente lodo, foi observado que conforme a quantidade de lodo utilizado é aumentada, o volume de biogás produzido também aumenta. A avaliação do levantamento dos ARIPs foi realizada através da elaboração e aplicação de um questionário com 23 perguntas, a pesquisa mostrou que todos estão em conformidade com a norma brasileira ABNT NBR 10.157/87, que o tipo de resíduo disposto afeta diretamento a produção de chorume e, que tem havido redução da disposição de resíduos de couro wet-blue. / The leather production process leads to generation of solid waste that by not having good characteristics for use, end up disposed of in Hazardous Industrial Waste Landfills (HIWLs). Through microbiological action it’s slowly degraded and produce leachate and biogas (CH4 and CO2), which can last several years and requires continuous monitoring. These solid wastes are mostly wet-blue leather shaving, a chromed waste from the operation of standardizing and to adjust the thickness of the leather, besides the chromed sludge from the effluent treatment system of tanneries. The aim of this study was to evaluate the production of biogas by tannery waste (wet-blue leather shavings and biological sludge from tannery’s WWTP), the effect of enzymatic treatment of the wet-blue leather shavings to accelerate its decomposition and increase biogas production, and conduct the survey about conditions (construction and operational) of HIWLs located near Porto Alegre. Studies on biogas production were evaluated by conducting experiments on bench top bioreactors using collagen, wet-blue leather shavings, chromed sludge from biological treatment of tannery’s WWTP and inoculum. The evaluation of the volume of biogas produced was performed using a Mariotte flask type. The composition of methane, carbon dioxide, nitrogen and oxygen was determined by gas chromatography. The materials used were characterized regarding its moisturet, ash, chromium and nitrogen content, and the materials of the finished experiment were filtered and characterized in relation to the residual mass, chromium and nitrogen content. The first series of experiments carried out the thermal enzymatic pretreatment for hydrolysis of collagen and resulted in a 78.3% increase in biogas production and 76.5% of methane compared to untreated collagen, however, the active enzyme in contact with the inoculum delayed the beginning of biogas generation at least 14 days. Thus, inactivation of the enzyme after hydrolisis treatment, by a heat shock, was applied in the following experiments using wet-blue leather shavings as the substrate, resulting for the thermal enzymatic pretreatment an increase of 58% in the production of biogas and 62.4% in the production of methane compared to untreated leather. In the third series of experiments using only sludge it was observed that as the amount of sludge used increased, the volume of biogas also increased. The evaluation of HIWLs survey was conducted through the development and application of a questionnaire with 23 questions, the survey showed that all are in accordance with the Brazilian standard ABNT NBR 10.157/87, the type of waste disposed directly affects leachate production and there has been a large reduction of disposal of wet-blue leather wastes.
|
5 |
Avaliação do potencial metanogênico de gorduras do leite hidrolisadas / Evaluation of methanogenic potential of hydrolysed milk fatRenata de Fátima Domingues 16 October 2014 (has links)
Lipídeos contidos em resíduos de laticínios além de representarem uma perda industrial importante, interferem negativamente nos sistemas de tratamento de efluentes inibindo a atividade microbiana do consórcio (Mendes, 2005). O objetivo do presente trabalho foi estudar a degradação anaeróbia de gorduras do leite hidrolisadas com duas enzimas: lipase comercial de Candida rugosa (éster-inespecífica), e preparado enzimático de Geotrichum candidum (lipase éster-específica). Determinaram-se condições ótimas de hidrólise de gorduras do leite no tocante a tempo e temperatura de processo. Após esta etapa, determinou-se a produção metanogênica advinda da estabilização de esterco bovino combinado com gorduras de laticínios hidrolisadas e in natura. As condições ótimas de ação de lipase comercial de C. rugosa em gorduras do leite foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 6,5. As condições ótimas de ação de preparado enzimático de G. candidum foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 7,5. Os tempos de processo hidrolítico para a produção máxima de ácidos graxos foram de 8 horas e 16 horas quando se utilizaram preparado enzimático de G. candidum e solução de lipase comercial de C. rugosa respectivamente. As velocidades de processo, bem como os valores de biodegradabilidade anaeróbia, produção metanogênica específica e coeficiente de conversão (Yp/s) indicaram ser muito mais eficiente a utilização lipase de C. rugosa na hidrólise das gorduras do leite, quando o objetivo do processo é a produção de biogás. Além disso, o preparado enzimático de G. candidum ocasionou inibição da atividade metanogênica acetoclástica. Quando se realizou um estudo variando-se a concentração de gordura no tratamento enzimático, obteve-se a maior produção de ácido oléico quando se utilizaram 42 gramas de gordura por grama de enzima. Por outro lado, o melhor fator de conversão entre produto e substrato foi verificado quando a relação entre a massa de gordura e a massa de enzima foi igual a 6g/g. / Lipids in dairy waste as well as representing an important industrial loss, interfere negatively in wastewater treatment systems by inhibiting microbial activity of the consortium. The aim of this work was to study the anaerobic degradation of hydrolyzed milk fats using two enzymes: lipase from Candida rugosa, which is an ester unspecific enzyme; and other specific lipase obtained from Geotrichum candidum. Optimal conditions for hydrolysis of milk fat regarding pH, time and temperature were determined. After that, the methanogenic production from the stabilization of cattle manure combined with fats (hydrolyzed and in nature) was evaluated. The optimum conditions for the action of commercial C. rugosa lipase were obtained at 40ºC and pH 6.5. The optimum conditions for the action of G. candidum preparation were obtained at 40ºC and pH 7.5. Maximum product concentrations were obtained within 8 hours and 16 hours when preparation of G. candidum and C. rugosa lipase were used, respectively. The initial methanogenic production rate, the values of anaerobic biodegradation, the specific methanogenic production and the methane yield as well, showed that the use of C. rugosa lipase in the hydrolysis of fats is more efficient when the goal of the process is the production of biogas. The use of the enzymatic preparation of G. candidum did not cause any benefits, and in addition, caused bigger inhibition of acetoclastic methanogenic activity. When the initial concentration of substrate was varied for the enzymatic treatment, it was possible to verify higher oleic acid accumulated production when 42 grams of fat where used per gram of enzyme. On the other hand, the higher conversion factor between product and substrate was obtained when the relation between the mass of fat and the mass of enzyme was 6g/g.
|
6 |
The Effect of Destoning and Enzymatic Pretreatments on the Biofuel Production from Olive CakeTai, Patrick 01 July 2018 (has links) (PDF)
More than 16,000 tons of olive cake was produced in the United States in 2017. Olive cake is a by-product of olive oil extraction, which has limited animal feed potential, and poses an environmental threat when landfilled due to its high organic load and polyphenol content. This residue has potential for biofuel (bioethanol and biomethane) production because it is rich in polysaccharides such as pectin, hemicellulose, and cellulose. Yet, olive cake contains olive stones that can impede its conversion to biofuel. Therefore, two methods of destoning, centrifugation and screening by horizontal screw press, were first compared. Both methods removed an equal percentage of stones (95%), but centrifugation partitioned the majority (57 – 79%) of digestible solids (olive pulp) with the stones. Then, two strategies were compared to maximize both biomethane and bioethanol production; enzymatic conversion of insoluble to soluble carbohydrates and destoning by screening. After 30 days of anaerobic digestion at 35 °C, both the enzymatically pretreated and the destoned olive cakes produced similar amounts of methane (~295 mL CH4/g VS), 42% more than the control (209.5 mL CH4/g VS). The biogas produced was composed of 60-70% methane. A comparison of biomethane yields with a broad range of agricultural residues demonstrated olive cake’s suitability for biomethane production. The digestate, residue from the anaerobic digestion, have high Kjeldahl nitrogen content (3.6%, db) and low polyphenol concentration (0.02 mg GAE/g), which then qualify it as an ingredient for soil amendment. Ethanol production investigations showed that after 3 days of fermentation at 32 °C, only the destoned and enzymatically pretreated olive cake produced ethanol (1.3 mg/mL). Acetic acid, an inhibitor of ethanol production, was present in all samples broth, suggesting microbial contamination was present.
These results provide evidence that olive cake can be diverted from landfills to be converted into a biofuel. Sustainable pretreatments such as destoning and enzymatic pretreatment increase biomethane yield. The digestate created from the anaerobic digestion of olive cake can be used as a soil amendment, adding further value to olive cake.
|
7 |
Production de bioéthanol à partir de biomasse lignocellulosique en utilisant des enzymes cellulolytiques immobilisées / Bioethanol Production from Lignocellulosic Biomass using Immobilized Cellulolytic EnzymesPeriyasamy, Karthik 19 March 2018 (has links)
L'objectif global de cette étude était de produire du bioéthanol à partir de biomasse lignocellulosique en utilisant des enzymes libres ou immobilisées de type xylanase, cellulase et β-1,3-glucanase. L'isolement de la souche AUKAR04 de Trichoderma citrinoviride a permis de produire par fermentation solide ces trois enzymes à un taux de 55 000, 385 et 695 UI / gd, respectivement. L’activité biochimique des enzymes libres a été caractérisée en faisant varier différents paramètres : pH, température et concentration en cations métalliques, et les paramètres cinétiques correspondants ont été identifiés. Par la suite, les enzymes ont été immobilisées en phase solide, soit sous forme d’agrégats sans support de type (combi-CLEA), soit par association avec des nanoparticules magnétiques bifonctionnalisées (ISN-CLEA). Ces dernières ont fourni de meilleures performances en termes de stabilité thermique, d’activité et d’aptitude à réutilisation après un temps de conservation prolongé. Le substrat végétal utilisé (SCB : bagasse de canne à sucre) a été prétraité chimiquement par cuisson à l'ammoniac, permettant d’éliminer 40% de la lignine initiale tout en préservant 95% de glucane, 65% de xylane et 41% d'arabinane. L’hydrolyse enzymatique du substrat prétraité a permis une conversion de la cellulose en 87% de glucose, et une conversion des hémicelluloses (arabinoxylanes) en 74% de xylose et 64% d'arabinose, chiffres notoirement supérieurs à l'activité des enzymes libres. L'analyse chimique et structurale du substrat a été faite par spectrométrie ATR-FTIR et DRX, et par analyse TGA. L’étude FTIR a prouvé l’efficacité du traitement enzymatique en montrant que les hémicelluloses et la cellulose subissent une dépolymérisation partielle par l’action simultanée des trois enzymes immobilisées dans les ISN-CLEA. L’étude TGA a montré que la stabilité thermique des échantillons prétraités à l'ammoniac puis traités par des enzymes est notoirement améliorée. L’analyse DRX a montré que l'indice de cristallinité du substrat prétraité à l’ammoniac puis traité par l'ISN-CLEA a augmenté de 61,3 ± 1%, par rapport au substrat avant traitement enzymatique. La fermentation par la levure Saccharomyces cerevisiae LGP2Y1 utilisée en monoculture, à partir d’un hydrolysat enzymatique contenant 103,8 g / L de glucose, a produit 42 g / L d'éthanol en 36 h de fermentation. Le rendement métabolique global atteint ainsi environ 79% du rendement théorique. La fermentation en co-culture avec Saccharomyces cerevisiae LGP2Y1 et Candida utilis ATCC 22023 d’un hydrolysat à 107,6 g / L de glucose et 41,5 g / L de xylose a produit 65 g / L d'éthanol en 42 h de fermentation. Ainsi, en co-culture fermentaire, le rendement métabolique global atteint environ 88 % du rendement théorique. / The overall objective of the study was to produce bioethanol from lignocellulosic biomass by using free and immobilized xylanase, cellulase and β-1, 3-glucanase. Specifically, this study was focused on the isolation of Trichoderma citrinoviride strain AUKAR04 and it produces xylanase (55,000 IU/gds), Cellulase (385 IU/gds) and β-1, 3-glucanase (695 IU/gds) in solid state fermentation. Then the free enzymes were biochemically characterized such as effect of pH, temperature and metal ion concentration and kinetics parameters. Then the enzymes were subjected to two types of immobilization using carrier-free co-immobilization (combi-CLEAs) method and immobilized on bifunctionalized magnetic nanoparticles (ISN-CLEAs) with higher thermal stability, extended reusability and good storage stability. Liquid ammonia pretreatment removed 40% lignin from the biomass and retained 95% of glucan, 65% of xylan and 41% of arabinan in sugarcane bagasse (SCB). SCB was enzymatically hydrolyzed and converted to 87% glucose from cellulose and 74% of xylose, 64% of arabinose from the hemicelluloses which is remarkably higher than the activity of the free enzymes. Chemical and structural analysis of SCB was done by ATR-FTIR, TGA and XRD. FTIR result showed a successful pretreatment of the SCB raw material. It showed that hemicelluloses and cellulose are partially depolymerized by the action of xylanase, cellulase and β-1,3-glucanase in ISN-CLEAs. TGA studies showed that the thermal stability of the ammonia pretreated and enzymatically treated samples have improved remarkably. XRD results showed that the crystallinity index of the ISN-CLEAs treated SCB increased to 61.3±1% when compared to the ammonia-treated SCB. Mono-culture fermentation using Saccharomyces cerevisiae LGP2Y1 utilized SCB hydrolysate containing 103.8 g/L of glucose and produced 42 g/L ethanol in 36 h of fermentation. The overall metabolic yield achieved was about 79% of theoretical yield. Co-culture fermentation using Saccharomyces cerevisiae LGP2Y1 and Candida utilis ATCC 22023 utilized SCB hydrolysate containing 107.6 g/L of glucose and 41.5 g/L xylose and produced 65 g/L ethanol in 42 h of fermentation. The overall metabolic yield in co-culture fermentation achieved was about 88 % of the theoretical yield.
|
Page generated in 0.099 seconds