Saccharification of mustard plant for the production hexoses and bio-ethanol
Ify Leonard Ugbomeh; Supervisor: Hatice Erkurt
- Nicosia Cyprus International University 2013
- XII, 81 p. col.photo, table 30.5 cm CD
Includes CD
Includes references (75-79 p.)
CHAPTER ONE Introduction Biofuel Fossil Fuel monopoly Crises arising from fuel The Depletion of Fossil fuels Alternative to fossil fuels CHAPTER TWO Literature Review Mustard Plant Composition and Treatment of Biomass Enzymatic Saccharification of lignocellulose biomass Fermentaion of lignocelluloses biomass CHAPTER THREE INSTRUMENTS High Pressure Liquid Chromatography Definition and Principle Microwave Digestion System Definition Principle Advantages of Microwave Digester Water Bath Shaker Definition and Principle Oven Definition and Principle pH Meter Principle and Definition Magnetic Stirrer Definition and Function Auroclave Definition and Fuction Uv Spectrometer Definition and Function Incubator Definition and Function Centrifuge Definition and Function CHAPTER FOUR MATERIALS AND METHODS Materials Mustard plant Chemical and Standard solutions Preparation of Mustard Plant for Experiments Pretreatment of mustard plant (M.P) Centrifuge Enzymatic Saccharification Equilibrium Point Yeast growth mediım Yeast Growth Fermentation Equations CHAPTER FIVE RESULTS AND DISCUSSION D-(+)-Glucose Calibration curves D(+)- Galatose Calibration Curve D(+) Mannose Calibration Curve D(-)Fructose Calibration Curve Ethanol Calibration Curve Furfural Acid Calibration Curve Luvilinic Acid Calibration Curve Acetic acid Calibration Curve Pretreatment with Dilute Acid Pretreatment Effect Enzymatatic Saccharifaction Effect Fermentation Comparison of Results with Literatures CHAPTER SIX CONCLUSIONS References
'ABSTRACT Enzymatic saccharification is the breaking down of complex sugars into simple hexoes or other reducing sugar molecule, with the aid of an enzyme. Cellulase an enzyme with its specificity of converting cellulose to glucose and other reducing sugars. The word fast depletion of petroleum reserves calls for an alternative for fossil fuel. In recent years ethanol has emerged as the most important alternative to fossil fuel and has created a great deal of reserach in renewable energy generation. Research on improving ethanol generated for lignocellulosic biomass has gained ecological and economic advantages as the best alternative to petroleum based fuel because of its environmental acceptance and availability of source material. Lignocellulosic biomass is the most abundant organic biomass in the world, thus production of hexoes from lignocellusic biomass may improve energy availability, decrease air pollution and diminish atmospheric CO2 accumulation. The aim of this work is to generate hexoes from mustard plant which will further undergo fermentation to produce ethanol in an eco-friendly and profitable manner. 3g/gmp was pretreated with dilute H2SO4 using a microwave for 6min at 190ºC, Enxymatic saccharification proceeded 50ºC at pH4.8 for 56 hours with a total sugar amount of 34.5g/L, Saccharomyses Cerevisiae the fermentation strain produced 16.68g/L ethanol at pH5, 30ºC for 27 hours. The maximum ethanol yield from yeast was 76% which was observed at the 20th hour. Basically the generation of ethanol from mustard plant will be an eye-opener and will reduce the dependency on petroleum based fuel. Furthermore, it will reduce disposal problem of lignocellulosic biomass (mustard plant) cutoff and regarded as weed, making a healthy and clean environment free from pollution. Keywords: Mustard plant; lignocellulosic biomass, pretreatment; enzymatic saccharification; ethanol. ÖZET Enzimatik sakkarifikasyon kompleks yapili şekerlerin enzimler yardimiyla parçalanarak basit yapili şekerlere (hexoes) indirgenmesi indirgenmesi işlemidir. Selülaz, selülozun glukoz ve diğer basit şekerlere indirgeyebilen bir enzimdir. Petrol kaynaklarindaki hizli azalim fosil kaynaklarina alternatif bir çözüm arayişini gerekli kilmaktadir. Son yillarda etanol fosil yakitlara alternatif olarak kullanilan önemli bir yakit olup yenilenebilir enerji üretimi alaninda önemli bir araştirma konusudur. Lignoselülozik biyokütle kullanilarak etanol elde edilmesi hem malzemenin kolay ulaşilabilir oluşu hem de çevresel ve ekonomik alanda sağladiği avantajlar sayesinde en iyi alternatif enerji üretimi olma özelliği taşimaktadir. Lignoselülozik biyokütle dünyada sikça rastlanan bir organik maddedir dolayisiyle bu maddenin kullanilarak basit yapili şekerlerin elde edilmesi enerji üretimini geliştirebilir, hava kirliliğini azaltabilir ve atmosferik CO2 birikimini Düşürebilir. Bu çalişma hardal otu kullanilarak basit yapili şekerlerin (hexoes) elde edilmesini ve daha sonraki fermentasyon işlemi sonucunda çevre dostu, kullanilabilir etanol üretiminin gerçekleştirilmesini amaçlamaktadir. Bu çalişmada 3g/gmp hardal otu seyreltik H2SO4 çözeltisi kullanilarak mikrodalgada 6 dakika 190ºC ön işleme tabi tutulduktan sonra enzimatik sakkarifikasyon 50ºC de pH4.8 olduğu koşullarda 56 saat gerçekleştirilerek 34.5g/L toplam şeker konsantrasyonu elde edilmiştir. İlerleyen deneyde Saccharomyses Cerevisiae ile 30°C'de 27 saat pH 5 olduğu koşullarda gerçekleştirilen fermentasyon 16.68g/L etanol üretimi ile sonuçlanmiştir. Mayadan elde edilen maksimum etanol konsantrasyonu 20nci saatin sonunda 76% olarak gözlenmiştir. Genel olarak etanol üretimi için hardal otunun kullanilmasi bu alanda farkindaliği artiracak ve fosil yakitlara olan bağimliliği azaltacak yönde olacaktir. Ayni zamanda bu uygulama lignoselülozik biyokütlelerin yaratmiş olduğu kati atik sorununu da ortadan kaldirarak temiz ve yaşanilir bir çevre yaratilmasi için katki koyacaktir. Anahtar Kelimeler: Hardal otu; Lignoselülozik biyokütle, Önişlem; Enzimatik sakkarifikasyon, Fermentasyon etanol. '