Lignoselülozik biyokütleden biyoetanol yakıtı üretiminin optimizasyonu

Bu çalışmanın amacı seçilmiş olan lignoselülozik biyokütleden (mısır sapı ve buğday samanı) biyoetanol yakıtı üretim prosesi veriminin arttırılmasıdır. Bu kapsamda en yüksek şeker dönüşüm verimi sağlayan seyreltik asit/buharlı patlama ön arıtma koşulunun tespit edilmesi için optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Ön arıtımı yapılan katı malzemede yüksek glukan verimi sağlayabilmek için, Cellic®CTec2 selülaz enziminin kullanıldığı enzimatik hidroliz prosesinin sıcaklığı 50°C' nin altına düşürülmeye çalışılmıştır. İki farklı enzim dozunda (30 ve 45 FPU g/selüloz) gerçekleştirilen enzimatik sakkarifikasyon işlemi ile elde edilen şekerlerin etanol dönüşüm verimi, rekombinant S. cerevisiae ATCC® 20618™ ve S. cerevisiae mayaları ile değerlendirilmiştir. 32°C' de geçekleştirilen "eş zamanlı sakkarifikasyon ve kofermantasyon" ile 50°C' de ön-hidroliz ve 30°C' deki fermantasyon aşamalarını içeren "ayrı hidroliz ve kofermantasyon" reaktörlerinin etanol verimi karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre seçilmiş olan lignoselülozik atıklar %46-48 fermente edilebilir şeker seviyesine sahiptir. Belirlenmiş olan optimum ön arıtma şartlarının uygulandığı hammaddelerin selüloz içeriğinde yaklaşık iki kat artış tespit edilmiştir. Hidroliz sıvısındaki ksilan kayıpları ve yan ürün konsantrasyonlarının, ön arıtma şiddeti ile doğru orantılı olduğu gözlemlenmiştir. Eş zamanlı sakkarifikasyon ve kofermantasyon reaktörünün etanol veriminin, ayrı hidroliz ve kofermantasyon reaktöründe elde edilen verim ile benzer olması (Pearson's r= 0.99), bu çalışmada elde edilen optimum şartların uygulanabilir olduğunu göstermiştir. Farklı lignoselülozik biyoetanol yakıt karışımlarının (E10; %10 biyoetanol/%90 benzin ve E85; %85 biyoetanol/%15 benzin, hacimsel olarak) çevresel ve ekonomik avantajlarının benzin yaktı ile karşılaştırılması için Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) ve Çevresel Yaşam Döngüsü Maliyet Analizi (ÇYDM) 1 km' lik taşıma mesafesine göre gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; E10 ve E85 küresel ısınma potansiyelinde benzine göre sırası ile %4.7 ve %47.1 azalma sağlamıştır. Ayrıca ÇYDM hesaplamaları ile E85 yakıtının sürüş maliyetinin benzine göre %23 daha az olduğu tespit edilmiştir.