Razgradnja lignoceluloznega materiala trdnih organskih odpadkov z glivo Pleurotus ostreatus pred procesom anaerobne fermentacije v trdnem stanju : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2015

anaerobna fermentacija   Disertacije   encimska hidroliza   Fermentacija   Lignocelulozna biomasa   lignocelulozni encimi   Optimizacija   Plerotus ostreatus

Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo

Omejeni viri, visoke cene in okoljski vpliv fosilnih goriv narekujejo razvoj alternativnih virov energije, med katere spada tudi proizvodnja energije iz lignocelulozne biomase. Lignocelulozna biomasa (LB) kmetijskih, vrtnih in gozdarskih ostankov se v veliki količini kopiči na regionalnem zbirnem centru za ravnanje z odpadki, kjer jo uporabijo v procesu kompostiranja. Z našo nalogo smo raziskali možnosti proizvodnje bioplina iz lokalno zbrane LB. S tem namenom smo optimirali in nadgradili proces anaerobne fermentacije LB za pridobitev biometana, obnovljivega vira energije. Izdelali smo pilotni sistem šaržnih reaktorjev s strnjenim slojem in križnim pretakanjem izcedne vode, z namenom simulacije procesa na ustrezni velikosti glede na vstopno biomaso. Pri izvedbi eksperimentov v reaktorjih na pilotnem merilu, smo glavni poudarek namenili študiji vpliva pretakanja izcedne vode med reaktorji na proizvodnjo bioplina. Rezultati tovrstnih poskusov so pokazali, da je pretakanje izcedne vode med reaktorji ključnega pomena za stabilnost procesa in povečano proizvodnjo bioplina. Raziskave kažejo, da je proizvodnjo bioplina iz LB možno povečati z učinkovito predobdelavo. Nadgradnjo procesa anaerobne fermentacije smo izvedli z biološko predobdelavo LB. In sicer smo glivo P.ostreatus gojili direktno na LB, v nadaljevanju smo za razgradnjo LB uporabili le encime glive. V laboratorijskem sistemu AMPTS smo določili biometanski potencial LB in LB preraščeni z glivo. Postopek predobdelave LB, pri katerem smo glivo gojili direktno na vzorcih LB, se je izkazal za neučinkovitega, saj je bil biometanski potencial vzorcev preraščenih z glivo mnogo nižji od biometanskega potenciala LB, ki ni bil izpostavljen nobeni predobdelavi. Naše raziskave smo nato nadaljevali v smeri gojenja glive na trdnem gojišču, sestavljenem iz pšeničnih otrobov in lignocelulozne biomase, in nato pridobivanja hidrolitičnih in oksidativnih encimov. Iz rezultatov encimskih aktivnosti smo ugotovili, da je gliva P. ostreatus, proizvedla celulitične encime v manjših količinah, medtem ko so bile lakaze, ki razgrajujejo ligninske komponente, proizvedene v velikih količinah. Glede na to, da veljajo lakaze tudi za širše industrijsko zanimive encime, smo z optimizacijo po Taguchi metodi raziskovali vpliv sestave gojišča na produktivnost lakaz. Optimizacija gojišča s Taguchi ortogonalno matriko L18 (21 x 37) se je izkazala za uspešno metodo, s katero smo pridobili podatke za sestavo gojišča na katerem izloči gliva P. ostreatus največ lakaz. Za primerjavo učinkovitosti razgradnje LB z encimskim ekstraktom, pridobljenim iz gojišč P. ostreatus, smo uporabili dva komercialna encima. Rezultati so pokazali, da je bil encimski ekstrakt učinkovit pri razgradnji LB, kakor tudi pri razgradnji trdnega ostanka po fermentaciji.

07.08.2023