Dallı darı bitkisinden (Panicum virgatum L.) biyoetanol üretiminde seyreltik asit ve kireç ön uygulamalarının optimizasyonu ve bazı genotiplerin biyoetanol verimliliklerinin belirlenmesi
Optimization of diluted acid and lime pretreatments in bioethanol production from switchgrass (Panicum virgatum L.) and determination of ethanol yields of some genotypes
Yazar: SARA BETÜL DOLĞUN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ÜMİT ÜNAL
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada dünya biyoenerji model türü dallı darı bitkisinden (Panicum virgatum L.) biyoetanol üretiminde seyreltik asit ve kireç ön uygulamalarının optimizasyon çalışması yapılmıştır. Çalışmada 3 farklı enzim (Novozymes Cellic CTec2) konsantrasyonu ile 7 gün hidroliz gerçekleştirilmiş ve optimum enzim konsantrasyonu ve süresi belirlenmiştir. Çalışmanın sonuçlarına göre optimum enzim konsantrasyonu 0.06 mL/g dallı darı, hidroliz süresi ise 3 gün olarak belirlenmiştir.
Piroliz optimizasyonu amacı ile seyreltik sülfürik asit ve kireç ile 2 farklı konsantrasyonda (% 0.5 ve % 1.0 sülfürik asit (h/h), 0.05 ve 0.1 g kireç/g dallı darı), 3 sıcaklık (120, 140 ve 180 °C) ve sürede (30, 60, 90 dak) deneme yapılmıştır. Optimizasyon çalışması sonuçlarına göre en yüksek fermente edilebilir şeker miktarına seyreltik sülfürik asit ile pirolizde 120 °C'de % 0.5 (h/h) asit konsantrasyonu ile 90 dak sonucu, kireç ile pirolizde 120 °C'de 0.1 g kireç/g dallı darı ile 60 dak sonucu ulaşılmış, miktarları ise sırasıyla 50.58 ve 44.76 g/100 g dallı darı olarak bulunmuştur.
Fermantasyon optimizasyon çalışmasında ise Saccharomyces cerevisiae mayası kullanılarak 2 farklı sıcaklık (25 ve 30 °C ) ile 4 gL-1 maya ekstraktı (YE) ilaveli ve ilavesiz olmak üzere toplamda 4 farklı koşul ile denemeler kurulmuştur. En yüksek etanol veriminin elde edildiği koşul 25 °C ve YE eklenmiş denemeden elde edilmiş ve 0.0966 g etanol/g dallı darı olarak bulunmuştur. 10 farklı dallı darı genotipinin biyoetanol verimlilikleri ise 0.0842 ile 0.122 g/g dallı darı arasında bulunmuştur.

Abstract:
In this study, optimization of bioethanol production was performed by diluted acid and lime pretreatments from switchgrass (Panicum virgatum L.) which is known as an energy crop type. Firstly, biomass was hydrolyzed with 3 different enzyme (Novozymes Cellic CTec2) dosages for 7 days so that optimum dosage and time was determined. According to results, optimum enzyme dosage was 0.06 mL/g biomass and hydrolysis time was 3 days.
For pyrolysis optimisation, switchgrass was pyrolyzed with two different chemicals (sulphuric acid and lime) in two different concentrations (0.5% and 1.0% (w/w) sulphuric acid or 0.05 and 0.10 g lime/biomass) at various temperatures (120,140 and 180 °C) for three different process time (10, 60, 90 min). According to the obtained results, the maximum total fermentable sugar was found to be 50.58 g/100 g biomass, optimum pyrolysis condition was 120 °C, 0.5% of sulphuric acid treatment for 90 minutes. Additionally, the maximum total fermentable sugar was found to be 44.76 g/100 g biomass at 120 °C, 0.1 g lime/biomass for 60 minutes.
In order to determinate optimum fermentation conditions, fermentation was carried out by Saccharomyces cerevisiae at two temperatures (25 and 30 °C) and two mediums (control and 4 gL-1 YE additions). The maximum ethanol yield was obtained at 25 °C and 4 gL-1 YE added medium and the yield was found to be 0.0966 g ethanol/100 g biomass. The results showed that the bioethanol yields from 10 genotypes ranged between 0.0842 and 0.1220 g/100 g biomass.