Fysisch-chemische technieken voor een hogere opbrengst van fermenteerbare suiker door enzymatische versuikering van agro-industriële residuen

Ongeveer 95% van het totale energieverbruik in Ethiopië bestaat uit traditionele biomassabrandstoffen, met slechts 5% afkomstig van moderne energiebronnen. De jaarlijkse houtachtige biomassaketen met een exploiteerbare reserve van Ethiopië wordt geschat op 110,2 miljoen ton. De totale potentiële aanvoer van gewasresten wordt geschat op 22,4 miljoen ton per jaar. Naar schatting wordt 92% van de houtachtige biomassa geconsumeerd door huishoudens. Als gevolg hiervan verdwijnen de bos- en landbronnen van het land en nemen ze af met een alarmerend tempo, wat resulteert in woestijnvorming, vermindering van de landbouwproductie en terugkerende droogte en toename van de uitstoot van broeikasgassen. Vandaar dat ecologisch duurzame, d.w.z. hernieuwbare, bronnen van huishoudelijke energie zoals bio-ethanol voor koken kunnen bijdragen aan voedselzekerheid, bescherming van hulpbronnen, onderhoud van ecosystemen en het vertragen van klimaatverandering. Het land moet biobrandstoffen en chemicaliën ontwikkelen om minder afhankelijk te zijn van import die jaarlijks veel geld kost. Biobrandstoffen kunnen worden verkregen uit verschillende soorten biomassa. Bio-ethanol uit de biomassa van lignocelluloses kan echter een potentiële grondstof zijn voor het produceren van verschillende hoogwaardige producten zoals ethanolbrandstof in het land. Deze bronnen zijn meestal afvalstoffen en de productie van bio-ethanol is milieuvriendelijk en vormt geen concurrentie voor het voedsel van mensen en dieren. Agro-industriële reststoffen en houtachtige biomassa zoals katoensteel, koffiedik, rijstdoppen en bagasse eucalyptus en bamboe zijn onderbenutte biomassabronnen in het land en het potentieel van de productie van ethanol uit deze materialen zal in dit doctoraatsonderzoek worden onderzocht. De omzetting van lignocellulosische materialen in bio-ethanol door biochemische middelen zal worden uitgevoerd en deze bestaat uit: Voorbehandeling, die hemicellulose met lange keten afbreekt tot vijf- en zes-koolstofsuikers en de celluloseachtige component meer toegankelijk maakt voor enzymatische of zuuraanval; Hydrolyse door zuur of enzymen om de cellulose met lange keten in hexosen af te breken; Gisting van de hexosen door microben, omzetten in ethanol en andere zuurstofhoudende chemicaliën; Scheiding en concentratie van de fermentatiebouillon door destillatie en dehydratatie om bio-ethanol te produceren. De twee kritieke stadia in de technisch-economische efficiëntie van het proces van het verkrijgen van ethanol uit lignocellulosische biomassa zijn voorbehandeling en hydrolyse. Ze kunnen bepalend zijn voor de haalbaarheid van het proces van biochemische omzetting van de suikers in ethanol. Daarom, zelfs als de cellulosematerialen goedkoper zijn en in overvloed beschikbaar zijn, maar hun omzetting in ethanol omvat vele stappen en is daarom duur. Onder dergelijke omstandigheden is een nieuwe aanpak essentieel voor het gebruik van hernieuwbare substraten. Voor dit echografie wordt op grote schaal getest om een verscheidenheid aan bioprocessen te verbeteren en heeft ook de opbrengst van ethanolproductie uit lignocellulosematerialen verhoogd. Het doel van dit doctoraatswerk is om het effect van ultrasone energie te onderzoeken bij de voorbehandeling van de bovengenoemde lignocellulose biomassa, hydrolyse van cellulose en hemicellulose tot suikers en fermentatie van suikers tot bio-ethanol. Tenslotte zal karakterisering van de chemische samenstelling van biomassa, vermindering van het suikergehalte na hydrolyse en ethanolgehalte (%v/v) na fermentatie worden uitgevoerd.