Considering the current global energy and environmental crisis, biofuels that are an alternativeσ to fossil fuels, such as bioethanol, have gained increasing attention from an industrial and scientific point of view. This thesis includes the development of a char-based biocatalyst developed via the immobilization of Saccharomyces cerevisiae cells using carbon from car tires as a support material, which constitutes a cheap and reusable material. This study was carried out in a continuous flow bioreactor at the elevated temperature of 37 °C and pH=4.8 to produce bioethanol at the dilution rates 0.09, 0.13, 0.17 and 0.20 h-1. The maximum bioethanol production of both immobilized and free cells was reached during fermentation at D=0.09 h-1 producing 42 g L−1 and 40.16 g L−1 respectively. Immobilized cells produced maximum bioethanol at 8 h of experiment reaching productivity of 5.25 g L−1 h−1, while free cells produced maximum bioethanol at 21 h of experiment reaching productivity of 1.19 g L−1 h−1. Additionally, stable bioethanol production using immobilized cells carried out for 100 h of experiment, where productivity decreased significantly with the increase of the dilution rate (D=0.20 h-1), while the free cells have already washed out at a lower dilution rate (D=0.17 h-1). Herein, the technology was effective in terms of bioethanol productivity and performance following attachment of cells to the support material.
Completed
Λαμβάνοντας υπόψη την τρέχουσα παγκόσμια ενεργειακή και περιβαλλοντική κρίση, τα βιοκαύσιμα τα οποία αποτελούν εναλλακτική λύση των ορυκτών καυσίμων, όπως η βιοαιθανόλη, έχουν κερδίσει μεγάλη προσοχή από βιομηχανικής και επιστημονικής άποψης. Η παρούσα πτυχιακή εργασία αναφέρεται στην ανάπτυξη ενός βιοκαταλύτη μέσω της ακινητοποίησης κυττάρων του μικροοργανισμού Saccharomyces cerevisiae χρησιμοποιώντας ως μέσο ακινητοποίησης άνθρακα από λάστιχα αυτοκινήτων, ο οποίος αποτελεί ένα φτηνό και επαναχρησιμοποιήσιμο υλικό. Αυτή η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε βιοαντιδραστήρα συνεχούς ροής στην υψηλή θερμοκρασία των 37 °C και pH=4.8 για την παραγωγή βιοαιθανόλης σε ρυθμούς διάλυσης 0.09, 0.13, 0.17 και 0.20 h-1. Η μέγιστη παραγωγή βιοαιθανόλης των ακινητοποιημένων και ελεύθερων κυττάρων παρατηρήθηκε σε ρυθμό διάλυσης D=0.09 h-1 παρουσιάζοντας μέγιστη συγκέντρωση βιοαιθανόλης 42 g L−1 και 40.16 g L−1 αντίστοιχα. Τα ακινητοποιημένα κύτταρα πάραξαν μέγιστη βιοαιθανόλη στις 8 h διεξαγωγής του πειράματος με παραγωγικότητα 5.25 g L−1 h−1, ενώ τα ελεύθερα κύτταρα στις 21 h διεξαγωγής του πειράματος με παραγωγικότητα 1.19 g L−1 h−1. Επιπρόσθετα, η σταθερή παραγωγή βιοαιθανόλης από τα ακινητοποιημένα κύτταρα διατηρείται μέχρι τις 100 h διεξαγωγής του πειράματος όπου η παραγωγικότητα μειώθηκε σημαντικά με την αύξηση του ρυθμού διάλυσης σε D=0.20 h-1, ενώ τα ελεύθερα κύτταρα του μικροοργανισμού έχουν αρχίσει να συμπαρασύρονται από το σύστημα σε μικρότερο ρυθμό διάλυσης (D=0.17 h-1). Επομένως, μέσω αυτής της μελέτης, επιδεικνύεται η καλύτερη απόδοση του συστήματος με τη χρήση του συγκεκριμένου βιοκαταλύτη και η βελτιστοποίηση παραγωγής βιοαιθανόλης με την προσκόλληση των κυττάρων στην επιφάνεια του υλικού.
Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου
