The Production Of Third-Generation Bioethanol From Eucheuma Cottonii Using Dowex (TM) DR-G8 - Tan , Inn Shi (2015)
Eucheuma cottonii (EC) adalah sejenis makroalga merah yang dianggap sebagai biomass generasi ketiga, dan mengandungi karbohidrat dalam jumlah yang besar and boleh difermentasi secara mudah menjadi bioethanol. Sehingga kini, penggunaan asid pemangkin cecair telah dilaporkan untuk menukar karbohidrat daripada pelbagai biomass kepada gula fermentasi melalui proses hidrolisis. Walau bagaimanapun, asid pemangkin pepejal yang boleh diasingkan secara mudah dan boleh diguna semula adalah dianggap penting dalam proses hidrolisis. Dalam kajian ini, Dowex (TM) Dr-G8 telah diterokai sebagai pemangkin berpotensi buat kali pertama bagi menghidrolisis karbohidrat daripada EC atau makroalga ekstrak (ME) kepada gula sebelum proses fermentasi. Sebanyak 43.2% and 49.4 % hasil gula optimum telah dicapai apabila dirawat dalam keadaan proses optimum iaitu bagi EC (6 % w/v Dowex (TM) Dr-G8, 120 oC, 1 Jam) dan ME (8 % w/v Dowex (TM) Dr-G8, 120 ºC, 1 Jam) (49.4 %). Keputusan ini adalah lebih rendah apabila berbanding dengan ME diguna sebagai bahan mentah. Kebolehgunaan Dowex (TM) Dr-G8 turut disiasat dalam kajian ini, hasil galactose yang dikekalkan iaitu kira-kira 46.7% sehingga larian kelima. Ini menunjukkan bahawa Dowex (TM) Dr-G8 tidak ketara dinyahaktifkan walaupun selepas berulang kali digunakan. Selain itu, Dowex (TM) Dr-G8 digunakan di proses prarawatan dijalankan untuk meningkat proses enzim bagi menukar MCR menjadi gula. Dalam keadaan yang optimum (10 % (w/v) Dowex (TM)-Dr G8, 120 oC, and 30 min), hasil gula optimum sebanyak 99.8 % telah dicapai apabila MCR yang dirawat (P-MCR) telah digunakan sebagai substrat untuk proses hidrolisis enzim selepas 30 jam. Di samping itu, satu konsep yang baru untuk mensintesis matriks polimer hibrid yang stabil telah dijalankan dalam kajian ini. Kajian ini telah mengimobilisasi enzim di κ-carrageenan dengan meggunakan kaedah kovalen melalui polyethyleneimine and glutaraldehid. Imobilisasi enzim itu telah digunakan untuk menghidrolisis P-MCR untuk menghasilkan gula yang sebanyak 73.4 %. Apabila asid hidrolisat yang mengandungi 35 g/L galaktosa telah difermentasi dengan jumlah yis yang sebanyak 16.0 g/L, nilai optimum boleh mencapai sebanyak11.63 g/L (64.6 % daripada nilai teori) selepas 72 jam. Bioetanol hasil daripada proses PSSF (prahidrolisis dan saccharification serentak dan penapaian) diperhatikan lebih berkesan daripada proses SHF (hidrolisis berasingan dan penapaian) yang menghasil bioetanol sebanyak 5.80 mg/mL (hasil teori sebanyak 91 %). Peningkatan jumlah proses SHF yang menggunakan acid hydrolysate telah dijalankan di 5 L fermenter telah menghasilkan sebanyak 61.6 % bioetanol, di mana dalam kajian proses PSSF telah dijalankan di 5 L fermenter dengan syarat-syarat yang optima menghasilkan sebanyak 87.1 % bioetanol adalah hampir sama seperti proses yang menggunakan kelalang kon. Keputusan ini menunjukkan bahawa proses penapaian menggunakan makroalga biomass boleh dipertingkatkan kepada jumlah besar dalam fermenter tanpa menjejaskan prestasinya. Anggaran kos bagi penghasilan bioetanol dengan makroalga adalah sebanyak 0.77 USD $/L. Berbanding dengan biomass yang lain, kos penghasilan bioetanol daripada makroalga dapat bersaing dari segi ekonomi. Penilaian kitar hayat (LCA) dan analisis exergy berasaskan makroalga-bioetanol telah dijalankan. Keputusan menunjukkan bahawa permurnian bioetanol (S6) didapati mempunyai kesan yang tertinggi dalam semua kategori kesan yang dipertimbangkan. Teknologi yang dicadangkan dalam kajian ini menggunakan asid pemangkin pepejal didapati sesuai untuk menghasilakan bioetanol dari EC.