Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิตไบโอแอลกอฮอล์จากน้ำเสียของโรงงานต้นแบบการผลิตเซลลูโลสิกเอทานอลและโรงงานน้ำตาลโดยใช้ Clostridium beijerinckii

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Bioalcohol production from wastewater of cellulosic ethanol pilot plant and sugar factory using clostridium beijerinckii

Year (A.D.)

2015

Document Type

Thesis

First Advisor

ชมภูนุช กลิ่นวงษ์

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม

DOI

10.58837/CHULA.THE.2015.1894

Abstract

ไบโอแอลกอฮอลล์เป็นพลังงานทางเลือกใหม่ที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในปัจจุบันเนื่องจากเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันไบโอแอลกอฮอล์สามารถนำมาทดแทนเชื้อเพลิงจากปิโตรเลียมได้เพียงบางส่วนเพราะสารตั้งต้นมีราคาแพงทำให้ไม่มีความคุ้มทุนในการผลิต เป้าหมายสำคัญของการศึกษานี้ คือ การประยุกต์ใช้น้ำเสียจากโรงงานน้ำตาลและโรงงานต้นแบบการผลิตเซลลูโลสิกเอทานอล การศึกษาในส่วนแรกเป็นการทดสอบความสามารถในการใช้น้ำตาลของเชื้อ C. beijerinckii CG1 พบว่ามีความสามารถในการผลิตบิวทานอลสูงสุดในน้ำตาลแมนโนสเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำตาลชนิดอื่น และมีความสามารถเจริญได้ในน้ำตาลแมนโนส, กลูโคส, อะราบิโนส, ฟรุกโทส, ซูโครส, แลกโทส และไซโลส ตามลำดับ การศึกษาหาภาวะที่เหมาะสมในการผลิตบิวทานอลในถังหมักขนาด 2 ลิตร พบว่าได้ความเข้มข้นของบิวทานอลสูงสุดที่ 12.6-2.8 กรัมต่อลิตร เพิ่มขึ้น 2.5 เท่าก่อนการหาภาวะที่เหมาะสม จากนั้นในการศึกษานี้ได้นำภาวะที่เหมาะสมไปประยุกต์ใช้กับน้ำเสียจากโรงงานต้นแบบการผลิตเซลลูโลสิกเอทานอลและน้ำเสียโรงงานน้ำตาลในถังหมักขนาด 2 และ 5 ลิตร พบว่า ในน้ำเสียจากโรงงานต้นแบบการผลิตเซลลูโลสิกเอทานอล เชื้อใช้เวลาในการผลิตสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงที่สุด ที่ 48 ชั่วโมงเช่นเดียวกับถังหมักขนาด 2 ลิตร โดยได้ความเข้มข้นบิวทานอล 5.3 กรัมต่อลิตร(ผลได้ของการผลิตบิวทานอล 0.76 กรัมต่อกรัมน้ำตาลรวมที่ถูกใช้ และอัตราการผลิตบิวทานอล 0.11 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง) เอทานอล 2.4 กรัมต่อลิตร ค่าซีโอดีหลังการหมักนั้นลดลงถึง 1.9 เท่าของค่าซีโอดีก่อนการหมัก ในขณะที่ผลของการนำน้ำเสียจากโรงงานน้ำตาลมาเป็นสารตั้งต้นโดยไม่มีการเติมสารอาหารอื่น ๆ สำหรับ C. beijerinckii CG1 ในการผลิตบิวทานอล ที่เวลา 72 ชั่วโมง ได้ความเข้มข้นเอทานอล 0.34 กรัมต่อลิตร และบิวทานอล 0.97 กรัมต่อลิตร (ผลได้ของการผลิตบิวทานอล 0.33 กรัมต่อกรัมน้ำตาลรวมที่ถูกใช้ และอัตราการผลิตบิวทานอล 0.004 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง) และสามารถลดค่าซีโอดีหลังการหมักนั้นลดลงถึง 4 เท่า

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Bioalcohol is an alternative energy that has been very interested in the present. It is environmentally friendly. Currently, bioalcohol can partially substitute be for petroleum-based fuels because the substrate price is expensive. The goal of this study is to adapt wastewater production from sugar cane factory and cellulose ethanol pilot plant for bioalcohol production. The first section in this study is to test the ability to use sugar of C. beijerinckii CG1. This strain produces highest butanol in mannose sugar. The growth can be investigated mannose, arabinose, glucose fructose, lactose, sucrose, and xylose respectively. Butanol production was determined in the optimal condition for producing butanol in 2L fermenter. The optimum condition can activation maximum butanol concentration 12.6-12.8 g/L. This is 2.5 fold higher than the previous study.The optimum conditions are applied to use in cellulosic pilot plant wastewater and sugar cane factory wastewater experiments. In cellulosic ethanol pilot plant wastewater, C. beijerinckii CG1 produce butanol concentration with highest at 48 hours as same as 2 L bioreactor. Butanol concentration is 5.3 g/L (butanol yield 0.76 g/g of total sugar consumed and productivity 0.11 g/L/h), ethanol concentration is 2.4 g/L. COD after fermentation is reduced about 1.9 folds compared to before fermentation. Bioalcohol yield from sugar cane factory wastewater can be used in the production butanol without supplementary nutrient for C. beijerinckii CG1. The total products show ethanol 0.34 g/L and butanol 0.97 g/L (butanol yield 0.33 g/g of total sugar consumed and productivity 0.004 g/L/h) and COD could reduce after fermentation about 4 times.

Link to Full Text

Share

COinS