Şeker ve Nişasta Hammaddelerinden Etanol Üretimi BİYOETANOL Şeker ve Nişasta Hammaddelerinden Etanol Üretimi

Saccharomyces cerevisiae Mikroorganizmalar Saccharomyces cerevisiae Nişasta ve şeker hammaddelerinden etanol yakıtı olarak kullanılan evrensel mikroorganizma bu mayadır. Glukoz, fruktoz, mannoz, galaktoz, sukroz, maltoz ve maltotrioz bu mayanın metabolize ettiği şekerlerdir.

S. cerevisiae tarafından etanol üretimi glikolitik yol ile olur. En basit haliyle glukozdan etanol üretimi: C6H12O6+2Pi+2ADP 2C2H5OH+2CO2+2ATP+2H2O Glukoz 2 etanol + 2 karbon dioksit + enerji

Endüstriyel uygulamalarda ortamda çok çeşitli şekerler bulunur Endüstriyel uygulamalarda ortamda çok çeşitli şekerler bulunur. Fakat maya öncelikle glukoz ve sukrozu tüketir. Bu iki şekerin ortamda bulunması diğer şekerlerin alınmasını ve metabolize edilmesini represe eder.

Mayanın gelişmesi ve etanol fermentasyonu için Ca, Mg, Mn, Co, Fe, Cu, K, Na, Zn gibi minerallere de ihtiyacı vardır. Etanol üretimini iyileştiren organik besinler ve diğer maddeler, endüstriyel hammaddelerde zaten bulunmaktadır.

S. cerevisiae kendi ürünü olan etanolden inhibe olmaktadır S. cerevisiae kendi ürünü olan etanolden inhibe olmaktadır. Etanol artışı hücre zarının akıcılığını ve geçirgenliğini bozar. Bu sebeple, iyon ve küçük metabolitlerin kaybına sebep olur. Etanol inhibisyonu Ca kullanılarak önlenebilir. Fakat Ca eklenirken çok dikkatli olunmalıdır. Çünkü yüksek Ca: Mg oranı antogonizme sebep olarak gelişmeyi ve etanol üretimini negatif yönde etkiler.

Zymomonas mobilis Günümüzde ticari olarak kullanılmasa da bu bakteri de etanol üretiminde oldukça önemlidir. S. cerevisiae mayasından daha hızlı etanol ürtebilmektedir.

Z. mobilis’in diğer avantajları Yüksek miktarda şeker alımı ve etanol üretim verimi Yüksek etanol toleransı Optimum etanol üretimi için havalandırmaya gerek olmaması

Z. mobilis kullanımının dezavantajları Yan ürünlerin oluşumu asetik asit:laktik asit=16:1, (by pH değeri 4.5) Z. mobilis asetik asit:laktik asit=8:1, (by pH değeri 3) S. cerevisiae Kontaminasyon problemi olmaz, endüstriyel üretimde önemli!!!!!

Pichia stipitis Ksilozdan etanol üretimini oldukça az sayıda maya türü gerçekleştirebilir Laboratuvarda test edilen 200 maya türünden sadece 6 tanesinin 1 g/L den fazla etanol ürettiği gözlemlenmiştir. Bunlar; Pichia stipitis, P. segobiensis, Candida shehatae, C. tenuis, Brettanomyces naardenensis, Pachysolen tannophilus. Bu mayalar arasında da ksilanaz aktivitesine sadece Pichia stipitis veCandida shehatae sahiptir.

3C5H10O5 5CO2 + 5C2H5OH Denkleme bakıldığında 1 mol ksilozdan 1.67 mol etanol oluşuyor. Teorik olarak maksimum etanol verimi bir gram ksiloz başına 0.51 etanol.

Lignoselülozik Hammaddeden Etanol Üretimi Lignoselülozik hammadde üç ana bileşenden oluşur: selüloz, hemiselüloz, lignin Selüloz ve hemiselüloz etanole dönüştürülecek olan fermente edilebilir şekerlere dönüştürülmelidir. Fermente edilebilir bu şekerler glukoz, ksiloz, arabinoz, galaktoz ve mannozdur. Selüloz ve hemiselülozun bu şekerlere hidrolizi asit veya enzim kullanımı ile olmaktadır.