Моделирование экологически безопасного циклического процесса биоконверсии растительного сырья

• Автор: Норенко, Лада Михайловна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1Л. Экологические проблемы, возникаюшикающие
при получении энергии из ископаемого топлива
1Л Л. Исчерпание ископаемых топливных ресурсов
1 Л.2. Энергетика на ископаемом топливе
глобальное загрязнение
1Л.З. Современное моторное топливо : экологическая
опасность №
1.2. Возобновляемое сырье как источник энергии
1.2.1. Сырьевые источники возобновляемой энергии
1.2.2. Биоэтанол как альтернатива ископаемому топливу
1.2.3. Бразильская спиртовая программа
1.3. Технология получения этанола из биомассы
1.3.1. Основные характеристики
целлюлозосодержащих материалов
1.3.2. Паровой взрыв - экологичный метод
предобработки растительных материалов
1.3.3. Ферментативный гидролиз лигноцеллюлозного сырья-ключевая стадия получения биоэтанола
1.3.4. Реакторы для ферментативного гидролиза
1.4. Математическое моделирование и оптимизация процессов
ферментативного гидролиза целлюлозы
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Исходные вещества
2.2. Методы определения компонентного состава древесины
2.2.1. Определение экстрактивных веществ
2.2.2. Определение содержания гемицеллюлозы
2.2.3. Определение целлюлозы
2.2.4. Методы определения лигнина
2.3. Метод проведения ферментативного гидролиза
2.4. Метод определения восстанавливающих сахаров
2.5. Определение глюкозы в ферментных гидролизатах
2.5Л. Определение содержания глюкозы
2.6. Определение активности ферментов целлюлазного комплекса
2.6.1. Определение суммарной целлюлазной активности
2.6.2. Определение целлобиазной активности
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Получение исходных данных для построения
математической модели эксперимента
3.1.1. Оптимизация процесса ферментативного гидролиза
3.1.2. Биосинтез целлюлаз на отходах
ферментативного гидролиза
3.2. Моделирование циклической схемы биоконверсии лигноцелтюлозного сырья
3.2.1. Подсистема изменения вязкости в процессе гидролиза
3.2.2. Подсистема проникновения ферментов вглубь целлюлозного субстрата
3.2.3. Подсистема образования сахаров в ходе гидролиза
3.2.4.Система биосинтеза ферментов на отходах гидролиза
3.3. Оптимизация циклического процесса биоконверсии растительного сырья в рамках предложенной модели
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ,
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность проблемы :
В настоящее время все развитые страны уделяют большое внимание проблеме парникового эффекта. Согласно решению Конференции ООН по окружающей среде и развитию [Рио-де-Жанейро* 1992 г.], выброс парниковых газов к 2000 г. должен быть сокращен до уровня 1990 г. при одновременном сохранении темпов роста промышленности. Однако, оценка выбросов диоксида углерода за последнее десятилетие, проводимая ООН, зафиксировала повышение уровня на 20-25%. Таким образом, необходимость снижения эмиссии углерода стала глобальной мировой задачей.
Помимо глобальных экологических задач, существуют локальные задачи, требующие немедленного разрешения. В России, при сегодняшней стагнации промышленности, такой проблемой, особенно для больших городов, стали отработанные газы двигателей автомашин. В Москве, по данным экологической милиции, их доля достигает 85% от общих выбросов парниковых газов.
В США для 9 наиболее загазованных городов проблема решается путем введения бензина новой формулы, содержащего оксигенаты. Наиболее распространеной добавкой в бензин является этанол. Смесь бензина с 10-20% этанола может использоваться в обычных двигателях без конструктивных изменений. Добавка этанола заменяет тетраэтилсвинец, используемый для повышения октанового числа и, как следствие, почти полностью прекращает загрязнение свинцом почвы и атмосферы.
Если прогнозировать получение этанола на перспективу - есть один способ - биотехнологический.
Ферментативный способ получения моносахаридов во многом лишен недостатков, присущих способу, основанному на кислотном

главная масса целлюлозы во взрослых клетках отлагается во вторичной клеточной стенке. При этом содержание лигнина убывает от наружных слоев к внутренним, а содержание целлюлозы, наоборот, увеличивается. Так, В.ПЛанге [44] указывает, что содержание лигнина в срединной пластинке древесины древесины составляет 60-90 %, а вокруг внутреннего канала 10-20%. В древесине ели около 60% углеводного материала наружного слоя клеточной стенки составляют гемицеллюлозы, тогда как на долю гемицеллюлоз вокруг канала приходится только около 15%, а остальное - на долю целлюлозы. Таким образом, целлюлоза является доминирующим компонентом во внутренних слоях трахеиды, а содержание ее в наружном слое клеточной стенки меньше примерно в 2 раза. По [44], целлюлоза в клеточн ых стенках образует упорядоченную систему нитей, расположенно боле плотно вокруг канала волокна и боле свободно в наружных его слоях. В промежутках между нитями целлюлозы более изотропно располагаются гемицеллюлозы и лигнин, причем содержание их увеличивается от внутренних слоев клеточной стенки к наружним,
Тяйниия 7 Уггм~итгрг’ъги 11 гпгтяв ттрггятоятпроггрпж'йттгргп гвапка (пп ГЬХ1
Вій сырья Содержание компонентов, %
Гемицеллюлозы Целлюлоза Лигнин Зольные вещества
Vцпйиаа тпоооино 17-20 а« 0 ЗК 1 * п т
Лиственная древесина 26,5 39,4 19,7 0
Солома 26,0 40,8 17,9 15
Лузга 18-38 27,0-29,0 10-27 3,4-18
Стебли (тростник) 20,4-32,0 38-40 20-26 2,5-8
Хлопковый линт 5,6 89,0 0 6
Стебли кукурузы 32,6 33,5 11,0 22
Виноградная лоза 27,1 30,8 38,9 2
Люцерна 8,9 37,5 13,7 40