Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Phương pháp mới sản xuất ethanol hiệu quả và kinh tế hơn (02/12/2016)

Một nghiên cứu mới tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu xử lý sinh học tích hợp (IBRL) thuộc Trường Đại học Illinois, có thể thay đổi mạnh mẽ quy trình sản xuất ethanol bằng cách giảm chi phí hoạt động và đơn giản hóa quy trình xay thô.

Vijay Singh, giám đốc IBRL và là giáo sư chuyên ngành kỹ thuật nông nghiệp và sinh học cho rằng: "Hiện có hơn 200 nhà máy xay khô đang chế biến ngô để sản xuất ethanol. Quy trình xay khô cần có hai loại enzym khác nhau để chuyển đổi tinh bột ngô thành glucose, sau đó, được lên men thành ethanol nhờ có nấm men".

Quy trình này được đơn giản hóa bằng cách sử dụng kết hợp và tối ưu hóa ba công nghệ mới. Loại ngô mới được phát triển bằng công nghệ chuyển gen gọi là ngô amilaza, tạo ra một trong những enzym này trong hạt ngô và một loại “nấm men cao cấp” mới được biến đổi, cung cấp enzym thứ hai, cũng như lên men glucose.

GS. Singh nhấn mạnh: "α-amylase, enzym đầu tiên trong ngô mới có mức độ biểu hiện cao, do vậy, chỉ cần trộn một lượng nhỏ (15% được thử nghiệm trong nghiên cứu) ngô này vào ngô thường. Men cao cấp cung cấp enzym thứ hai là glucoamylase và còn mở ra con đường trao đổi chất thay thế để giảm sự hình thành của phụ phẩm trong quá trình lên men. Sử dụng kết hợp loại ngô này và men cao cấp có thể giảm 80% tổng số enzym cần bổ sung”.

Một phương pháp khác để cải tiến quá trình xay khô là sử dụng chất rắn cao cấp trong nhà máy. Tuy nhiên, hàm lượng chất rắn cao cấp làm cho ethanol tích tụ nhiều trong bể. "Lượng ethanol cao ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm men và ức chế hiệu suất lên men. Vì vậy, chúng tôi đã bổ sung một công nghệ thứ ba cho quy trình. Chúng tôi loại bỏ ethanol khi nó được sản xuất bằng cách sử dụng quy trình bay hơi trong chân không, được cấp sáng chế công nghệ từ Trường Đại học Illinois. Hai chu kỳ chân không diễn ra trong vòng từ 1-1,5 giờ, có thể làm giảm nồng độ ethanol xuống dưới mức ức chế mà không ảnh hưởng đến tình trạng của men và cho phép tăng 40% toàn bộ quá trình lên men chất rắn của ngô”, GS. Singh nói.

Deepak Kumar, nghiên cứu sinh sau tiến sỹ chuyên ngành kỹ thuật nông nghiệp và sinh học cho rằng, vì quá trình xay khô tiêu thụ nhiều nước do sử dụng nhiều vật liệu rắn trong chất sệt ở mức 40% thay vì chỉ 30-35% nghĩa là ít nước được cung cấp cho quá trình này. Ông Kumar cho rằng: khi ethanol được sản xuất, nó ở trong dung dịch rất loãng với một lượng nhỏ ethanol và khối lượng lớn nước. Khi giảm sử dụng nước bằng cách đẩy các chất rắn cao cấp, đồng nghĩa với việc giảm năng lượng cần để loại bỏ nước.

Nghiên cứu có tiềm năng cải thiện hiệu suất xử lý và đơn giản hóa quá trình nghiền khô. Bằng cách phát triển các công nghệ tối ưu hóa cao, nhóm nghiên cứu sẽ mang lại lợi ích cho ngành công nghiêp nghiền khô.

Nguồn: www.vista.gov.vn