Enzymatic Hydrolysis of Steam Exploded Sunflower Stalks to Produce Fermentable Sugars

Abstract

Renewable energy is defined as energy derived from natural biomaterials. In this context, to reduce the energy deficit and to minimize the environmental pollution, the use of renewable energy sources must increase. It is expected to diminish the dependence on fossil fuels such as coal, petroleum products and gas by substituting them by biomaterials. In this study, seed oil stalks were stream exploded and then pretreated with NaBH4, NaOH and the mixtures of three different concentrations of these chemicals. The material then hydrolyzed with enzymes to convert polymers sugars to monomers. Results showed that SE+%2 NaBH4 pretreatment was the most effective method gave the higher glucose and xylose conversion (71,7% and 59,7%; 48 hours). On the other hand, steam explosion alone was the most effective method for removing the highest amount (21,2%) of lignin

Keywords

• Sunflower
• Steam explosion
• Pretreatment
• Enzymatic hydrolysis
• Glucose
• Xylose

Buhar Patlatma Uygulanmış Ayçiçeği Saplarından Enzimatik Hidroliz Yöntemiyle Fermente Şeker Üretimi

Abstract

Yenilenebilir enerji, sürekli devam eden doğal süreçlerdeki var olan enerji akışından elde edilen enerji olarak tanımlanmaktadır. Bu kapsamda dünyadaki enerji açığını azaltmak ve çevre kirliliğini en aza indirmek amacıyla yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim artış göstermiştir. Biyoetanol üretimi ile kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil yakıtlara bağımlılıkta azalma olacağı düşünülmektedir. Bu çalışma kapsamında yağ ve çekirdeği çeşitli alanlara kullanılan ayçiçeği bitki saplarında bulunan glukan içeriğinin biyoetanol üretimi amacıyla glikoz dönüşümleri incelenmiştir.  Ham numune, buhar patlatma işleminin ardından NaBH₄, NaOH ve bu kimyasalların üç farklı konsantrasyonlarda karışımları ile ön muamele edilerek enzimatik hidroliz işlemine tabi tutulmuştur. Çalışma sonucunda elde edilen veriler NaBH₄ ile ön muamele işlemine tabi tutulan örneklerde enzimatik hidroliz işlemi sonucunda glikoz ve ksiloz dönüşümlerinin %71.7 ve %59,7 (48 saat) olduğu belirlenmiştir. Diğer taraftan kimyasal ön muameleye tabi tutulmaksızın buhar patlatma işleminin lignini uzaklaştırmada (%21,2)  en etkili yöntem olduğu görülmüştür.

Keywords

• Ayçiçeği
• Buhar patlatma
• Ön muamele
• Enzimatik hidroliz
• Glikoz
• Ksiloz

References

1. S. Shafiee, E. Topal Energy Policy 37(1) (2009) 181-187.
2. M. Melikoğlu, A. Albostan Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi 26(1) (2011) 151-160.
3. -
4. Ç. Karadağ, I. Gülsaç, A.Ersöz, M.Çalışkan Bilim ve Teknik 5(498) (2011) 24-27.
5. -
6. T. Granstörm, H. Ojama, M. Leisola Applied Microbiology and Biotechnology 55(1) (2001) 36-42.
7. -
8. J.D McMillan, Pretreatment of Lignocellulosic Biomass, 566, American Chemical Society, (1994)

9. -
10. S. Yaman Energy Conversion and Management 45(5) (2004) 651-671.
11. -
12. A. Sluiter, B. Hames, R. Ruiz, C. Scarlata, J. Sluiter, D .Templeton, D. Crocker Technical report NRELL/TP-510-42618 (2004).
13. -
14. L.E Wise, H.L Karl, Cellulose and Hemicellulose in Pulp and Paper Science and Technology, 1, Mc Graw Hill Book Co., (1962)
15. -
16. D. Fengel, G. Wegener Wood Chemistry, 566, American Chemical Society, (1984)
17. -
18. F. Ruiz, S. Bolado, G. Gonzales-Benito, M.T. Garcia-Cubero, G. Gonzáles-Benito Chemical Engineering Transactions (17) (2009) 1131-1136.
19. -
20. C.N Hamelinck, G. Van Hooijdonk, A.P.C. Faaij Biomass&Bioenergy 28(4) (2005) 384-410.
21. -
22. Y. Çöpür, A. Tozluoğlu International Biodeterioration and Biodegradation 60(2) (2007) 126-131.
23. -
24. R.A. Silverstein, Y. Chen, R.R. Sharma-Shivappa, M.D. Boyette, J. Osborne Bioresource Technology 98(16) 3000-3011.
25. -
26. Y. Chen, R.R. Sharma-Shivappa Applied Biochemistry and Biotechnology 142 (2007) 276-290.
27. -
28. Y. Çöpür, A. Tozluoğlu, Ö. Özyürek Bioresource Technology 107 (2012) 258-266.
29. -
30. Z. Wang, D.R. Keshwani, A.P. Redding, J.J. Cheng Bioresource Technology 101(10) (2010) 3583-3585.