דלקים ביולוגיים: הפקת אתנול מחומר צלולוסי

Overview

מקור: מעבדות של מרגרט וורקמן וקימברלי פריי - אוניברסיטת דפול

בניסוי זה, חומר צלולוסי (כגון גבעולי תירס, עלים, עשבים וכו ') ישמש מזון לייצור אתנול. החומר הצלולוסי מטופל תחילה (טחון ומחומם), מתעכל עם אנזימים, ולאחר מכן מותסס עם שמרים. ייצור אתנול מנוטר באמצעות גשושית אתנול. הניסוי יכול להיות מורחב כדי לייעל את ייצור האתנול על ידי שינוי ההזנה בשימוש, תנאי טיפול מראש, וריאציית אנזים, וריאציית שמרים, וכו '. שיטה חלופית לניטור התגובה היא למדוד את הפחמן הדו-חמצני המיוצר (באמצעות חיישן גז) במקום האתנול. כחלופה נמוכה, מדי גלוקוז (שנמצאים בכל חנות תרופות) יכולים לשמש לניטור הגלוקוז במהלך התהליך, אם בדיקה אתנול או חיישן גז פחמן דו חמצני אינו זמין.

עם דגש מוגבר על "למידה מבוססת חקירה", בדיקות מדעיות הופכות פופולריות יותר. מכשירי כף יד כמו Vernier Lab Quest המשמשים בשילוב עם מגוון בדיקות (כגון אלה להולכות, חמצן מומס, מתח ועוד) מאפשרים פחות להתמקד באיסוף נתונים ו/או ביצירת גרפים ויותר בניתוח הנתונים ובביצוע תחזיות. יתרון נוסף הוא כי אלה הם קטנים וקלים וניתן לקחת לתוך השדה למדידות.

Procedure

1. הכנת מדגם

בחר חומר צלולוסי שישמש כמאכל. זה יכול להיות גבעולי תירס, עשבים, עלים, מצעים לחיות מחמד, או נייר.
באמצעות מטחנת טחנת כדור (או מטחנת קפה אם מטחנת כדור אינה זמינה), לטחון את המזון לאבקה דקה ללא חתיכות גדולות שנותרו.
למדוד 1.0 גרם של הזנה ומניחים בצינור צנטריפוגה 50 מ"ל. תייג את הצינור עם המזון שנבחר.
סמן צינור צנטריפוגה שני של 50 מ"ל כ"בקרה". אין לשים כל מזון בצינור זה.

2. טיפול מקדים

הגדירו 500 מל עם כ-400 מל מים על כיריים ומחמ

Results

האחוז באתנול בפתרון יוצג על מסך הטאבלט כף היד באמצעות התוכנה הקשורה למותג של חיישן האתנול המשמש (איור 2).

תוצאות מייצגות של אחוז אתנול המיוצר על ידי הזנות שונות ניתן לראות בטבלה 1.

מזון

אתנול מיוצר
Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here
Application and Summary
חוק העצמאות והביטחון האנרגטי מ-2007 קבע בחוק תקן דלק מתחדש. היא יצרה שלב בנפחי דלק מתחדשים החל מ-9 מיליארד גלונים ב-2008 והסתיים ב-36 מיליארד גלונים ב-2022. מתוך 36 מיליארד זה, היה צפוי כי 16 מיליארד מזה יגיעו מחומרים צלולוסיים. עבור 2014, ההצעה המקורית הייתה עבור 18.15 מיליארד גלונים של דלק מתחדש, 1.75 מילי...
Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here
References

The Energy Independence and Security Act of 2007. United States Congress, Washington DC. January 4, (2007).

Balat, M., Balat, H., Oz, C. Progress in bioethanol processing. Progress in Energy and Combustion Science. 34 (2008).

Ragauskas, A.J., Williams, C.K., Davison, B.H., Britovsek, G., Cairney, J., Eckert, C.A., Frederick Jr, W.J., Hallett, J.P., Leak, D.J., Liotta, C.L., Mielenz, J.R., Murphy, R., Templer, R., Tschaplinski, T. The Path Forward for Biofuels and Biomaterials. Science. 311 484 (2006).

Demirbas, A. Bioethanol from Cellulosic Materials: A Renewable Motor Fuel from Biomass. Energy Source. 27 327-337 (2005).

Tags
1. הכנת מדגם

בחר חומר צלולוסי שישמש כמאכל. זה יכול להיות גבעולי תירס, עשבים, עלים, מצעים לחיות מחמד, או נייר.

באמצעות מטחנת טחנת כדור (או מטחנת קפה אם מטחנת כדור אינה זמינה), לטחון את המזון לאבקה דקה ללא חתיכות גדולות שנותרו.

למדוד 1.0 גרם של הזנה ומניחים בצינור צנטריפוגה 50 מ"ל. תייג את הצינור עם המזון שנבחר.

סמן צינור צנטריפוגה שני של 50 מ"ל כ"בקרה". אין לשים כל מזון בצינור זה.

2. טיפול מקדים

הגדירו 500 מל עם כ-400 מל מים על כיריים ומחממים לרתיחה עדינה.

מוסיפים 25 מ"ל של מים מזוקקים ל -2 צינורות הצנטריפוגה. מערבבים לערבב. שים את המכסה על צינורות הצנטריפוגה באופן רופף.

שים את צינורות הצנטריפוגה בתוך מלא במים רותחים בעדינות. ודא כי מים מאמבט המים אינו דולף לתוך הצינורות. בואו להרתיח במשך 30 דקות.

תן צינורות להתקרר לטמפרטורת החדר.

3. עיכול אנזימטי

הוסף 1 מ"ל של אנזים צלולאז לשני הצינורות.

שים צינורות באינקובטור ב 50 °C (50 °F) עבור 24 שעות.

אפשר לצינורות להתקרר לטמפרטורת החדר.

4. תסיסה

מוסיפים 1.0 גרם של שמרים פעילים (שמרי מכולת רגילים זה בסדר) לכל אחד מצינורות הצנטריפוגות. מערבבים לערבב.

שים מנעל אוויר על גבי צינור הצנטריפוגה. מנעל האוויר מאפשר CO₂ לברוח, שמירה על הלחץ נמוך בצינור הצנטריפוגה.

מניחים את צינורות הצנטריפוגה במתלה ומכניסים לאינקובטור ב 37 °C (50 °F) למשך 24 שעות.

באמצעות חיישן אתנול, למדוד את ריכוז האתנול בצינור הבקרה(איור 1). חיישני אתנול ניתן לרכוש דרך ורנייה או PASCO עבור כ $100 כל אחד.

איור 1. בדיקת אתנול המודדת את ריכוז האתנול בצינור הבקרה.

באמצעות חיישן אתנול, למדוד את ריכוז האתנול בצינור המדגם(איור 2).

איור 2. לוח כף יד המציג אחוזים של אתנול.

Skip to...
0:00
Overview
1:17
Principles of Biofuel Production
2:46
Sample Preparation
3:52
Enzymatic Digestion and Fermentation
4:55
Applications
7:14
Summary
Videos from this collection:
Now Playing
דלקים ביולוגיים: הפקת אתנול מחומר צלולוסי
Environmental Science
53.1K Views

Privacy
Terms of Use
Policies
Contact Us
Recommend to library
JoVE NEWSLETTERS
Research
JoVE Journal
Methods Collections
JoVE Encyclopedia of Experiments
Archive
Education
JoVE Core
JoVE Science Education
JoVE Lab Manual
JoVE Business
JoVE Quiz
JoVE Playlist
Faculty Site
Authors
Overview
Publishing Process
Editorial Board
Scope and Policies
Peer Review
FAQ
Submit
Librarians
Overview
Testimonials
Subscriptions
Access
Resources
Library Advisory Board
FAQ
ABOUT JoVE
Overview
Leadership
Blog
JoVE Help Center
JoVE Sitemap
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved