טיפול מקדים להרחבת סיבי אמוניה, הידוע גם בשם AFEX, היא שיטת עיבוד כימית שניתן להשתמש בה כדי ליצור דלקים מתחדשים, כימיקלים, או הזנה של בעלי חיים מקירות תאי הצמח, הידוע גם בשם ביומסה lignocellulosic. בעוד AFEX שימש על מגוון רחב של חומרים lignocellulosic, זה יעיל ביותר על עשבים ושאריות חקלאיות על בסיס דשא. במהלך AFEX, אמוניום הידרוקסיד מרוכז מאוד מגיב עם ביומסה כדי לשבור את הקישורים אסתר בקיר תא הצמח ולהציג ננו נקבוביות מיקרוסקולריות.
זה מקל על פירוק אנזימטי של פוליסכרידים קיר התא. התוצאה הסופית היא חומר צמחי כי הוא בקלות רבה יותר ביוכימית המרה דלקים וכימיקלים או שניתן להשתמש בהם כמזון לבעלי חיים לעיכול מאוד. ל-AFEX מספר יתרונות מרכזיים בהשוואה לתהליכי טיפול מקדים אחרים.
ראשית, ל-AFEX יש שימוש נמוך במים והיא ייחודית למדי גם כתוצאה מכך שהיא מייצרת חומר יבש ברובו שניתן לצפיפות ולשלוח בקלות. תהליך AFEX מייצר גם כמויות מינימליות של מעכבי מיקרוביאלית כגון furans מה שהופך אותו תואם מאוד עם תהליכי תסיסה מיקרוביאלית. ניתן גם לשחזר את רוב האמוניה הכימית pretreatment המשפרת את כלכלת התהליך.
טיפול מקדים AFEX בקנה מידה פיילוט והתאוששות אמוניה הוכח ב טון אחד ליום קיבולת במפעל הטייס MBI הממוקם Lansing, מישיגן. הפרוטוקול הבא יתאר את השלבים הכרוכים בפעולה בקנה מידה מעבדתי של תהליך AFEX. הדגמת טכניקה זו תהיה יעקב אגואדו, אחד הסטודנטים לתואר ראשון העובד בקבוצת המחקר שלנו.
כדי להתחיל, תחילה לקבוע את תכולת הלחות של ביומסה מטופלת באמצעות מנתח לחות. לשקול 25 גרם של ביומסה באמצעות בקבוק ספריי, להתאים את תכולת הלחות של ביומסה הצמח באמצעות מים מזוקקים כדי להגיע לתכלית הלחות היעד שלך. עבור stover תירס, זה בדרך כלל 0.6 גרם של מים לגרם של ביומסה יבשה.
מערבבים את הדגימה ביד. להרכיב את גוף הכור על ידי הנחת כובע אטם טפלון על החלק התחתון של צינור הכור. מעבירים את הביומסה הרטובה לבסיס הכור המורכב ומ מניחים תקע צמר זכוכית בחלק העליון של הביומסה.
מניחים אטם טפלון על החלק העליון של הכור. ודא כי האזור הוא ללא ביומסה וצמר זכוכית אשר יכול למנוע חותם יעיל למקם את ראש הכור על התרמוקופול תמרון העליון דרך צמר זכוכית ביומסה. בורג המהדק לראש הכור באמצעות ratchet באופן שווה משני הצדדים.
לשקול את הכור ולתקליט את המשקל. ודא שכל הציוד מחובר וזמין להפעלה, הגדר את שעון הזמן לזמן המגורים הרצוי עבור כל כור והדגימה שיש להפעיל. הפעל את משאבת המזרק ניתנת לתיוכנת והגדר את שיטת אספקת האמוניה ושמור לנוחות.
ודא כי כל השסתומים לתוך ומתוך גליל אמוניה קטן סגורים. אם הצילינדר שימש בעבר ומכיל אמוניה שיורית או חנקן, שסתום פתוח לאט A בחלק העליון של גליל אמוניה קטן לדמם מכל חנקן ולסגור את השסתום פעם אמוניה נוזלית מתחילה להתיז החוצה. כדי למלא את גליל האמוניה הקטן, פתח את גליל האמוניה הגדול וההידרי ואת כל השסתומים בקו האמוניה.
שסתום B פתוח באיטיות ליד החלק העליון של גליל האמוניה הקטן עד שהלחץ מתייצב. המתן חמש דקות לפני שתמשיך לשלב הבא. סגור את כל השסתומים בין מיכל האמוניה לבין גליל האמוניה הקטן העובד משמאל לימין החל מסתום הצילינדר הקטן B וגימור בשסתום הראשי על גבי מיכל האמוניה.
הגדר את ווסת החנקן ל 350 psi. פתח את השסתום על גליל החנקן ואת השסתום על הרגולטור המצורף. שסתום פתוח C על גליל אמוניה קטן לאט להוסיף חנקן על לחיצה על המערכת.
התאימו את הלחץ של הצילינדר הקטן ל-350 psi לפי הצורך על ידי התאמת הנקודה שנקבעה על הרגולטור. יש להשאיר את קווי החנקן פתוחים תוך חלוקת אמוניה. עבור טמפרטורות תגובה העולות על 100 מעלות צלזיוס, אתה צריך מחממים מראש את הביומסה ואת הכור לפני הוספת האמוניה.
חבר את צג הטמפרטורה לתרמוקופול ואת סרט החימום לבקר הטמפרטורה. כוונן ידנית את בקר הטמפרטורה כדי להביא את הכור עד 60 מעלות צלזיוס. חישבו את נפח האמוניה הנדרש על סמך טעינת האמוניה הרצויה וכיול אמוניה שנקבע בעבר.
הגדר את השיטה במשאבת המזרק כדי לטעון את הכמות הנכונה של אמוניה, ולאחר מכן כדי שאריות אמוניה מן הקווים בין גליל אמוניה קטן משאבת המזרק על ידי פתיחה וסגירה של השסתומים בתחתית גליל אמוניה לכיוון הפליטה ואת השסתומים על קו משאבת המזרק. נתק את הכור ממוניטור הטמפרטורה ומבקר הטמפרטורה. חבר את הכור לחיבור המהיר.
שסתום פתוח D לכיוון גליל אמוניה קטן שסתום E לכיוון גליל אמוניה קטן. לחץ על החץ הירוק על המשאבה כדי להתחיל את הרצף ולצייר אמוניה לתוך המזרק. כאשר המזרק מפסיק באופן אוטומטי לתקופת ההמתנה, להפוך את שסתום המזרק לכיוון הכור ואת שסתום הכניסה הכור כך שהוא מצביע לכיוון גזע חיבור מהיר.
לאחר ההשהיה, המזרק יתחיל להזרים, ויעצור אוטומטית בנקודת הסט. סגור את שסתום הכור שסתום D.Open F כדי לשחרר אמוניה שיורית מהמזרק, ואז לסגור שסתום F ולסגור שסתום E.Open שסתום D לכיוון הפליטה, ואז לסגור אותו פעם אמוניה שיורית עזב. תוך כדי לבישת כפפות קריוגניים, הסר את הכור מהקשר המהיר.
היזהר תרסיס אמוניה פוטנציאלי. הפעל את שעון הזמן עבור הכור המתאים. שקל את יחידת הכור כדי לוודא כי המשקל המתאים של אמוניה נוסף בהתבסס על חישובי גיליון אלקטרוני.
חבר את צג הטמפרטורה לתרמוקופול ואת סרט החימום לבקר הטמפרטורה. רשום את הטמפרטורה הראשונית ואת הלחץ של הכור לאחר תוספת אמוניה. כוונן ידנית את בקר הטמפרטורה כדי להעלות את הכור לטמפרטורה שנקבעה.
המטרה היא להגיע לנקודה שנקבעה בפחות מחמש דקות. תעד את הלחץ והטמפרטורה של הכור כל שלוש דקות עד סוף זמן המגורים. בסוף זמן המגורים, נתק את הכור מבקר הטמפרטורה והתרמוקופול, הסר את הכור מהדוכן ופתח באיטיות את שסתום שחרור הכדור בתוך מכסה המנוע של האדים.
תמיד ללבוש מגן פנים במהלך שלב זה. לאחר מתן אפשרות לכור להתקרר במשך כמה דקות, השתמש מפתח ברגים ratchet כדי לפתוח את המהדקים בכור. לפרוק את הביומסה וצמר זכוכית מהכור בעוד בתוך מכסה המנוע אדים.
על מנת למנוע זיהום מוטס של הביומסה כמו אמוניה שיורית מתאדה, עדיף לייבש את הביומסה בתוך תיבת ייבוש סגור בתוך חלל מאוורר. אם עדיין פתוח, לסגור את כל השסתומים על וחיבור גליל אמוניה וכל השסתומים על קו החנקן. לאחר טיפול מקדים AFEX, ביומסה יהיה כהה יותר בצבע, אבל אחרת חזותית ללא שינוי.
AFEX מייצרת חומר לעיכול רב במגוון קשקשים מלבד זה המתואר בפרוטוקול זה. הקדמנו את אותה דגימת סטובר תירס באמצעות מערכת ספסל המיטה הארוזה שלנו באורך 200 מיליליטר, כור כוח מעורר חמישה גלונים וכור הטייס של MBI שמצליח לעבד טון אחד של ביומסה ליום. התנאים ששימשו את שני הכורים הקטנים יותר היו גרם אחד של אמוניה לגרם ביומסה יבשה, 0.6 גרם מים לגרם ביומסה יבשה במשך 30 דקות ב 100 מעלות צלזיוס.
סולם פיילוט AFEX בוצע על אותו חומר באותם תנאים למעט כי טעינת אמוניה היה 0.6 גרם של אמוניה לגרם של ביומסה יבשה. דגימות היו הידרוליזיזיות אנזימטית במשך 72 שעות ב 6% טעינה גלוקנית, pH של חמש, 50 מעלות צלזיוס, ו 250 סל"ד באינקובטור רועד. קוקטייל מסחרי של אנזימים נטען שכלל 60% צלולאז ו-40% חצי צלולאז ב-15 מיליגרם חלבון אנזים לגרם גלוקן.
התוצאות שלנו מראות כי טיפול מקדים AFEX מגדיל באופן משמעותי את התשואה של סוכרים תסיסה לעומת ביומסה מטופלת. יתר על כן, 72 שעות הידרוליזה התשואות עבור ביומסה מראש באמצעות שלושת התהליכים דומים זה לזה. בעקבות תהליך AFEX, החומרים המטופלים מראש יכולים להיות מאוחסנים ללא הגבלת זמן כל עוד הם נשארים יבשים המשמשים לניסויי המרה שונים כגון הידרוליזה אנזימטית מוצקים גבוהה ותסיסה, תהליך ביולוגי מאוחד או ניסויים במזון לבעלי חיים.
שיקול מרכזי במהלך היישום של מרכזי AFEX על שימוש בטוח של אמוניה נטולת מים. ניסויי AFEX צריכים תמיד להתבצע בתוך חלל מאוורר וחוקרים צריכים לנקוט אמצעי זהירות מתאימים כדי למנוע חשיפה לאמוניה ולהכיר כיצד להגיב במקרה חירום. לסיכום, טיפול מקדים להרחבת סיבי אמוניה הוא שיטה מבטיחה ביותר להפחתת רקלסיטרנטים ביומסה וביעילות רבה יותר לייצר דלקים, כימיקלים, להאכיל בעלי חיים מחומרי גלם מבוססי צמחים מתחדשים.
