Amonyak lif genişletme ön arıtma, ayrıca AFEX olarak bilinen, yenilenebilir yakıtlar üretmek için kullanılabilecek bir kimyasal işleme yöntemidir, kimyasallar, veya bitki hücre duvarlarından hayvan yemi, ayrıca lignocellulosic biyokütle olarak bilinen. AFEX çeşitli lignoselülozik malzemelerde kullanılmış olsa da, en çok otlar ve ot bazlı tarım artıkları üzerinde etkilidir. AFEX sırasında, son derece konsantre amonyum hidroksit bitki hücre duvarında ester bağlantıları kırmak ve mikro ölçekli gözenekleri nano tanıtmak için bir biyokütle ile reaksiyona girer.
Bu hücre duvarı polisakkaritler enzimatik dekonstrüksiyon kolaylaştırır. Sonuç olarak, biyokimyasal olarak yakıtlara ve kimyasallara daha kolay dönüştürülen veya yüksek oranda sindirilebilir hayvan yemi olarak kullanılabilen bir bitki malzemesidir. AFEX'in diğer ön işlem süreçlerine kıyasla bir takım temel avantajları vardır.
İlk olarak, AFEX düşük su kullanımı vardır ve yoğunlaşmış ve kolayca sevk edilebilir bir çoğunlukla kuru malzeme üretir oldukça benzersizdir. AFEX süreci aynı zamanda mikrobiyal fermantasyon süreçleri ile son derece uyumlu kılan furans gibi mikrobiyal inhibitörleri az miktarda üretir. Proses ekonomisini iyileştiren tedavi öncesi kimyasal amonyağın büyük bir kısmını kurtarmak da mümkündür.
Pilot ölçekli AFEX ön işleme ve amonyya kurtarma Lansing, Michigan bulunan MBI pilot tesisi günde bir ton kapasite gösterilmiştir. Aşağıdaki protokol, AFEX sürecinin laboratuvar ölçeğinde çalışmasıyla ilgili adımları açıklayacaktır. Bu tekniği gösteren Jacob Aguado, bizim araştırma grubunda çalışan lisans öğrencilerinden biri olacaktır.
Başlamak için, ilk bir nem analizörü kullanarak işlenmemiş biyokütlenin nem içeriğini belirlemek. Biyokütle 25 gram tartmak ve bir sprey şişesi kullanarak, hedef nem içeriğine ulaşmak için distile su kullanarak bitki biyokütle nem içeriğini ayarlayın. Mısır stover için, bu genellikle kuru biyokütle gram başına su 0.6 gram.
Örneği elle karıştırın. Reaktör tüpünün altına bir kapak ve Teflon conta yerleştirerek reaktör gövdesini monte edin. Islilmiş biyokütleyi monte edilmiş reaktör tabanına aktarın ve biyokütlenin üstüne bir cam yünü fişi yerleştirin.
Reaktörün üstüne bir Teflon conta yerleştirin. Bölgenin biyokütle ve cam yününden arındırılmış olduğundan emin olun, bu da etkili bir mührün önüne geçebilecek ve reaktör kafasını cam yünü ve biyokütle ile üst manevra termokuplunun üzerine yerleştirin. Kelepçeyi her iki tarafta eşit bir şekilde bir çıngıraklı kullanarak reaktörün üst tarafına sabitle.
Reaktörü tartın ve ağırlığı kaydedin. Tüm ekipmanların takılı ve çalıştırılabilir olduğunu onaylayın, zamanlayıcıyı her reaktör ve çalışacak numune için istenilen oturma süresine ayarlayın. Programlanabilir şırınga pompasını açın ve amonya dağıtım yöntemini ayarlayın ve kolaylık sağlamak için kaydedin.
Küçük amonya silindirinin içine ve dışına çıkan tüm vanaların kapalı olduğunu doğrulayın. Silindir daha önce kullanılmış sayılmalı ve artık amonyak veya azot içeriyorsa, sıvı amonyak fışkırmaya başladığında herhangi bir nitrojeni kanaması ve vanayı kapatmak için küçük amonyak silindirinin üstündeki A valfini yavaşça açın. Küçük amonya silindiri doldurmak için, büyük susuz amonya silindirve amonya hattındaki tüm vanaları açın.
Basınç stabilize olana kadar küçük amonyak silindirinin üst kısmında b valfi yavaşça açın. Bir sonraki adıma devam etmeden önce beş dakika bekleyin. Amonyak tankı ile küçük silindir liyada b'den başlayarak soldan sağa doğru çalışan ve amonyak tankının üstündeki ana valfte bitiren küçük amonyak silindiri arasındaki tüm vanaları kapatın.
Azot regülatörü 350 psi'ye ayarlayın. Azot silindirindeki valfı ve bağlı regülatördeki valfi açın. Küçük amonya silindirinde C valfi açın ve yavaş yavaş sisteme basınç üzerinde azot ekleyin.
Regülatörüzerindeki ayar noktasını ayarlayarak küçük silindirin basıncını gerektiği gibi 350 psi'ye ayarlayın. Amonya dağıtırken azot hatlarını açık tutun. 100 santigrat dereceden daha yüksek reaksiyon sıcaklıkları için, amonyağ eklemeden önce biyokütle ve reaktörü önceden ısıtmanız gerekir.
Sıcaklık monitörünü termokupla ve ısıtma bandını sıcaklık kontrol cihazına takın. Reaktörü 60 santigrat dereceye çıkarmak için sıcaklık kontrol cihazını manuel olarak ayarlayın. İstenilen amonyon yüklemeve önceden belirlenmiş amonyan kalibrasyonuna göre gerekli amonyan hacmini hesaplayın.
Amonyonun doğru miktarda yüklemek için şırınga pompası yöntemini ayarlayın, sonra küçük amonya silindiri ve şırınga pompası arasındaki hatlardan egzoz ve şırınga pompası hattındaki vanaları amonya silindirinin altındaki vanaları açıp kapatarak artık amonyaya için ayarlayın. Reaktörün sıcaklık monitörü ve sıcaklık kontrol cihazını çıkar. Reaktörü hızlı bağlantıya bağlayın.
Küçük amonya silindirine doğru D valfi açın ve E valfi küçük amonya silindirine doğru. Sırayı başlatmak ve şırıngaiçine amonyak çizmek için pompa üzerinde yeşil ok basın. Şırınga bekleme süresi boyunca otomatik olarak durduğunda, şırınga valfini reaktöre ve reaktör giriş vanasına doğru çevirin, böylece hızlı bağlantı sapına doğru işaret edin.
Gecikmeden sonra şırınga infüzyona başlar ve ayar noktasında otomatik olarak durur. Reaktör vanasını ve vanasını kapatın D.Açık valf F şırıngadan artık amonyak serbest bırakmak için, sonra egzoza doğru f ve kapak E.Open valf D'yi kapatın, sonra artık amonyak gittikten sonra kapatın. Kriyojenik eldiven giyerken, reaktörü hızlı bağlantıdan çıkarın.
Potansiyel amonyan spreydikkatli olun. Uygun reaktör için zamanlayıcıyı çalıştırın. Elektronik tablo hesaplamalarına göre uygun amonya ağırlığının eklandığını doğrulamak için reaktör ünitesini tartın.
Sıcaklık monitörünü termokupla ve ısıtma bandını sıcaklık kontrol cihazına takın. Amonya ilavesini takiben reaktörün ilk sıcaklığını ve basıncını kaydedin. Reaktörü ayarlanan sıcaklığa getirmek için sıcaklık kontrol cihazını manuel olarak ayarlayın.
Amaç, beş dakikadan kısa bir sürede belirlenen noktaya ulaşmaktır. İkamet süresinin sonuna kadar her üç dakikada bir reaktörün basıncını ve sıcaklığını kaydedin. İkamet süresinin sonunda, reaktörü sıcaklık kontrol örüntüsünden ve termokupldan ayırın, reaktörü standdan çıkarın ve duman kaputunun içindeki top serbest bırakma vanasını yavaşça açın.
Bu adımda her zaman yüz kalkanı takın. Reaktörün birkaç dakika soğumasına izin vererek, reaktördeki kelepçeleri açmak için bir çıngırak anahtarı kullanın. Bir duman başlık içinde iken reaktörden biyokütle ve cam yünü boşaltın.
Artık amonyağ buharlaşır gibi biyokütle havadan kontaminasyon önlemek için, havalandırılmış bir alan içinde kapalı bir kurutma kutusu içinde biyokütle kurutmak için en iyisidir. Hala açıksa, amonyak silindirine ve azot hattındaki tüm vanalara bağlanarak tüm vanaları açın. AFEX ön işlemden sonra, biyokütle renk koyu olacak, ama aksi takdirde görsel olarak değişmeden.
AFEX, bu protokolde belirtilenin yanı sıra çeşitli ölçeklerde son derece sindirilebilir bir malzeme üretir. Biz günde biyokütle bir ton işlemek mümkün bizim 200 mililitre paketlenmiş yatak tezgah ölçek sistemi, beş galon karıştırılmış güç reaktörü ve MBI pilot reaktör kullanarak aynı mısır stover örnek önceden tedavi. İki küçük reaktör için kullanılan koşullar kuru biyokütlenin gramı başına bir gram amonya, 100 santigrat derecede 30 dakika boyunca kuru biyokütle gramı başına 0,6 gram su idi.
Pilot ölçek AFEX, amonya yüklemesinin kuru biyokütlenin gramı başına 0,6 gram amonyya olması dışında aynı koşullarda aynı malzeme üzerinde gerçekleştirilmiştir. Numuneler % 6 glukan yükleme, pH beş, 50 santigrat derece ve 250 rpm sallayarak kuvözde 72 saat boyunca enzimatik hidrolize edildi. Glukan gramı başına enzim proteininin 15 miligramında %60 selülaz ve %40 hemi-selülasazdan oluşan ticari bir enzim kokteyli yüklendi.
Sonuçlarımız, AFEX ön arıtmanın işlenmemiş biyokütleye kıyasla fermente edilebilir şekerlerin verimini önemli ölçüde artırdığını göstermektedir. Ayrıca, biyokütle için 72 saatlik hidroliz verimleri üç süreçleri kullanarak önişlem ile birbirlerine karşılaştırılabilir. AFEX işlemini takiben, önceden işlenmiş malzemeler kuru kaldığı ve yüksek katı enzimatik hidroliz ve fermantasyon, konsolide biyoişleme veya hayvan yemi testi gibi çeşitli dönüşüm deneyleri için kullanıldığı sürece süresiz olarak saklanabilir.
Susuz amonyonun güvenli kullanımı üzerine AFEX merkezlerinin uygulanması sırasında önemli bir husus. AFEX deneyleri her zaman havalandırılan bir alan içinde yapılmalıdır ve araştırmacılar amonya maruzkalmaönlemek için uygun güvenlik önlemleri almalısınız ve acil bir durumda nasıl tepki hakkında bilgi. Sonuç olarak, amonyak lif genişletme ön arıtma biyokütle rekalsitrants azaltmak ve daha verimli yakıtlar, kimyasallar üretmek ve yenilenebilir bitki bazlı hammadde hayvan yemi son derece umut verici bir yöntemdir.
