Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chuyển hóa rong biển, phế thải nông nghiệp chứa carbohydrate thành ethanol sử dụng xúc tác sinh học

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là: Xác định được thành phần lý hóa, sinh của rong biển và phế thải nông nghiệp, lựa chọn được loài rong biển có hàm lượng carbohydrate cao cho quá trình nghiên cứu luận án; xác định được các điều kiện tối ưu để chuyển hóa carbohydrate từ rong biển và phế thải nông nghiệp thành ethanol sinh học. Sau đây là bản tóm tắt của luận án.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chuyển hóa rong biển, phế thải nông nghiệp chứa carbohydrate thành ethanol sử dụng xúc tác sinh học A. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LUẬN ÁN1. Đặt vấn đề Nến kinh tế thế giới cho đến nay phụ thuộc rất nhiều vào nhiênliệu hóa thạch, nhu cầu năng lượng cũng không ngừng gia tăng theosự phát triển kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia.Với tốc độ tiêu thụ năng lượng như hiện nay và trữ lượng dầu mỏhiện có, nguồn năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong vòng40 – 50 năm tới. Hơn nữa, các chất đốt hóa thạch là một trong nhữngnguyên nhân làm trái đất nóng lên và gây ô nhiễm môi trường. Dođó, nhiệm vụ tìm kiếm nguồn nguyên liệu thay thế đã được đạt ratrong gần nửa thế kỉ qua và ngày càng trở nên cấp thiết. Một trong những hướng nghiên cứu giải quyết nhiệm vụ này làsản xuất nhiên liệu sinh học dạng khí hoặc lỏng từ sinh khối, tức làcác nguyên liệu có nguồn gốc thực vật như các loại cây nông nghiệphay phụ phẩm nông lâm nghiệp, nhằm tạo ra nhiệt năng hoặc điệnnăng. Nhiên liệu sinh học đang là xu thế mới của thế giới trong việctìm kiếm nguồn năng lượng thay thế. Nhiên liệu ethanol sinh học có thể được sản xuất từ thực vật baogồm đường, tinh bột và lignocellulose (thế hệ I) hay các phế phẩm cóchứa cellulose (thế hệ II). Ngày nay, rong biển và phế thải nôngnghiệp đang là những nguyên liệu sản xuất ethanol sinh học phổ biến.Trong đó, rong biển được chú ý đến như một nguồn nguyên liệu thaythế tiềm năng trong quy trình chuyển hóa thành ethanol sinh học.2. Các nguyên vật liệu nghiên cứu của luận án Vật liệu nghiên cứu của luận án bao gồm: 4 loài rong nâu thu háitại Hải Phòng và Nha Trang: Sargassum swartzii, Sargassumhenslowianum, Sargassum binderi, Sargassum oligocystum. Phế thải 1nông nghiệp: rơm, rạ. Chủng nấm Aspergillus terreus (Nga chuyểngiao) và chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae V7028.3. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án Mục tiêu của luận án là: - Xác định được thành phần lý hóa, sinh của rong biển và phế thảinông nghiệp, lựa chọn được loài rong biển có hàm lượng carbohydratcao cho quá trình nghiên cứu của luận án. - Xác định được các điều kiện tối ưu để chuyển hóa carbohydrattừ rong biển và phế thải nông nghiệp thành ethanol sinh học Để thực hiện được các mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu đãđược thực hiện bao gồm: 1. Xác định hàm lượng carbohydrat trong các rong nâu và trong phế thải nông nghiệp 2. Xác định các điều kiện tối ưu của quá trình thủy phân rong nâu bằng acid sulfuric loãng kết hợp với enzyme Cellic HTech2 3. Lựa chọn các chủng vi sinh vật thủy phân rơm, rạ thành các sản phẩm trung gian sau đó nghiên cứu xây dựng quy trình thủy phân tối ưu 4. Xác định điều kiện tối ưu trong quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân của rong biển và phế thải nông nghiệp 5. Đánh giá hiệu quả của các quá trình chuyển hóa carbohydrat từ rong biển và phế thải nông nghiệp thành ethanol sinh học3. Những đóng góp mới của luận án Nghiên cứu lựa chọn được các chủng vi sinh vật thủy phân cũng như lên men thích hợp từ các chủng có trong nước và từ LB Nga qua hợp tác quốc tế, tạo xúc tác sinh học ở dạng tế bào cố định trên PVA cho quá trình thủy phân. 2 Nghiên cứu, tìm được điều kiện tối ưu thực hiện quá tình thủy phân, áp dụng quy hoạch thực nghiệm tìm phương trình hồi quy cho phép khẳng định giá trị tối ưu là chính xác. Xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình lên men thu nhận ethanol sinh học với 3 yếu tố ảnh hưởng chính là nồng độ nấm men, pH môi trường và thời gian lên men cho cả hai loại nguyên liệu rong nâu và phế thải nông nghiệp. Sử dụng kết hợp acid loãng và enzyme xúc tác cho quá tình thủy phân nâng cao hiệu suất tạo sản phẩm trung gian cho quá trình lên men. Nghiên cứu chuyển hóa phế thải rong nâu sau quá tình chiết alginat thành ethanol với quy trình xử lí dễ dàng hơn, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế cao.4. Bố cục của luận án Luận án bao gồm 142 trang với 35 bảng số liệu, 52 hình, 129 tàiliệu tham khảo. Bố cục của luận án: Mở đầu 2 trang, Chương 1: Tổngquan 44 trang, Chương 2: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiêncứu 28 trang, Chương 3: Kết quả và thảo luận 51 trang, Kết luận 2trang, Các công trình công bố liên qua đến luận án 2 trang, Tài liệutham khảo 13 trang. 3 B. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁNMỞ ĐẦU Phần mở đầu đề cập đến ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Từ đó đưara mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án.Chương 1 – TỔNG QUAN Phần tổng quan đã tổng hợp các tài liệu trong nước và trên thếgiới về những vẫn đề liên quan đến luận án như: - Vai trò và tiềm năng của ethanol sinh học tron ...