Xem mẫu
A. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LUẬN ÁN 1. Đặt vấn đề
Nến kinh tế thế giới cho đến nay phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu hóa thạch, nhu cầu năng lượng cũng không ngừng gia tăng theo sự 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 mỏ hiện có, nguồn năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong vòng 40 – 50 năm tới. Hơn nữa, các chất đốt hóa thạch là một trong những nguyên nhân làm trái đất nóng lên và gây ô nhiễm môi trường. Do đó, nhiệm vụ tìm kiếm nguồn nguyên liệu thay thế đã được đạt ra trong gần nửa thế kỉ qua và ngày càng trở nên cấp thiết.
Một trong những hướng nghiên cứu giải quyết nhiệm vụ này là sản xuất nhiên liệu sinh học dạng khí hoặc lỏng từ sinh khối, tức là các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật như các loại cây nông nghiệp hay phụ phẩm nông lâm nghiệp, nhằm tạo ra nhiệt năng hoặc điện năng. Nhiên liệu sinh học đang là xu thế mới của thế giới trong việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế.
Nhiên liệu ethanol sinh học có thể được sản xuất từ thực vật bao gồm đường, tinh bột và lignocellulose (thế hệ I) hay các phế phẩm có chứa cellulose (thế hệ II). Ngày nay, rong biển và phế thải nông nghiệp 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 thay thế 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 hái tại Hải Phòng và Nha Trang: Sargassum swartzii, Sargassum henslowianum, Sargassum binderi, Sargassum oligocystum. Phế thải
1
nông nghiệp: rơm, rạ. Chủng nấm Aspergillus terreus (Nga chuyển giao) 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 thải nông nghiệp, lựa chọn được loài rong biển có hàm lượng carbohydrat cao cho quá trình nghiên cứu của luận án.
- Xác định được các điều kiện tối ưu để chuyển hóa carbohydrat từ rong biển và phế thải nông nghiệp thành ethanol sinh học
Để thực hiện được các mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu đã được 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 học
3. 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 tài liệu tham khảo. Bố cục của luận án: Mở đầu 2 trang, Chương 1: Tổng quan 44 trang, Chương 2: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu 28 trang, Chương 3: Kết quả và thảo luận 51 trang, Kết luận 2 trang, Các công trình công bố liên qua đến luận án 2 trang, Tài liệu tham khảo 13 trang.
3
B. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN MỞ ĐẦU
Phần mở đầu đề cập đến ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Từ đó đưa ra 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 thế giới về những vẫn đề liên quan đến luận án như:
- Vai trò và tiềm năng của ethanol sinh học trong hiện tại và tương lai. Các nguyên liệu thường dùng để sản xuất ethanol ngày nay.
- Giới thiệu về phân loại, hình thái, phân bố khai thác rong biển và tìm hiểu về rong nâu: thành phần hóa học. Tìm hiểu về phế thải nông nghiệp và các thành phần có trong phế thải nông nghiệp.
- Giới thiệu vi sinh vật trong xúc tác quá trình thủy phân, lên men.
Chương 2 – NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
4 loài rong nâu thu hái tại Hải Phòng và Nha Trang: Sargassum swartzii, Sargassum henslowianum, Sargassum binderi, Sargassum oligocystum. Phế thải nông nghiệp: rơm, rạ. Các chủng vi sinh vật để thủy phân cellulose: Chủng vi khuẩn C32, xạ khuẩn 7P, nấm Aspergillus terreus, vi khuẩn VK Hud 4-1 và vi khuẩn C36. Nấm men Saccharomyces cerevisiae V7028 (Nga).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp Hypoclorit tách cellulose từ rơm rạ
Phần này trình bày về phương pháp tách cellulose từ rơm rạ bằng cách xử lí cơ học và hóa học.
4
2.2.2. Phương pháp xác định độ ẩm của rong biển
Phần này áp dụng phân tích độ ẩm theo TCVN 3700 – 90: Dùng nhiệt để loại bỏ nước khỏi mẫu thử. Hiệu suất khối lượng của mẫu trước và sau khi sấy khô là lượng ẩm có trong mẫu.
2.2.3. Phương pháp Kieldahl xác định protein tổng số
Phần này trình bày phân tích hàm lượng protein thô theo TCVN 3705 – 90: Vô cơ hóa mẫu thử bằng acid sulfuric đậm đặc, nitơ có trong mẫu thử chuyển thành amon sulfate. Dùng kiềm đậm đặc đẩy amoniac ra khỏi amon sulfate trong mát cất đạm, tạo thành amon hydroxyd rồi định lượng thành acid.
2.2.4. Phương pháp xác định hàm lượng tro
Phần này trình bày phương pháp phân tích hàm lượng tro theo AOAC 938.08: Tro hóa mẫu bằng nhiệt sau đó xác định hàm lượng tro bằng phương pháp khối lượng và xác định độ kiềm của tro bằng phương pháp chuẩn độ.
2.2.5. Phương pháp Folch xác định lipid tổng số
Phần này trình bày về phương pháp phân tích hàm lượng lipid theo TCVN 3703 – 2009: Dùng dung môi hữu cơ chiết rút lipid của mẫu thử trong máy soclet. Sấy và cân lượng lipid đã được chiết rút. 2.2.6. Phương pháp định lượng đường khử bằng acid dintrosalicylic (DNS)
Phần này trình bày về định lượng đường khử bằng phản ứng tạo màu với DNS. Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường glucose. Sản phẩm sau phản ứng được xác định bằng phương pháp so màu ở bước sóng 540 nm. Dựa vào đồ thị đường chuẩn của glucose tinh khiết với thuốc thử DNS ta dễ dang tính được hàm lượng đường của mẫu nghiên cứu.
5
...
- tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn