PL238706B1 - Sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych - Google Patents

Sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych Download PDF

Info

Publication number
PL238706B1
PL238706B1 PL425330A PL42533018A PL238706B1 PL 238706 B1 PL238706 B1 PL 238706B1 PL 425330 A PL425330 A PL 425330A PL 42533018 A PL42533018 A PL 42533018A PL 238706 B1 PL238706 B1 PL 238706B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
leaves
biotechnological
fallen leaves
raw material
intended
Prior art date
Application number
PL425330A
Other languages
English (en)
Other versions
PL425330A1 (pl
Inventor
Jarosław Domański
Olga Marchut-Mikołajczyk
Piotr Drożdżyński
Weronika Cieciura-Włoch
Weronika Cieciurawłoch
Original Assignee
Politechnika Lodzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Lodzka filed Critical Politechnika Lodzka
Priority to PL425330A priority Critical patent/PL238706B1/pl
Publication of PL425330A1 publication Critical patent/PL425330A1/pl
Publication of PL238706B1 publication Critical patent/PL238706B1/pl

Links

Landscapes

  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych, który polega na tym, że zmielone liście opadłe najpierw nawilża się w trakcie mieszania kwasem siarkowym o stężeniu 2 - 5%, w temperaturze pokojowej w czasie 5 - 15 minut, po czym prowadzi się hydrolizę kwasową nawilżonych liści utrzymując je w temperaturze 40 - 80°C w czasie 2 - 6 godzin.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych, w celu zwiększenia dostępności związków węgla organicznego w nich zawartych dla mikroorganizmów wykorzystywanych w procesach biotechnologicznych lub dla przemysłu chemicznego.
W związku z wyczerpywaniem się energetycznych surowców nieodnawialnych takich jak ropa naftowa, węgiel kamienny i brunatny czy gaz ziemny poszukuje się nowych źródeł energii. W ostatnich latach najczęściej wykorzystywanymi surowcami odnawialnymi są słońce, wiatr, woda oraz biomasa. W Polsce biomasa roślinna często wykorzystywana jest jako dodatek w procesie współspalania z węglem kamiennym, co ma zarówno pozytywne jak i negatywne skutki dla gospodarki. Biomasa głównie pochodzi z przemysłu spożywczo-rolniczego lub leśnego.
Opadłe liście są obecnie gromadzone i przetwarzane na kompost wykorzystywany do nawożenia czy rekultywacji gleb. Niestety duże ilości kompostu pozostają niewykorzystane. Zasadne więc wydaje się znalezienie także innego sposobu wykorzystania opadłych liści. Ponieważ opadłe liście zawierają celulozę, mogą być one wykorzystywane w procesach biotechnologicznych jako źródło energii odnawialnej w procesach fermentacji beztlenowej, ale w celu zastosowania liści w procesach biotechnologicznych konieczne jest poddanie ich obróbce wstępnej.
Znane są sposoby obróbki wstępnej materiałów lignocelulozowych przy użyciu metod chemicznych, fizycznych i biologicznych. Spośród metod chemicznych najczęściej stosowane są hydroliza kwasowa, zasadowa, obróbka cieczami jonowymi, rozpuszczalnikami organicznymi. Hydrolizę kwasową materiałów lignocelulozowych prowadzi się między innymi przy użyciu kwasu siarkowego w połączeniu-z wysoką temperaturą oraz przy wykorzystaniu wysokiego ciśnienia.
I tak w czasopiśmie Industrial Crops & Products 109 (2017), s. 391-397 opisano obróbkę wstępną słomy i łusek sojowych przed procesem hydrolizy enzymatycznej, polegającą na działaniu na nie 1% kwasem siarkowym w temperaturze 121°C przez okres 1 godziny.
W czasopiśmie Bioresource Technology, vol, 101, 2010, s. 4907-4913 ujawniono hydrolizę kwasową słomy ryżowej prowadzoną przy użyciu różnych stężeń kwasu siarkowego (0,5-1% w/w) w temperaturze 160-190°C w czasie 2,5-25 minut. Obróbkę tę prowadzono przed poddaniem słomy procesowi hydrolizy biologicznej. W wyniku hydrolizy kwasowej uzyskano zwiększenie zawartości w słomie ksylozy 89% i glukozy o niecałe 23%.
Z czasopisma Process Biochemistry, vol, 40, April 2005, s. 3693-3700 znana jest kwasowa hydrolizy słomy żytniej jako wstępna obróbka do przeprowadzenia fermentacji etanolowej tej słomy. Hydrolizę prowadzono w temperaturze 121°C w czasie 1 godziny lub w łaźni piaskowej w temperaturze 140-180°C w czasie 15 minut.
Znane jest także, z czasopisma Bioresource Technology, vol. 182, February 2015, s. 296-301, połączenie hydrolizy kwasowej i zasadowej słomy kukurydzianej w celu uzyskania cukrów z tej słomy - odzyskano 89,1-97,9% i 71,0-75,9% glukozy i ksylozy. Hydrolizę kwasową prowadzono przy użyciu kwasu siarkowego stosowanego w ilości 0,25-1% (w/v) w temperaturze
140-180°C w czasie od 1-90 minut.
Sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych, z wykorzystaniem hydrolizy kwasowej przy użyciu kwasu siarkowego, według wynalazku polega na tym, że zmielone liście opadłe najpierw nawilża się w trakcie mieszania kwasem siarkowym o stężeniu 2-5% użytym, w ilości 10-20 cm3/g zmielonych liści, w temperaturze pokojowej w czasie 5-15 minut, po czym prowadzi się hydrolizę kwasową nawilżonych liści utrzymując je w temperaturze 40-80°C w czasie 2-6 godzin, przy czym proces mieszania liści prowadzi się na wytrząsarce przy szybkości 160 obrotów/minutę.
Sposób obróbki według wynalazku umożliwia zwiększenia dostępności związków węgla organicznego zawartych w liściach opadłych dla mikroorganizmów biorących udział w procesach biotechnologicznych lub stosowanych jako substrat w procesach chemicznych. Umożliwia bowiem zwiększenie, w stosunku do liści nie poddanych obróbce, uzysku: cukrów redukujących 12,8-94,5 razy, lotnych kwasów tłuszczowych 6,9-52,5 razy oraz chemicznego zapotrzebowania tlenu 2,721,6 razy.
Sposób według wynalazku, w najbardziej wydajnym wariancie, umożliwia zwiększenie uzysku z liści opadłych następujących związków: glukozy do 1,42 g/dm3, ksylozy do 2,36 g/dm3, mannozy
PL 238 706 B1 do 0,59 g /dm3, arabinozy do 3,78 g/dm3, ramnozy do 0,83 g/dm3, rafinozy do 3,68 g/dm3, galaktozy 3,87 g/dm3, kwasu galakturonowego do 0,31 g/dm3.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I
Do pojemnika o objętości 250 cm3, zawierającego 10 g rozdrobnionych liści opadłych wprowadzono 100 cm3 2% kwasu siarkowego (VI) i prowadzono proces nawilżania liści w temperaturze pokojowej przez okres 5 minut w trakcie mieszania na wytrząsarce (160 obrotów/minutę). Następnie mieszaninę podgrzewano w temperaturze 60°C przez okres 4 godzin.
Opadłe liście po obróbce zawierały 6,04 g glukozy (C6H12O6) /dm3 cukrów redukujących, stężenie lotnych kwasów tłuszczowych (LKT) w liściach było równe 1,66 g CH3COOH/m3, chemiczne zapotrzebowanie tlenu liści (ChZT) było równe 5,51 O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio 30,2-, 16,6- i 6,9-krotny w stosunku do surowych liści zalanych samą wodą.
Dodatkowo w przesączu po procesie podgrzewania stwierdzono stężenie następujących związków: glukozy 0,36 g/dm3, ksylozy 0,28 g/dm3, mannozy 0,11 g/dm3, arabinozy 1,24 g/dm3, ramnozy 0,32 g/dm3, rafinozy 1,41 g/dm3, galaktozy 1,19 g/dm3, kwasu galakturonowego 0,08 g/dm3.
P r z y k ł a d II
Do pojemnika o objętości 250 cm3, zawierającego 5 g rozdrobnionych liści opadłych wprowadzono 100 cm3 2% kwasu siarkowego (VI) i prowadzono proces nawilżania liści w temperaturze pokojowej przez okres 5 minut w trakcie mieszania na wytrząsarce (160 obrotów/minetę).
Następnie mieszaninę podgrzewano w temperaturze 40°C przez okres 2 godzin.
Liście po obróbce kwasowej zawierały 2,55 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, stężenie LKT w liściach było równe 0,69 g CH3COOH/m3, ChZT było równe 2,18 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio 12,8-, 6,9- i 2,7-krotny w stosunku do surowych liści zalanych samą wodą.
Dodatkowo w przesączu po procesie podgrzewania stwierdzono stężenie następujących związków: glukozy 0,19 g/dm3, ksylozy 0,19 g/dm3, mannozy 0,09 g/dm3, arabinozy 0,67 g/dm3, ramnozy 0,21 g/dm3, rafinozy 0,89 g/dm3, galaktozy 1,01 g/dm3, kwasu galakturonowego 0,04 g/dm3.
P r z y k ł a d III
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego10 g rozdrobnionych liści opadłych wprowadzono 100 cm3 5% kwasu siarkowego (VI) i prowadzono proces nawilżania liści w temperaturze pokojowej przez okres 10 minut w trakcie mieszania na wytrząsarce (160 obrotów/minutę).
Następnie mieszaninę podgrzewano w temperaturze 80°C przez okres 6 godzin.
Liście po obróbce zawierały 18,9 C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, stężenie LKT w liściach było równe 5,25 g CH3COOH/m3 LKT, ChZT było równe 17,27 g O2/m3, co, stanowiło wzrost odpowiednio 94,5-, 52,5- i 21,6-krotny w stosunku do surowych liści zalanych samą wodą.
Dodatkowo w przesączu stwierdzono stężenie następujących związkowe glukozy 1,42 g/dm3, ksylozy 2,36 g/dm3, mannozy 0,59 g/dm3, arabinozy 3,78 g/dm3, ramnozy 0,83 g/dm3, rafinozy 3,68 g/dm3, galaktozy 3,87 g/dm3, kwasu galakturonowego 0,31 g/dm3.
P r z y k ł a d IV
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego 10 g rozdrobnionych liści opadłych wprowadzono 100 cm3 2% kwasu siarkowego (VI) i prowadzono proces nawilżania liści w temperaturze pokojowej przez okres 15 minut w trakcie mieszania na wytrząsarce (160 obrotów/minutę).
Następnie mieszaninę podgrzewano w temperaturze 80°C przez okres 6 godzin.
Liście po obróbce zawierały 15,1 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, stężenie LKT w liściach było równe 4,14 g CH3COOH/m3 LKT, ChZT było równe 13,78 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio 75,5-, 41,4- i 17,2-krotny w stosunku do surowych liści zalanych samą wodą.
Dodatkowo w przesączu stwierdzono stężenie następujących związków: glukozy 0,79 g/dm3, ksylozy 0,75 g/dm3, mannozy 0,19 g/dm3, arabinozy 2,77 g/dm3, ramnozy 0,80 g/dm3, rafinozy 2,91 g/dm3, galaktozy 2,70 g/dm3, kwasu galakturonowego 0,14 g/dm3.

Claims (1)

1. Sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych, z wykorzystaniem hydrolizy kwasowej przy użyciu kwasu siarkowego, znamienny tym, że zmielone liście opadłe najpierw nawilża się w trakcie mieszania kwasem siarkowym o stężeniu 2-5% użytym w ilości 10-20 cm3/g zmielonych liści, w temperaturze pokojowej w czasie 5-15 minut, po czym prowadzi się hydrolizę kwasową nawilżonych liści utrzymując je w temperaturze 40-80°C w czasie 2-6 godzin, przy czym proces mieszania liści prowadzi się na wytrząsarce przy szybkości 160 obrotów /minutę.
PL425330A 2018-04-24 2018-04-24 Sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych PL238706B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL425330A PL238706B1 (pl) 2018-04-24 2018-04-24 Sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL425330A PL238706B1 (pl) 2018-04-24 2018-04-24 Sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL425330A1 PL425330A1 (pl) 2019-11-04
PL238706B1 true PL238706B1 (pl) 2021-09-27

Family

ID=68501245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL425330A PL238706B1 (pl) 2018-04-24 2018-04-24 Sposób obróbki wstępnej liści opadłych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych lub chemicznych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL238706B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL425330A1 (pl) 2019-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Unpaprom et al. Sustainability assessment of water hyacinth with swine dung for biogas production, methane enhancement, and biofertilizer
EP2183374B1 (de) Verfahren zur Konversion von Biomasse aus nachwachsenden Rohstoffen zu Biogas in anaeroben Fermentern
DE102016014103B4 (de) Verfahren zur stofflichen Verwertung von industrieller und agrarischer Biomasse und von biogenen Reststoffen
Kacprzak et al. Co-digestion of agricultural and industrial wastes
Mu et al. The positive effect of the enzyme inducer (MnSO4) on the formation of humic substance in rice straw composting by stimulating key microorganisms
Saidu et al. Biological pre-treated oil palm mesocarp fibre with cattle manure for biogas production by anaerobic digestion during acclimatization phase
JP2011234676A (ja) 微細藻類を利用した生物燃料の製造方法
Klein et al. Enhancing energy recovery from aquaculture residual materials: a focus on anaerobic digestion of African catfish (Clarias gariepinus) sediment sludge
Lalak et al. Development of optimum substrate compositions in the methane fermentation process
Hmeekong et al. Sustainable valorization of grass biomass via hydrothermal pretreatment for biogas and biofuel co-production
EP0589155B1 (de) Anaerobe Behandlung stark fetthaltiger Substanzen
AU2019358593A1 (en) Protein concentration with hyperthermophilic organisms
CN101691314A (zh) 用工业有机废渣及废母液发酵生产生物肥料
DE3045712C2 (pl)
Song et al. Biogas slurry impregnation-driven hydrothermal synthesis of artificial humic acid: Mechanistic insights and agricultural implications
EP3066205B1 (de) Verfahren zur herstellung von biogas enthaltend eine verringerung der ammoniumkonzentration durch anammox
Zulkifli et al. Screening on biogas optimization of lignocellulose-based materials using enzymatic hydrolysis process
CN103952446B (zh) 一种利用海娜植物生物质与剩余污泥共发酵产酸的方法
PL238707B1 (pl) Sposób obróbki wstępnej liści opadłych z drzew liściastych, przeznaczonych na surowiec do procesów biotechnologicznych
Golub et al. Biotechnology of leather production fat-containing waste recycling using co-fermentation
PL236525B1 (pl) Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych
Butt et al. Review Article Biogas Development and Usage Current Perspectives and Opportunities, Future Outcomes and Prospects: Biogas Uses for Production of Renewable Energy
Butt et al. Biogas Development and Usage Current Perspectives and Opportunities, Future Outcomes and Prospects.
Christensen et al. Boosting biogas with hydrolytic enzymes–effect of cellulase pretreatment of wheat straw on sugar release, onset and ultimate gas production
Taha et al. Improving Biogas Production from Rice Husk Waste by Mixing with Pomegranate peels Waste by using Anaerobic Digestion