|
|
Enzymatická hydrolýza odpadní papíroviny - zdroj suroviny pro výrobu kapalných biopaliv
Lepař, Petr ; Stloukal, Radek (oponent) ; Gabriel, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce pojednává o procesu enzymatické hydrolýzy odpadní papíroviny jako zdroje pro výrobu kapalných biopaliv. Navazuje bezprostředně na stejnojmennou diplomovou práci Ing. Brummera, je jejím pokračováním a vychází z poznatků, které byly v předchozí práci vyřešeny a rozhodnuty. V teoretické části jsou shrnuty základní informace o enzymatické hydrolýze odpadní papíroviny a s tím související vlivy různých faktorů na rychlost a stupeň hydrolýzy. Zvýšená pozornost je věnována odpadní lepence a metodám její předúpravy s ohledem na maximalizaci výtěžku hydrolýzy. Další část shrnuje možnosti fermentační výroby biopaliva se zaměřením na metodu simultánní sacharifikace a fermentace, u které je podrobněji diskutován výběr vhodného mikroorganismu pro etanolové kvašení. Poslední část je věnována návrhu technologického postupu od vstupu suroviny až po separaci vzniklého etanolu. V experimentální části byla zkoumána předúprava odpadní papíroviny za účelem maximalizace efektivity hydrolýzy. Nejlepších výsledků bylo dosaženo za použití vibračního mlýna. Dále byly optimalizovány jednotlivé parametry simultánní sacharifikace a fermentace za použití enzymů společnosti Novozymes® a kvasinek Saccharomyces cerevisiae. Byla sledována míra přeměny celulózy obsažené v odpadní papírovině na redukující sacharidy spektrofotometrickou metodou dle Somogyi – Nelsona a množství vznikajícího etanolu bylo kvantifikováno za pomoci HPLC/RI. V rámci práce byly optimalizovány podmínky (množství enzymů, substrátu, živin, kvasinek, teplota, pH, druh pufru) s ohledem na maximalizaci efektivity celkového procesu. Veškeré experimenty byly prováděny na vlnité lepence, která byla zvolena v diplomové práci Ing. Brummera jako nejperspektivnější materiál k hydrolýze patřící mezi odpadní papírovinu.
|
|
|
Využití bakterie Tepidimonas taiwanensis k produkci polyhydroxyalkanoátů na odpadních substrátech
Vidláková, Michaela ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce je zaměřena na screening produkce PHA pomocí termofilní bakterie Tepidimonas taiwanensis a na studium možného využití hroznových výlisků, melasy a odpadního papíru jako levných uhlíkatých substrátů pro kultivace charakterizované bakterie. Nejprve bylo provedeno testování základních kultivačních parametrů zahrnujících koncentraci uhlíkatého substrátu, dostupnost kyslíku, schopnost utilizace zdrojů dusíku a vybraných disacharidů. Produkce PHA z odpadních substrátů byla testována třemi způsoby. Při prvním byly jako zdroj uhlíku použity předem připravené hydrolyzáty z odpadních surovin zbavené pevného podílu. Druhý a třetí postup byl proveden nadávkováním odpadních materiálů přímo do minerálních médií, která se lišila pouze přítomností a absencí enzymového preparátu umožňujícím enzymatickou hydrolýzu dané suroviny za vzniku fermentovatelných sacharidů. Nejintenzivnější nárůst kultury a nejvyšší produkce PHA byla zaznamenána na hydrolyzátu z hroznových výlisků. Koncentrace biomasy u tohoto vzorku dosahovala až 4,8 g/l s obsahem 59 % PHA. Přídavek hroznových výlisků přímo do produkčního média se naopak vůbec neosvědčil, což bylo pravděpodobně způsobeno přítomností velkého množství inhibičních látek z výlisků. Podobně tomu bylo i u melasy a odpadního papíru, kdy byla bakterie Tepidimonas taiwanensis schopna růstu a případné produkce PHA pouze v malé míře. V rámci práce se podařilo také charakterizovat vliv teploty a pH na aktivitu enzymového koktejlu Viscozyme L a určit teplotní a pH optimum PHA syntázy bakteriálního kmene Tepidimonas taiwanensis v buněčném lyzátu.
|
|
|
Příprava mikrobiálních metabolitů z odpadních surovin
Zichová, Miroslava ; Márová, Ivana (oponent) ; Stloukal, Radek (oponent) ; Rosenberg, Michal (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou využití odpadních surovin pro mikrobiální produkci významných metabolitů. První část práce je zaměřena na využití odpadního papíru, jakožto lignocelulosového materiálu, který představuje netradiční zdroj pro produkci bioethanolu. Druhá část se věnuje imobilizaci celulolytických enzymů, které se uplatňují při hydrolýze lignocelulosových materiálů. Odpadní papír (lepenka) byl nejprve předupraven pomletím mixérem a vibračním mlýnem. Předupravená lepenka byla použita pro produkci ethanolu metodou simultánní sacharifikace a fermentace. Tato metoda byla nejdříve optimalizována s volnými buňkami Saccharomyces cerevisiae. Následujícím krokem byl výběr kmenů vhodných k imobilizaci. Kmeny S. cerevisiae a Pichia kudriavzevii byly imobilizovány technologií enkapsulace do nosiče z polyvinylalkoholu a opět testovány na produkci ethanolu metodou simultánní sacharifikace a fermentace. V druhé části práce byl připraven nosič z odpadních polyethylentereftalových lahví, který byl použit k imobilizaci celulolytického komplexu. Pro tento nosič s enzymem byly stanoveny základní charakteristiky, jako teplotní a pH optimum, skladovací, operační a tepelná stabilita, enzymová kinetika a způsob účinku enzymu. Srovnáním se dvěma komerčními nosiči se tento nosič ukázal jako vhodný k imobilizaci celulolytického komplexu.
|
|
|
Optimalizace bioprodukce ethanolu z odpadních materiálů metodou SSF
Filová, Dagmar ; Vránová, Dana (oponent) ; Babák, Libor (vedoucí práce)
Predložená diplomová práca sa zaoberá problematikou výroby bioetanolu ako paliva. V teoretickej časti sú vysvetlené základné pojmy spájajúce sa s touto problematikou, ďalej sú predstavené spôsoby predúpravy lignocelulózových materiálov a ich konverzie na etanol. Pozornosť je venovaná aj mikroorganizmom používaným pri produkcií bioetanolu v priemysle a analytickým inštrumentálnym technikám detekcie glukózy a etanolu, použitým v tejto práci. V experimentálnej časti je pozornosť venovaná kompozičnej analýze substrátu – bol zisťovaný obsah sušiny, celulózy a popola. Ako východzia surovina bol zvolený odpadný papier, ktorý v súčasnosti okrem recyklácie nenachádza iné využitie. Produkčným mikroorganizmom, skvasujúcim cukry na etanol bol neznámy kmeň Saccharomyces cerevisiae. Prvotná predúprava substrátu – odstránenie rigidných zložiek prebehla niekoľkými fyzikálnymi a fyzikálno – chemickými spôsobmi. Takto upravený substrát bol pripravený na enzýmovú hydrolýzu, počas ktorej došlo k vzniku monomérnych jednotiek z polysacharidov. Etanol bol produkovaný metódou simultánnej sacharifikácie a fermentácie, kedy enzýmová hydrolýza a fermentácia prebehla súčasne a v rovnakej reakčnej nádobe.
|
|
|
Production of liquid biofuels by using enzymatic hydrolysis of waste paper
Roštek, Martin ; Jecha, David (oponent) ; Brummer, Vladimír (vedoucí práce)
This bachelor thesis focuses on the retrieval summary of current knowledge about the process of enzymatic hydrolysis with utilization of waste paper as raw material, in order to convert it into liquid biofuels. The thesis summarizes the general knowledge of the lignocellulosic a raw materials and their resources, an overview of available hydrolysis methods for materials and fermentation technologies, and also summary of methods currently used to rise enzymatic hydrolysis process effectivity. The next section provides an overview of commercial plants which use enzymatic hydrolysis of lignocellulosic materials.
|
|
|
Studium růstu a optimalizace produkce vybraných metabolitů Zymomonas mobilis
Lukačková, Adéla ; Vránová, Dana (oponent) ; Babák, Libor (vedoucí práce)
Diplomová práce pojednává o možnosti využití enzymatické hydrolýzy a bakterií Zymomonas mobilis při výrobě bioetanolu z odpadního papíru. V teoretické části jsou shrnuty základní informace o používaných metodách hydrolýzy, o papíru, jako surovině pro enzymatickou hydrolýzu, možnostech fermentační výroby bioetanolu se zaměřením na porovnání procesů enzymatické hydrolýzy a fermentace a simultánní sacharifikace a fermentace. Dále jsou zde rozebrány vhodné typy mikroorganismů pro etanolové kvašení a simultánní hydrolýzu a sacharifikaci, pojednání o jednotlivých výhodách a nevýhodách. Závěr teoretické části je věnován návrhu technologického postupu pro výrobu bioetanolu zahrnující všechny potřebné kroky od vstupu suroviny až po separaci vzniklého etanolu. V experimentální části byla provedena optimalizace parametrů hydrolýzy, fermentace a simultánní sacharifikace a fermentace za použití enzymů společnosti Novozymes® a bakterií Zymomonas mobilis CCM2770 a Zymomonas mobilis LMG457. Bylo sledováno množství přeměněné celulózy z papíru na glukózu a následně vzniklé množství etanolu metodou HPLC/RI. V rámci maximalizace efektivity procesu byl optimalizován druh pufru, množství buněk, enzymů a substrátu. Experimenty byly prováděny na papíru s vysokým obsahem celulózy a pro srovnání také na standardním médiu obsahujícím glukózu. Vyšších výtěžků enzymatické hydrolýzy bylo dosáhnuto s použitím enzymů Novozymes® Cellulosic ethanol enzyme Kit. Jako lepší producent se prokázal kmen Zymomonas mobilis LMG457.
|
|
|
Využití bakterie Tepidimonas taiwanensis k produkci polyhydroxyalkanoátů na odpadních substrátech
Vidláková, Michaela ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce je zaměřena na screening produkce PHA pomocí termofilní bakterie Tepidimonas taiwanensis a na studium možného využití hroznových výlisků, melasy a odpadního papíru jako levných uhlíkatých substrátů pro kultivace charakterizované bakterie. Nejprve bylo provedeno testování základních kultivačních parametrů zahrnujících koncentraci uhlíkatého substrátu, dostupnost kyslíku, schopnost utilizace zdrojů dusíku a vybraných disacharidů. Produkce PHA z odpadních substrátů byla testována třemi způsoby. Při prvním byly jako zdroj uhlíku použity předem připravené hydrolyzáty z odpadních surovin zbavené pevného podílu. Druhý a třetí postup byl proveden nadávkováním odpadních materiálů přímo do minerálních médií, která se lišila pouze přítomností a absencí enzymového preparátu umožňujícím enzymatickou hydrolýzu dané suroviny za vzniku fermentovatelných sacharidů. Nejintenzivnější nárůst kultury a nejvyšší produkce PHA byla zaznamenána na hydrolyzátu z hroznových výlisků. Koncentrace biomasy u tohoto vzorku dosahovala až 4,8 g/l s obsahem 59 % PHA. Přídavek hroznových výlisků přímo do produkčního média se naopak vůbec neosvědčil, což bylo pravděpodobně způsobeno přítomností velkého množství inhibičních látek z výlisků. Podobně tomu bylo i u melasy a odpadního papíru, kdy byla bakterie Tepidimonas taiwanensis schopna růstu a případné produkce PHA pouze v malé míře. V rámci práce se podařilo také charakterizovat vliv teploty a pH na aktivitu enzymového koktejlu Viscozyme L a určit teplotní a pH optimum PHA syntázy bakteriálního kmene Tepidimonas taiwanensis v buněčném lyzátu.
|
|
|
Optimalizace systému řízení reverzní logistiky odpadů
SOVOVÁ, Jana
V této diplomové práci je věnovaná pozornost nakládání s odpady, čímž se rozumí shromažďování, soustřeďování, sběr, výkup, třídění, přeprava, skladování, úprava, využívání a samozřejmě odstraňování odpadu. Tato práce se soustředí na nakládání s konkrétním odpadem - sběrovým papírem a zaměřuje se na optimalizace celého systému reverzní logistiky.
|
|
|
Příprava mikrobiálních metabolitů z odpadních surovin
Zichová, Miroslava ; Márová, Ivana (oponent) ; Stloukal, Radek (oponent) ; Rosenberg, Michal (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou využití odpadních surovin pro mikrobiální produkci významných metabolitů. První část práce je zaměřena na využití odpadního papíru, jakožto lignocelulosového materiálu, který představuje netradiční zdroj pro produkci bioethanolu. Druhá část se věnuje imobilizaci celulolytických enzymů, které se uplatňují při hydrolýze lignocelulosových materiálů. Odpadní papír (lepenka) byl nejprve předupraven pomletím mixérem a vibračním mlýnem. Předupravená lepenka byla použita pro produkci ethanolu metodou simultánní sacharifikace a fermentace. Tato metoda byla nejdříve optimalizována s volnými buňkami Saccharomyces cerevisiae. Následujícím krokem byl výběr kmenů vhodných k imobilizaci. Kmeny S. cerevisiae a Pichia kudriavzevii byly imobilizovány technologií enkapsulace do nosiče z polyvinylalkoholu a opět testovány na produkci ethanolu metodou simultánní sacharifikace a fermentace. V druhé části práce byl připraven nosič z odpadních polyethylentereftalových lahví, který byl použit k imobilizaci celulolytického komplexu. Pro tento nosič s enzymem byly stanoveny základní charakteristiky, jako teplotní a pH optimum, skladovací, operační a tepelná stabilita, enzymová kinetika a způsob účinku enzymu. Srovnáním se dvěma komerčními nosiči se tento nosič ukázal jako vhodný k imobilizaci celulolytického komplexu.
|
|
|
Optimalizace bioprodukce ethanolu z odpadních materiálů metodou SSF
Filová, Dagmar ; Vránová, Dana (oponent) ; Babák, Libor (vedoucí práce)
Predložená diplomová práca sa zaoberá problematikou výroby bioetanolu ako paliva. V teoretickej časti sú vysvetlené základné pojmy spájajúce sa s touto problematikou, ďalej sú predstavené spôsoby predúpravy lignocelulózových materiálov a ich konverzie na etanol. Pozornosť je venovaná aj mikroorganizmom používaným pri produkcií bioetanolu v priemysle a analytickým inštrumentálnym technikám detekcie glukózy a etanolu, použitým v tejto práci. V experimentálnej časti je pozornosť venovaná kompozičnej analýze substrátu – bol zisťovaný obsah sušiny, celulózy a popola. Ako východzia surovina bol zvolený odpadný papier, ktorý v súčasnosti okrem recyklácie nenachádza iné využitie. Produkčným mikroorganizmom, skvasujúcim cukry na etanol bol neznámy kmeň Saccharomyces cerevisiae. Prvotná predúprava substrátu – odstránenie rigidných zložiek prebehla niekoľkými fyzikálnymi a fyzikálno – chemickými spôsobmi. Takto upravený substrát bol pripravený na enzýmovú hydrolýzu, počas ktorej došlo k vzniku monomérnych jednotiek z polysacharidov. Etanol bol produkovaný metódou simultánnej sacharifikácie a fermentácie, kedy enzýmová hydrolýza a fermentácia prebehla súčasne a v rovnakej reakčnej nádobe.
|
host ::
RSS.