Розробка оптимальних параметрів біоконверсії лігноцелюлозного субстрату у біопаливо (бутанол): кваліф.роб...магістра

Abstract

В даній роботі було детально розглянуто сучасні методи попередньої обробки лігноцелюлозної сировини – від кислотного та лужного гідролізу до застосування інноваційних фізико-хімічних технологій (вибуховий розпад, іонні рідини, озоноліз, надкритичні флюїди тощо). Також було проаналізовано ефективність ферментативного гідролізу та мікробних конверсій із залученням високопродуктивних штамів бактерій Clostridium acetobutylicum, здатних здійснювати ацетоно-бутано-етанолове (ABE) бродіння. Особливу увагу було приділено визначенню та оптимізації ключових параметрів процесу: температури, pH середовища, концентрації субстрату, наявності інгібіторів, швидкості ферментації, тривалості стадій, а також складу поживних середовищ. Отримані результати свідчать, що навіть незначна варіація цих чинників може суттєво вплинути на вихід бутанолу та супутніх метаболітів. Тому для масштабного промислового застосування необхідно розробити та стандартизувати універсальні моделі контролю процесу біоконверсії. Сучасна енергетична система світу переживає глибоку трансформацію, пов’язану з вичерпністю викопних ресурсів, підвищеною вартістю енергоносіїв та глобальними екологічними викликами, зокрема змінами клімату та забрудненням навколишнього середовища. У цьому контексті пошук сталих, екологічно безпечних та економічно доцільних джерел енергії набуває пріоритетного значення для всього людства. Одним із найбільш перспективних напрямів розвитку є виробництво біопалива нового покоління, серед якого особливе місце займає біобутанол, отриманий шляхом біоконверсії лігноцелюлозної сировини. Актуальність досліджень обумовлена необхідністю розробки сучасних технологій виробництва біопалива III покоління, які базуються на ефективному використанні лігноцелюлозної біомаси. Впровадження таких технологій сприятиме зниженню залежності від викопних енергоресурсів, поліпшенню екологічної ситуації та стимулюванню розвитку біоекономіки. У підсумку, результати цього дослідження підкреслюють реальний потенціал лігноцелюлозної біомаси як стратегічної сировини для сталого виробництва бутанолу – високоефективного, екологічного біопалива третього покоління. Визначені оптимальні параметри біоконверсії можуть стати основою для розробки промислових технологічних схем, інтегрованих в енергетичну, сільськогосподарську та переробну інфраструктуру країни.