開發新型節能溫度感應疏水海棉之萃取式發酵槽於連續生產丁醇之研究

專案詳細資料

Description

生質丁醇具有具有低極性、低揮發性、低蒸汽壓、含水量低等許多優點,且可比乙醇多產生25%能量,比乙醇更理想的生質燃料。但是,由於產物中丁醇對於菌株本生具有嚴重的抑制效應,導致菌株無法產出大量的ABE溶劑,若可萃取出發酵中所產出的丁醇,將有效的降低抑制效應。降低生產成本,是科技發展的關鍵與努力的方向。目前發酵科技醇類的技術瓶頸,主要就是產物的抑制嚴重與產物的回收成本高。因此,發展新的連續式發酵技術〜如固定化細胞、綜合發酵/產物回收技術將是未來成功商業化的關鍵製程:將產物抑制降低,同時降低產品回收率的成本。現有各項相關的設計,如減壓蒸發、雙層薄膜、氣體提取與凝結等。蒸餾是用於分離丁醇傳統回收技術。用於分離丁醇通過汽提蒸餾(24.2 MJ / kg)的能源需求是相媲美的丁醇(36 MJ /公斤)。但整體而言,都無法達到節能與簡化的效果。因此,找到另一種技術以較低的能量需求是非常重要的,使生物丁醇生產方法在經濟上可行。以ABE發酵生產生質能源的成本偏高,若能透過連續式萃取發酵取出生質能源,將有助於降低成本。因此本計劃採用於萃取之吸附物的選擇就必須考慮到孔隙度及親疏水性質等問題。而PDMS被認為是無毒且結構穩定的高分子,透過本研究計畫將PDMS作為多孔性合成海綿以增加其吸附能力,並藉由親疏水性性質及設備設計來達到菌株分離及連續操作的製程。本研究過去一年已經成功利用polydimethylsiloxane (PDMS)進行Clostridium acetobutylicum萃取發酵吸附丁醇,使得丁醇之總產量增加。但是,目前丁醇的脫附是個挑戰,因此今年的重點是改質PDMS,藉著加入溫度感應高分子PIPAAm(poly-N-isopropylacrylamide, PIPAAm),使其在中溫下,改變其親、疏水性,易於丁醇之脫附回收,達到節能與連續式萃取發酵之目的。本研究之創新在於:1. 製作疏水性溫度感應型海綿(PDMS+PIPAAm),重點是找出製成比例與其親疏水性之關係。2 設計新型in-situ 疏水溫度感應型海綿萃取與提取發酵系統(sponge extractive/ desorptionfermentation system),結合Clostr idium acetobutylicum 丁醇發酵與海綿萃取與提取系統,建立新型in-situ 疏水性溫度感應型海綿萃取與提取發酵系統,連續生產丁醇。
狀態已完成
有效的開始/結束日期1/08/1631/07/17

聯合國永續發展目標

聯合國會員國於 2015 年同意 17 項全球永續發展目標 (SDG),以終結貧困、保護地球並確保全體的興盛繁榮。此專案有助於以下永續發展目標:

  • SDG 7 - 經濟實惠的清潔能源
  • SDG 12 - 負責任的消費與生產
  • SDG 17 - 為永續目標構建夥伴關係

Keywords

  • 疏水海綿
  • 萃取式發酵
  • 溫度感應高分子
  • 丁醇

指紋

探索此專案觸及的研究主題。這些標籤是根據基礎獎勵/補助款而產生。共同形成了獨特的指紋。