การผลิตเอทานอลที่มีความบริสุทธิ์สูงจากหญ้าเนเปียร์ที่มีการปรับสภาพ

ธีระวัฒน์ เหมือนศรีชัย; ชัยภพ ศิระวรกุล; ชนิกานต์ ทองปาน; น้ำทิพย์ วันดี; พีรวัส สุยะทา; ภัทรมาศ เทียมเงิน

ผู้แต่ง

ธีระวัฒน์ เหมือนศรีชัย ภาควิชาวิศวกรรมเคมีและวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จังหวัดปทุมธานี ประเทศไทย
ชัยภพ ศิระวรกุล ภาควิชาวิศวกรรมเคมีและวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จังหวัดปทุมธานี ประเทศไทย
ชนิกานต์ ทองปาน สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์ นครปฐม ประเทศไทย
น้ำทิพย์ วันดี ภาควิชาวิศวกรรมเคมีและวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จังหวัดปทุมธานี ประเทศไทย
พีรวัส สุยะทา ภาควิชาวิศวกรรมเคมีและวัสดุ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี จังหวัดปทุมธานี ประเทศไทย
ภัทรมาศ เทียมเงิน สาขาวิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์และสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภูมิ จังหวัดนนทบุรี ประเทศไทย

คำสำคัญ:

เอทานอล, หญ้าเนเปียร์, แซคคาโรมายซิส ซิริวิสิอี, ครูดเอนไซม์, โมเลกุลาร์ซีฟ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ใช้หญ้าเนเปียร์ปากช่อง 1 (Pennisetum purpureum x Pennisetum americanum) เป็นวัตถุดิบในการผลิตเอทานอล โดยใช้เชื้อรา Trichoderma reesei TISTR3080 และเอนไซม์ เซลลูเลสในการไฮโดรไลซิส และใช้ยีสต์ Saccharomyces cerevisiae TISTR5606 สำหรับการหมัก จากนั้นแยกเอทานอลออกจากน้ำหมักด้วยกระบวนการกลั่นแบบสุญญากาศที่ความดัน -80 kPa และใช้กระบวนการดูดซับน้ำเพื่อเพิ่มความบริสุทธิ์ของเอทานอลให้สูงที่สุด ทั้งนี้ ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเอทานอลจากหญ้าเนเปียร์ปากช่อง 1 ที่อัตราส่วนต่างๆ ของยีสต์ S. cerevisiae (2, 4, 6, และ 8 โคโลนี) ต่อเชื้อรา T. reesei 1 เพลท และเอนไซม์เซลลูเลส 1.50 มิลลิลิตรต่อกรัมหญ้า พบว่าสภาวะที่เหมาะสม คือ ใช้ยีสต์ S. cerevisiae 4 โคโลนีต่อเชื้อรา T. reesei 1 เพลท ได้ความเข้มข้นของเอทานอลร้อยละ 12.34 โดยปริมาตร กระบวนการกลั่นแบบสุญญากาศสามารถเพิ่มความเข้มข้นของเอทานอลได้เป็นร้อยละ 95.06 โดยปริมาตร ในส่วนของกระบวนการดูดซับน้ำโดยใช้ โมเลกุลาร์ซีฟชนิด 3A และ 4A ที่บรรจุในคอลัมน์จำนวน 190 กรัม อุณหภูมิการระเหย 80 °C อุณหภูมิคอลัมม์ 85 °C ความดัน 1 บรรยากาศ ความเข้มข้นสารป้อนร้อยละ 95.06 โดยปริมาตร เมื่อเปลี่ยนแปลงค่าอัตราการป้อนเป็น 2.50 5.00 7.50 และ 10.00 มิลลิลิตรต่อนาที พบว่า สภาวะที่ดีที่สุด ได้แก่ โมเลกุลาร์ซีฟชนิด 3A อัตราการป้อนสารละลายเอทานอล-น้ำ 2.50 มิลลิลิตรต่อนาที สามารถดูดซับน้ำจนได้ความเข้มข้นของเอทานอลสูงสุดได้เป็นร้อยละ 99.43 โดยปริมาตร

References

Department of Alternative Energy Development and Efficiency, 2015, Alternative Energy Development Plan (AEDP2015), p. 1. (In Thai)

Poudyal, R., Loskot, P., Nepal, R., Parajuli, R. and Krishna, S., 2019, Mitigating the Current Energy Crisis in Nepal with Renewable Energy Sources, Australia, p. 1.

Department of Alternative Energy Development and Efficiency, 2009, Feasibility Study on Cellulosic Ethanol Production in Commercial Scale, pp. 2-3. (In Thai)

Tongpoothorn, W., Chuabsap, N. and Siphiwphak, C., 2018, “The Study of Effective Method to Enhance Reducing Sugar Content for Bioethanol Production from Napier Grass Stem,” Journal of Ramkhamhaeng University, 21 (2), p. 48. (In Thai)

Phitsuwan, P., Sakka, K. and Ratanakhanokchai, K., 2016, “Structural Changes and Enzymatic Response of Napier Grass (Pennisetum purpureum) Stem Induced by Alkaline Pretreatment,” Bioresource Technology, p. 248.

Mueansichai, T., Thiamngoen, P., Siraworakun, C., Klanvaree, T., Sitthikwa, S. and Assabumrungrat, S., 2021, “Bioethanol Production Process from Napier Grass,” TIChE2021, Suranaree University of Techology, p. 1055.

Thanapimmetha, A., Tiyanusorn, S., Srinophakun, P. and Saisriyoot, M., 2018, “Reducing Sugar Production from Empty Fruit Bunches with Enzyme Cellic ctec2,” Journal of KMUTNB, 28 (2), pp. 228-229. (In Thai)

Jantarawattana, A. and Kullamethee, P., 2016, “The Feasibility Study of Ethanol Feather Pennisetum Grass (pennisetum pedicellatum Trin.) and Residual Bamboo Shoot,” Journal of KMUTNB, 26 (1), p. 101. (In Thai)

lslam, Z., Hossain, T., Asad, M.A. and Paul, S.C., 2019, “Bioethanol Production from Banana Pseudostem by Using Separate and Cocultures of Cellulase with Saccharomyces Cerevisiae,” Journal of Environmental Science and Technology, p. 159.

Niwadwong, Ch. and Reungwiriyachai, Ch., 2012, “Production of Cellulosic Ethanol in Thailand,” KKU Science Journal, 40 (4), pp. 1073-1088. (In Thai)

Siwarasak, P., 2003, “The Study of Ethanol Fermentation from Reducing Sugar of Rice Straws by Enzymatic Hydrolysis with T. reesei,” Journal of Rajamangala University of Technology Thanyaburi, p. 1 (In Thai)

Mahawichat, S. and Reungwiriyachai, C., 2012, "Lignocellulosic Ethanol Production from Hydrolysate of Cassava Stems via Batch Fermentation with Saccharomyces Cerevisiae TISTR 5048," Veridian E-Journal, p. 429. (In Thai)

Yimwaree, N. and Triratnasirichai, K., 2011, “Distillation Ethanol From Sweet Sorghum by Reflux Distillation,” KKU Research Journal (Graduate Studies), 11 (4), p. 25. (In Thai)

Hayook, C. and Teppitoon, W., 2004, “Ethanol-Water Mixture Separation by Adsorption,” The 42nd Conference of Kasetsart University, Kasetsart University, pp. 351-358. (In Thai)

Kongkeitkajorn, M.B., Sae-Kuay, C. and Reungsang, A., 2020, “Evaluation of Napier Grass for Bioethanol Production through a Fermentation Process,” Processes, 8 (5), p. 567.

Mekala, M., Neerudi, B., Are, P.R., Surakasi, R., Manikandan, G., Kakara, V.R. and Dhumal, A.A., 2022, "Water Removal from an Ethanol-Water Mixture at Azeotropic Condition by Adsorption Technique," Adsorption Science and Technology, 2022 (8374471), 10 p.