منابع پایان نامه ارشد درباره دی اکسید کربن

دانلود پایان نامه ارشد

سلولی
(گرم بر لیتر)
pH
دما
(سانتیگراد)
زمان
محیط کشت
سوبسترای گازی
(درصد حجمی)
میکروارگانیزم
[61]
0/86 mmol H2/ mmol CO
063/0 mmol H2/g.h
XCO: 88%
27/0
5/7
30
120 ساعت
ناپیوسته
CO/H2/CO2/Ar
(55: 20:10:15)
رودوسپریلیوم روبروم
[62]
9/16 mmol H2/l
XCO: 86%

9/6
30
120 ساعت
ناپیوسته
CO/H2/CO2/Ar
(55: 20:10:15)
رودوسپریلیوم روبروم
[31]
82/0 mmol H2/mmol CO
16 mmol/g.h
XCO: 80%
4/3
3/6
30
600 ساعت
راکتور همزن دار پیوسته
CO/H2/CO2/Ar
(55: 20:10:15)
رودوسپریلیوم روبروم
[63]
6/9 mmol H2/h
XCO: 60%

3/6

7 روز
راکتور همزن دار پیوسته
CO/H2/CO2/Ar
(55: 20:10:15)
رودوسپریلیوم روبروم
[30]
H2 yield %95
XCO: 80%
68/0
4/6-9.6
50

راکتور همزن دار پیوسته
CO/ H2/CO2/CH4
(4: 11: 21: 64)

باسیلوس سیمیتی
[58]
41 mmol H2/g.h
XCO 60
10
0/7
30
400 ساعت
راکتور همزن دار پیوسته
N2/CO
(90:10)
رودوسودومونا پالوستریس
[59]
20 mmol H2/g.h

5/1
0/7
30
68 ساعت
راکتور همزن دار پیوسته
N2/CO
(92:8)
Y19 سیتروباکتر گونه
[64]
8/0 mmol H2/g.min


0/7
30

راکتور صافی چکنده
CO/CH4/N2 (20:5:75)

روبریویواکس ژلاتینوس
[65, 66]
125 ml H2/g.h

65/0
8/6
25-26
8 ماه
راکتور سلول تثبیت شده

CO/N2
(10:90)

روبریویواکس ژلاتینوس
[65, 66]
140 ml H2/g.h



25-26
10 روز

بیوراکتور حبابی

CO/N2
(20:80)
روبریویواکس ژلاتینوس
[67]
88/0 mol H2/mol CO
01/0 mol H2/g.h
XCO: 58%

0/7
30
120 ساعت
راکتور همزن دار پیوسته
CO/H2/CO2/N2 (55:20:10:15)
رودوسپریلیوم روبروم
جدول ‏22 : تولید هیدروژن با استفاده از باکتریهای هیدروژنوژنیک
به طور کلی، باکتریهایی که هیدروژن تولید می کنند به هتروترفهای بی هوازی76، هتروترفهای بی هوازی اختیاری77، هتروترفهای به شدت بی هوازی78 و باکتریهای فتوسنتزی79 تقسیم بندی می شوند [31]. باکتریهای فتوسنتزی توانایی خوبی برای کاتالیز کردن واکنش آب-گاز بیولوژیکی دارند. تولید H2 توسط این باکتریها به شدت به حضور و فعالیت آنزیمهای تولید کننده هیدروژن وابسته است. باکتریهای فتوسنتزی چهار آنزیم نیتروژناز80، هیدروژناز گیرنده81، هیدروژناز تخمیرکننده82 و هیدروژناز وابسته به 83CO دارند که توسط آنها متابولیزم H2 را انجام می دهند [68]. این آنزیمها در تولید هیدروژن در شرایط رشد مختلف حضور دارند. باکتری فتوسنتزی متفاوت که می توانند CO را به H2 و CO2 تبدیل کنند عبارتند از رودوباکتر اسفروئیدز، رودوسودومونا ژلاتینوسا، رودوسودومونا پالوستریس، رودوسیکلوس ژلاتینوسس، روبریویواکس ژلاتینوسس، رودوسپریلیوم روبروم، متانوسارسینا بارکری، سیتروباکتر گونه Y19، متانوباکتریوم ترمواتوتروفیکوم و کلستریدیوم ترمواستیکوم [33, 36]. از میان باکتریهای فتوسنتزی، باکتریهای غیر-سولفوری ارغوانی همانند روبروم و ژلاتینوسس با توجه به نرخ قابل توجه مصرف CO و بازده تبدیل CO بالا و نزدیک به میزان تئوری 1، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند [32, 69]. هرچند، توجه به این نکته حائز اهمیت است که گونه های مختلف این باکتریها ممکن است عملکرد متفاوتی داشته باشند [30].
باکتریهای فتوسنتزی بی هوازی می توانند از انرژی حاصل از نور و ترکیبات آلی برای تولید الکترون استفاده کنند. این باکتریها حاوی رنگدانه هایی هستند که نسبت به نور واکنش نشان می دهند و انرژی نور از طریق آنها جذب شده و به پتانسیل شیمیائی تبدیل می شود. این پتانسیل شیمیائی تولید شده سپس در متابولیزم میکروبی به کار گرفته می شود. بنابراین، در این سلولهای باکتریایی رنگدانه ها نقش مهمی در توانایی جذب نور ارگانیزم ایفا می کنند. شدت نور روی رشد سلول و تولید محصول تاثیر می گذارد. با وجود آنکه شدت نور زیاد رشد سلول را به دلیل جذب منابع آلی در حضور نور افزایش می دهد، اما شدت نور اضافی می تواند فعالیت متابولیکی باکتری را کاهش دهد. در این موارد، رنگ زیاد رنگدانه ها مانع از نفوذ کامل نور به درون سلول می گردد [70]. در نتیجه، شدت نور بهینه عامل مهمی است که می بایست به درستی تعیین شود. بدین منظور، نجف پور و یونسی [70] تاثیر شدت نور (500، 1000 و 1500 لاکس84) را روی متابولیزم سلولی و تولید H2 در محیط کشت ناپیوسته روبروم مورد بررسی قرار دادند. همچنین، غلظت استات به عنوان منبع کربنی در حضور گاز سنتز در محیط کشت تغییر داد شد (1، 5/1 و 2 گرم در لیتر). نتایج این تحقیق نقش اساسی غلظت استات در تکثیر سلول و همچنین تاثیر شدت نور روی غلظت سلول را تائید کرد. از نتایج حاصله چنین استنباط شد که هر دو منبع انرژی یعنی نور و استات، برای فراهم کردن الکترون برای باکتری جهت تولید هیدروژن لازم و ضروری بودند. هرچند، هنگامی که شدت نور یا غلظت استات از حد لازم بیشتر می شد رشد سلولی کند می گردید. در این آزمایش، حداکثر میزان تبدیل 98% برای CO و بازده 86% H2 از CO با 5/1 گرم در لیتر استات و در شدت نور 1000 لاکس حاصل گردید. جانگ و همکارانش85 [71] نیز اثر نور را روی رشد و تولید محصول باکتری رودوسودومونا پالوستریسP4 86را روی CO به عنوان تنها منبع کربنی مورد بررسی قرار دادند. با توجه به ویژگی بارز گونه رودوسودومونا، این باکتری بی هوازی اختیاری می توانست به صورت فتواتوتروف یا کموهترتروف رشد کند اما تشکیل رنگدانه های ارغوانی تنها در شرایط فتواتوتروف اتفاق می افتاد. این مساله، با عدم رشد باکتری در غیاب نور تائید شد که نشان می داد این باکتری به نور احتیاج دارد و نمی تواند CO را به عنوان منبع انرژی مصرف کند. هنگامی که نور برای باکتری فراهم گردید، رشد سلول و مصرف CO سریع بود، اما هیچ هیدروژنی تولید نشد تا زمانی که نور برداشته شد. از این نتایج چنین استنباط گردید که حذف نور برای شروع تولید H2 همراه با مصرف CO از طریق واکنش جابجائی آب-گاز لازم بود. در این فرایند مقداری ATP سنتز می شود که سلولهای P4 انرژی مورد نیاز برای نگهداری خود را از آن تامین می کردند.

2-3 باکتریهای استوژنیک
سه دسته از باکتریها در فرایندهای بی هوازی استات تولید می کنند که عبارتند از باکتریهای تخمیرکننده87، سینتروفیک استوژنها88 و همواستوژنها89. باکتریهای تخمیرکننده و استوژنها قادر به تولید استات، H2، CO2 و محصولات دیگر هستند، درحالیکه همواستوژنها H2 و CO2 را مصرف می کنند تا استات تولید کنند [44, 72, 73]. باکتریهای همواستوژنیک که استوژن نیز نامیده می شوند، می توانند روی H2 و CO2 به عنوان منبع کربن و انرژی رشد کنند و کاهیده شدن CO2 به استات با سنتز ATP همراه است [74].
استوژنها باکتریهای لزوما بی هوازی هستند که قادرند به صورت کمولیتوارگانوتروف90 بر روی سوبستراهای مختلف از جمله ترکیبات تک کربنی نظیر منوکسید کربن، دی اکسید کربن و هیدروژن، فرمات و متانول رشد کنند و آنها را در شرایط دما و فشار محیطی به اسیدهای چرب فرار و الکل مانند استات، بوتیرات و اتانول تبدیل کنند [21, 26, 27, 75]. برخی از باکتریهای استوژنیک عبارتند از کلستریدیوم ترمواستیکوم، کلستریدیوم فرمیکواستیکوم، ایوباکتریوم لیمسوم، استوباکتریوم وودی، استوژنیوم کیوی،کلستریدیوم ترمواتوتروفیکوم، کلستریدیوم لانگالی و بوتیریباکتریوم متیلوتروفیکوم [24, 75, 76]. لیستی از باکتریهای استوژنیک مختلفی که برای تولید استات، اتانول، بوتیرات و بوتانول استفاده می شوند و مختصری از شرایط به کار گرفته شده برای تخمیر گاز سنتز در جدول 2-3 ارائه شده است.

جدول ‏23 : تولید سوختهای بیولوژیکی با استفاده از باکتریهای استوژنیک
مراجع
محصول
میزان تبدیل (%)
دانسیته سلولی
(گرم بر لیتر)
pH
دما
(سانتیگراد)
زمان
محیط کشت
سوبسترای گازی
(درصد حجمی)
میکروارگانیزم
[44]
20/0 mmol acetate/mmol H2
42/0 mmol acetate/mmol CO2

92/0
2/6
55
220 ساعت
ناپیوسته
H2/CO2 (80:20)
HUC22-1 مورلا

[77]

2/7 mmol acetate/g.h

51/1

2/6

22

420 ساعت

ناپیوسته با بازیافت سلول

H2/CO2 (80:20)

HUC22-1 مورلا
[75]
27/2 g acetate/l
XCO: 100%
80/0
5/8
30
72 ساعت
ناپیوسته
CO/H2/Ar (78:4:18)

کلستریدیوم استیکوم

[41]
48 g ethanol/l
3 g acetate/l
21 mol ethanol/mol acetate

XCO: 90% XH2: 70%
4
5/4
36
560 ساعت
راکتور همزن دار پیوسته با بازیافت سلول
CO/H2/CO2/ Ar (55:20:10: 15)
کلستریدیوم لانگالی
[20]
16/19 g acetate/l
13/1 g/l.h
XCO: 69% XH2: 37%
14/5
6/6


راکتور همزن دار پیوسته
CO/H2/CO2/N2 (13:14:5:68)

استوژنوم کیوی
[20]
604/5 g acetate/l
743/2 g ethanol/l
XCO: 100%
XH2: 6/78%
018/0
9/4


راکتور سلول تثبیت شده

CO/H2/CO2/N2 (13:14:5:68)
کلستریدیوم لانگالی
[20]
4/6 g acid acetic/l
XCO: 57% XH2: 58%
6/13
05/5
37

راکتور صافی چکنده
CO/H2/CO2/N2 (14:17:4:65)

کلستریدیوم لانگالی
[20]
21 g ethanol/l
3 g acetic acid/l
XCO: 85% XH2: 50%

05/5
37

راکتور همزن دار پیوسته
CO/H2/CH4 (45:50:5)
O-52 کلستریدیوم لانگالی
جدول 2-3 (ادامه)
مراجع
محصول
میزان تبدیل (%)
دانسیته سلولی
(گرم بر لیتر)
pH
دما
(سانتیگراد)
زمان
محیط کشت
سوبسترای گازی
(درصد حجمی)
میکروارگانیزم
[78]
1 g ethanol /l,
3g acetate/l
1 mol ethanol/acetate
4 mol ethanol/acetate



5 راکتور اول،
5/4-4 راکتور دوم
37

راکتور همزن دار پیوسته دو مرحله ای
CO/H2/CO2/ Ar (16: 11: 18: 55)
کلستریدیوم لانگالی
[79]
29/0 mmol ethanol/g.h
127/0 mmol ethanol/mmol acetate


562/0
8/6
37
44 ساعت
فاز مایع ناپیوسته با جریان گاز پیوسته

CO/H2/CO2/N2 (20:10:20:50)
کلستریدیوم لانگالی
[79]
45/1 mM ethanol
3/23 mM acetate

150/0

37
72 ساعت
فاز مایع ناپیوسته با جریان گاز پیوسته

CO/H2/CO2/N2 (20:10:20:50)
کلستریدیوم اتواتانوژنوم
[80]
259 mg ethanol/l


74/4
37
60 ساعت
ناپیوسته
CO/CO2
(95:5)
کلستریدیوم اتواتانوژنوم

[19]

71/7 mmol ethanol /l,
96/7 mmol acetate/l

XCO: 97%


6

37

ناپیوسته

CO 60%
کلستریدیوم اتواتانوژنوم
[81]
95/5 g butyrate/l
88/3 g acetate/l


031/0
شیفت از 8/6 به 6

37

فاز مایع ناپیوسته با جریان گاز پیوسته

CO 100%
بوتیریباکتریوم متیلوتروفیکوم
[50]
536/0 g butyrate/l
689/0 g acetate/l
56/0 g ethanol/l


286/0
6
37

راکتور همزن دار پیوسته
CO 100%
بوتیریباکتریوم متیلوتروفیکوم
جدول 2-3 (ادامه)
مراجع
محصول
میزان تبدیل (%)
دانسیته سلولی
(گرم بر لیتر)
pH
دما
(سانتیگراد)
زمان
محیط کشت
سوبسترای گازی
(درصد حجمی)
میکروارگانیزم
[51]
(مول کربن در محصول به ازای هر )CO مول
ethanol: 15/0
butanol: 075/0
acetic acid: 025/0



8/5-9/5
37
30 روز
راکتور ستون حبابی
CO/CO2/N2 (25:15:60)
کلستریدیوم کربوکسیدیوورانس
[82]
3/1 g acetate/l
6/0 g ethanol/l
XCO: 100%
2/1

37
120 ساعت
ناپیوسته
CO/H2/CO2/Ar (55:20:10:15)

کلستریدیوم لانگالی
[83]
67/2 g ethanol/l


9/5
37
15 روز
ناپیوسته
CO/H2/CO2/N2 (20:5:15:60)

P11کلستریدیوم گونه
[84]
758/0 mmol acetate
001/0 mmol butyrate
172/0 mol acetate/mol CO


434/0
8/6
37
54 ساعت
ناپیوسته
CO/CO2
(80:20)
ایوباکتریوم لیمسوم
[85]
014/0 mol butyrate/ mol CO
18/0 mol acetate/mol CO
38 mmol ethanol /l

750/0
8/6
37
2 روز
Gas lift راکتور
CO 100%
ایوباکتریوم لیمسوم
[54]
(بر اساس میزان کربن)
33/0 mol ethanol/mol CO
33/0 mol butanol/mol

پایان نامه
Previous Entries منابع پایان نامه ارشد درباره اکسیداسیون، بیوتکنولوژی، بازدارندگی Next Entries منابع پایان نامه ارشد درباره مقیاس تجاری، بازدارندگی، اکسیداسیون