Fermentation and Cultivation Technology for Improved Ethanol Production from Lignocellulose

Abstract: Popular Abstract in Swedish Arbetet i denna avhandling syftar till att förbättra etanolproduktionen från lignocellulosa. Etanol framställd från förnyelsebara råvaror har fått förnyad uppmärksamhet på grund av den växande medvetenheten om den globala uppvärmningen och farhågor för en trytande tillgång på olja. Lignocellulosa utgör en potentiell råmaterialkälla för framtida storskalig etanolproduktion. För att kunna erhålla etanol från lignocellulosa måste dess beståndsdelar i form av cellulosa, hemicellulosa och lignin brytas ner så att de jäsbara sockerarterna frigörs. Denna hydrolys kan antingen katalyseras av olika syror eller av enzymer. Lignocellulosahydrolysat innehåller ofta ämnen som inhiberar mikroorganismer och därmed orsakar en försämrad etanolproduktion. Eftersom etanol är har ett lågt försäljningspris är det viktigt att processen är robust, enkel och effektiv. Det övergripande målet med det aktuella projektet var att ytterligare förbättra jäsningen av lignocellulosahydrolysat genom att modifiera existerande och utveckla nya metoder för cellodling och jäsning. Råmaterialet som utvärderades var gran och sockerrörsbagasse. Gran är en billig och lättillgänglig svensk råvara medan sockerrörsbagasse är en biprodukt får lantbruket som finns tillgänglig i stora kvantiteter i tropiska och subtropiska länder. Resultaten från det experimentella arbetet visade att förbättring av existerande odlings och jäsningsstrategier avsevärt förbättrade jäsning av lignocellulosahydrolysat under industriella betingelser. En existerande metod för semikontinuerlig jäsning av svagsyra-hydrolysat modifierares vilket möjliggjorde uppskalning till PDU-skala. Det visade sig att uppodling av jäst på hydrolysat förbättrade dess inhibitortålighet avsevärt. Detta gjorde det möjligt att öka torrhalten i samtidig hydrolys och jäsning (SSF) samtidigt som jästtillsatsen kunde minskas. Mer effektivt utnyttjande av de olika sockerarterna i hydrolysaten kunde uppnås genom att använda xylosjäsande jäststammar. Både rekombinant Saccharomyces cerevisiae och en naturligt xylosjäsande jäst utvärderades. Även om båda jästarna kunde jäsa en stor del av xylosen så rådde inget tvivel om att S. cerevisiae var överlägset mest robust under industriella förhållanden