Bioetanolia maatalouden selluloosavirroista

vokKA

From regenerated wood pulp fibers to cationic cellulose: preparation, characterization and dyeing properties

The global demand for sustainable textile fibers is growing and has led to an increasing research interest from both academia and industry to find effective solutions. In this research, regenerated wood pulp fibers were functionalized with glycidyltrimethylammonium chloride (GTAC) to produce modified regenerated cellulose with cationic pending groups for improved dye uptake. The resultant cationic cellulose with a degree of substitution (DS) between 0.13 and 0.33 exhibited distinct morphologies and contact angles with water ranging from 65.7◦ to 82.5◦ for the fibers with DS values of 0.13 and 0.33, respectively. Furthermore, the thermal stability of the modified regenerated cellulose fibers, albeit lower than the pristine ones, reached temperatures up to 220 ◦C. Additionally, the modified fibers showed higher dye exhaustion and dye fixation values than the non-modified ones, attaining maxima values of 89.3% ± 0.9% and 80.6% ± 1.3%, respectively, for the cationic fibers with a DS of 0.13. These values of dye exhaustion and dye fixation are ca. 34% and 77% higher than those obtained for the non-modified fibers. Overall, regenerated wood pulp cellulose fibers can be used, after cationization, as textiles fiber with enhanced dye uptake performance that might offer new options for dyeing treatments.publishe

Betaiinisynteesi geneettisesti muokatulla Escherichia colilla

Äärimmäisen halofiilisen Ectothiorhodospira halochloris -eubakteerin betaiinisynteesiä koodaavat geenit kloonattiin Escherichia coliin, jossa betaiinisynteesin merkitystä tutkittiin suola- ja sokeristressissä kasvavilla soluilla. Työn kirjallisuusosassa tarkasteltiin E. colin sopeutumista kasvuympäristön aiheuttamaan osmoottiseen stressiin. Kirjallisuusosassa selvitettiin myös osmolyyttien suojaavia ominaisuuksia ja ennen kaikkea paneuduttiin betaiinin merkitykseen osmolyyttinä. Lopuksi käytiin lyhyesti läpi muita soluja stressaavia olosuhteita ja tarkasteltiin kirjallisuuden pohjalta onko betaiinilla havaittu olevan merkitystä myös näissä olosuhteissa. Työn tutkimusosan alkuperäisenä tarkoituksena oli rekombinantti-E. coli-kantojen kasvattaminen fermentorimittakaavassa. Plasmidistabiilisuusongelmien vuoksi päädyttiin kuitenkin hyvin aikaisessa vaiheessa takaisin pullomittakaavan kokeisiin. Ensisijaiseksi tavoitteeksi muotoutui kyseisten stabiilisuusongelmien ratkaiseminen. Stabiililla E. coli-kloonilla tutkittiin betaiinisynteesin ja betaiinin akkumuloitumisen merkitystä solun kasvuun korkean suola- ja sokeripitoisuuden aiheuttamassa osmoottisessa stressissä. Lisäksi tehtiin alustavia kokeita, joissa selvitettiin akkumuloiko solu betaiinia, kun hapen saatavuus on rajoitettua. Kloonatun de novo synteesireitin tuottaman betaiinin havaittiin stimuloivan E. coli XL1-Blue-kannan kasvua mineraalikasvuliuoksessa 0,3, 0,4, 0,5 ja 0,6 M NaCl-pitoisuuksissa. Suolastressissä kasvava E. coli akkumuloi kuitenkin huomattavasti enemmän kasvuliuokseen lisättyä betaiinia kuin syntetisoimaansa betaiinia, jonka seurauksena myös parhaat solusaannot määritettiin kasvuliuoksissa, joihin oli lisätty betaiinia. Tulokset viittaavat siihen, että de novo betaiinibiosynteesiä E. colissa rajoittaa pikemmin prekursoreiden (esim. S-adenosyylimetioniini) saatavuus kuin kyseisten geenien ekspressiotaso. Betaiinin syntetisointi stimuloi E. coli XLI-Blue-kannan kasvua myös korkeissa sakkaroosipitoisuuksissa (150 ja 200 g l [-1]). Sen sijaan korkeassa glukoosipitoisuudessa E. coli ei hyötynyt betaiinisynteesireitistä. Lisäksi havaittiin, että betaiinin syntetisointi stimuloi E. colin kasvua, kun hapen saatavuus oli rajoitettua

Etanolia korsibiomassoista:Prosessi ja kannattavuus lopputuotteen kannalta

VTT:n ja MTT:n yhteisessä kaksivuotisessa projektissa tutkittiin kotimaisten korsibiomassojen soveltuvuutta etanolivalmistuksen raaka­aineina. Tutkimuksessa perehdyttiin eritoten olkeen ja ruokohelpeen. Teknologia korsibiomassojen muuttamiseksi etanoliksi on olemassa. Laboratorio­olosuhteissa päästiin etanolisaannoissa raaka­aineesta hyvin lähelle arvioituja maksimiarvoja. Toisaalta, kun siirryttiin kohti teollisuudessa todennäköisesti käytettäviä olosuhteita (korkeampi kuiva­ainepitoisuus, vähemmän entsyymejä, runsaasti inhibiittoreita, jne.) maksimiarvoista jäätiin hieman. Näitä ”teollisia” tuloksia käytettiin tehtyjen laskelmien lähtötietona.Kriittiseksi tekijäksi muodostui biomassan saatavuus Suomessa. Arviomme mukaan raaka­aineita, olkea ja ruokohelpeä, saisi Suomesta parhaimmillaan kerättyä, 50 km keskisäteellä tehtaalta, noin 160 000 tonnia vuodessa (kuivapaino). Tästä nykytekniikalla voisi tuottaa noin 31 000 tonnia etanolia, eli tehdas olisi maailmalla suunniteltuihin tehtaisiin verrattuna hyvin pieni. Olki ja ruokohelpi olisi myös erikseen kerättävä ja kuljetettava tehtaalle. Tämä nostaa raaka­ainehintaa.Laitoksen investointimenoksi arvioitiin noin 110 miljoonaa euroa. Tämä olisi selvästi enemmän kuin mitä vastaavankokoinen jyvää raaka­aineena käyttävä etanolitehdas maksaisi. Tuotantokuluiksi arvioitiin noin 1 €/litra tuotettua etanolia. Suurimmat kustannustekijät olivat investoinnin kuoletus, pääraaka­aineen hinta ja entsyymien valmistukseen liittyvät kulut. Etanolin myyntihinta EU:ssa on viimeisen vuoden aikana liikkunut 0,55..0,65 €/litra välillä. On siis selvää että käytetyillä lähtöravoilla tehdasinvestointi ei olisi kannattava.Prosessikonsepteja ja teknologiaa kehittämällä selluloosapohjaisen etanolituoton kannattavuus on todennäköisesti kuitenkin mahdollista saavuttaa. Jatkokehitystyön keskeisempiä suuntaviivoja ovat i) toisenlaisten prosessikonseptien löytäminen, ii) entsyymikulujen alentaminen tai vaihtoehtoisten hydrolyysi­ratkaisujen kehittäminen, iii) etanolisaannon parantaminen, iv) investointimenojen alentaminen ja/tai v) arvokkaampien sivutuotteiden identifiointi

Esikäsittely- ja hydrolyysitekniikoiden kehittäminen kotimaisten agroraaka-aineiden hyödyntämiseksi bioetanolin tuotossa

vokKA