|
Esikäsittely
Kimmo Klemola Ennen varsinaista hydrolyysiä biomassa täytyy esikäsitellä, jotta happo tai entsyymit pääsisivät tehokkaammin vaikuttaman selluloosaan. Esikäsittely voi olla joko termistä tai kemiallista. Esikäsittelyssä suurin osa hemiselluloosasta hydrolysoituu liukoisiksi sokereiksi ja jäykkä ligniinin ja selluloosan rakenne avautuu helpottaen näin hydrolyysia. Entsymaattisessa hydrolyysissä entsyymit katalysoivat selluloosan hajoamista sokereiksi matalissa lämpötiloissa. Lignoselluloosabiomassan hydrolyysireaktio entsyymien läsnä ollessa on kuitenkin erittäin hidas, koska selluloosan polymeeriketjuja suojaa hemiselluloosan ja ligniinin muodostama matriisi. Lignoselluloosa eli puumassa on sen takia esikäsiteltävä selluloosan vapauttamiseksi entsyymien tehokkaan vaikutuksen aikaan saamiseksi. Eniten tutkittu esikäsittelymenetelmä on höyryräjäytys joko happokatalyytin läsnä ollessa tai ilman. Optimaaliset esikäsittelyolosuhteet havu- ja lehtipuille, eri puulajeille sekä hemiselluloosalle ja selluloosalle eroavat toisistaan. Esikäsittelyssä voidaan käyttää esimerkiksi rikkidioksidia SO2 ja rikkihappoa H2SO4. On havaittu, että rikkidioksidia käytettäessä syntyy vähemmän fermentioinhibiittoreita ja etanolin saanto on näin ollen suurempi. [1] Etanolin kokonaissaanto ei riipu pelkästään sokerisaannosta vaan myös käymisliuoksen fermentoituvuudesta. Siihen puolestaan vaikuttavat esikäsittelyssä liuenneet ja siinä syntyneet fermentiota inhiboivat yhdisteet. [1] Vaihtoehtoinen biomassan esikäsittely on MBI Internationalin ”ammoniakkikuituräjäytys” (ammonia fiber explosion), jossa sellubiomassaa käsitellään nestemäisellä ammoniakilla korkeassa paineessa ja paine pudotetaan nopeasti (räjäytys). Seurauksena on selluloosan kiteiden hajoaminen, hemiselluloosan esihydrolysoituminen ja biomassan parempi hydrolysoituvuus varsinaisessa entsyymihydrolyysissä.
Lähteet: 1. Galbe M., Zacchi G., A review of the production of ethanol from softwood, Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 59, pp. 618-628, 2002.
| |