Do sự gia tăng liên tục giá thành của dầu thô-nguồn năng lượng chính trên thế giới hiện nay, rất nhiều đề tài nghiên cứu gần đây quan tâm đến việc phát triển các nguồn nhiên liệu mới có giá trị về mặt kinh tế và môi trường. Có thể nói nhiên liệu sinh học là một nguồn nhiên liệu đầy tiềm năng hứa hẹn thay thế cho nguồn xăng dầu sắp cạn kiệt trong tương lai, đặc biệt là những nhiên liệu được sản xuất thông qua quá trình lên men từ các nguồn nguyên liệu tái tạo, điển hình là butanol. Hiện nay butanol thương mại được sản xuất chủ yếu từ con đường hóa dầu nhưng kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình lên men từ vi sinh vật để thu nhận butanol có rất nhiều triển vọng. Quá trình lên men sản xuất butanol hay còn gọi là quá trình lên men Ethanol-Butanol-Acetone (ABE) được thực hiện bởi giống vi khuẩn Clostridium, đặc biệt là loài Acetobutylicum (Lin và Blaschek, 1983). Loài vi sinh vật này được xem là lâu đời nhất trong nghành công nghiệp lên men kỵ khí bắt buộc. Nó được xếp ở vị trí thứ hai chỉ sau lên men ethanol từ nấm men Saccharomyces cerevisiae ở quy mô sản xuất. Quá trình lên men ABE được thực hiện rộng rãi trong công nghiệp đến nửa đầu thế kỷ 20 với 66% sản lượng tiêu thụ trên toàn thế giới của butanol được sản xuất từ phương pháp sinh học (Dürre, 2008). Tuy nhiên, với sự ra đời của Thế chiến thứ hai và sự phát triển leo thang của ngành công nghiệp hóa dầu, sản xuất butanol từ phương pháp sinh học nhanh chóng giảm dần. Đến năm 1960, hiệu quả thấp của quá trình lên men ABE so ngành công nghiệp hóa dầu cùng với các chi phí cao hơn khi sử dụng các nguồn carbohydrate làm cơ chất dẫn tới kết quả là việc đã xoá bỏ hoàn toàn các hoạt động công nghiệp từ quá trình lên men này. Tuy nhiên, khi giá dầu bắt đầu tăng từ đầu những năm 1970 do "cuộc khủng hoảng dầu thô" cùng với sự suy giảm dần về nguồn dầu và hơn nữa là sự thúc đẩy xã hội trên toàn thế giới nhận thức về các vấn đề môi trường đang trong tình trạng cấp cứu, đã làm cho con người quan tâm đến ngành công nghiệp sinh học (Dürre, năm 1998; Dürre, 2008). Kể từ đó, những nỗ lực nghiên cứu đáng kể về quá trình lên men ABE sản xuất butanol đã được thực hiện trong nhiều lĩnh vực, cụ thể là trong ngành công nghệ vi sinh vật, tạo ra các chủng đột biến mới nhằm nâng cao sản lượng dung môi, nghiên cứu thay đổi các điều kiện lên men nhằm cải thiện năng suất thấp và nồng độ butanol trong dịch lên men.

------------------------------------------------------------

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

CHƯƠNG 2: BUTANOL

2.1. Giới thiệu chung

2.2. Ứng dụng của butanol trong thực tiễn

CHƯƠNG 3: VI SINH VẬT TRONG LÊN MEN SẢN XUẤT BUTANOL – CLOSTRIDIUM

3.1. Đặc điểm hình thái

3.2. Đặc điểm sinh lý của vi khuẩn Clostridium

3.2.1. Nhu cầu dinh dưỡng

3.2.2. Điều kiện nuôi

3.3. Các loài vi sinh vật được dùng trong sản xuất butanol

CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH LÊN MEN ACETON-BUTANOL-ETHANOL

4.1. Sự trao đổi chất trong quá trình lên men của vi khuẩn Clostridium

4.2. Lên men của vi khuẩn tự do

4.2.1. Khả năng sử dụng các nguồn cơ chất trong lên men

a. Khảo sát khả năng sử dụng các loại đường đơn pentose và hexose

b. Lên men từ bột sắn (cassava flour CF)

c. Lên men từ Xơ bắp ( corn fiber)

d. Lên men từ dịch bo bo ( sweet sorghum juice)

e. Lên men từ bã nho (grape pomace)

4.2.2. Điều kiện lên men

a. pH

b. Nhiệt độ

c. Nồng độ các muối trong môi trường tổng hợp

d. Sự ức chế ngược của butanol trong quá trình lên men

4.3. Ứng dụng tế bào vi khuẩn cố định trong lên men sản xuất butanol

CHƯƠNG 5: CÁC KĨ THUẬT PHÂN TÁCH BUTANOL TỪ DỊCH LÊN MEN

Chương 6: Kết Luận

Tài liệu tham khảo

------------------------------------------------------------------

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn - Trường ĐHBK TPHCM