• شماره ركورد
    24973
  • شماره راهنما
    BIOTECH2 385
  • عنوان

    بازيافت ليوان هاي كاغذي يك بار مصرف با حذف لايه ي پلي اتيلني به روش آنزيمي و تبديل محتواي سلولزي آن ها به اتانول

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي - بيوتكنولوژي
  • دانشكده
    علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي
  • تاريخ دفاع
    1403/11/06
  • صفحه شمار
    94 ص .
  • استاد راهنما
    داود بي ريا
  • كليدواژه فارسي
    ليوان كاغذي يك بار مصرف , فيلم پلي اتيلني , الفااميلاز , هيدروليز آنزيمي سلولاز , اتانول زيستي
  • چكيده فارسي
    افزايش توليد و تجمع ضايعات جامد به دليل رشد سريع جمعيت، شهرنشيني و پيشرفت فناوري، تهديدي قابل توجه براي آينده جهان است. تحقيقات براي كشف پتانسيلاستفاده ازاين ضايعات براي محصولات با ارزش و ايجاد اقتصاد چرخه اي در حال انجاماست. ليوان‌هاي يكبار مصرف كاغذي به دليل وجود لايه اي از پلاستيك از جنس پلي اتيلن پس از مصرف به سختي قابل بازيافت هستند و به عنوان يكي از معضلات مديريت پسماندهاي جامد به حساب مي آيند. جدايش فيلم پلي اتيلني از كاغذ يك پيش نياز مهم براي بازيافت و استفاده مجدد از اين ليوان‌ها محسوب مي شود. در اين پژوهش سعي شد از تلفيق عملكرد يك سيستم آنزيمي (آلفا آميلاز) و نيروي مكانيكي براي جدايش لايه‌هاي پلاستيكي و كاغذي ليوان‌هاي كاغذي يكبارمصرف استفاده شود و در نهايت تبديل محتواي سلولزي اين ليوان‌ها به اتانول زيستي مورد مطالعه قرار گرفت. عملكرد آلفا آميلاز بر تجزيه پلي اتيلن قبلا به اثبات رسيده است و حتي تجزيه جزئي پلي اتيلن مي تواند به سست شدن اتصال آن با كاغذ كمك كند. آلفا آميلاز مورد استفاده به شكل تجاري و نيز از نتيجه كشت سلولي باكتري باسيلوس سوبتيليس مورد بررسي قرار گرفت. ابتدا با مطالعه عوامل موثر بر جداسازي لايه ها، شرايط بهينه براي جدايش آنها شامل نسبت فعاليت آنزيمي به وزن قطعات بريده شده از ليوان‌ها (براده ها) ، دور همزن (تنش برشي حاصل از همزدن به عنوان نيروي مكانيكي) و زمان توسط نرم افزار ميني‌تب بررسي و انجام شد. نسبت فعاليت آنزيمي به وزن براده‌ها 0.14 واحد آنزيمي در ميلي‌ليتر به وزن براده ها بر حسب گرم (units of enzyme/mL.g) ، دور همزن rpm110 و زمان 55ساعت براي بهينه‌سازي جدايش لايه هاي كاغذي و پلي‌اتيلني انتخاب شد. سپس از محتواي كاغذي به دست آمده كه از جنس سلولز است براي تبديل به اتانول زيستي استفاده شد. هيدروليز آنزيمي براي تبديل سلولز به قندهاي احيا و مخمر ساكارومايسز سرويسيه براي فرايند تخمير مورد استفاده قرار گرفت و سه حالت هيدروليز و تخمير جداگانه، همزمان و جدايش لايه ها همراه با هيدروليز و تخمير مورد بررسي قرار گرفت. غلظت قند توليد شده به كمك روش جذب نوري و اتانول با كروماتوگرافي گازي اندازه گيري شد. بيشترين بازده توليد اتانول از سلولز براي حالت هيدروليز و تخمير جدا گانه به دست آمد كه براي زمان 24ساعت و 48 ساعت تخميرجداگانه به ترتيب برابر با 19 و 49 درصد مي‌باشند. نتايج به دست آمده در اين پژوهش نشان داد كه فراوري ليوان‌هاي كاغذي بااستفاده از آنزيم آميلاز، ميتواند يك روش مناسب براي استفاده از محتواي سلولزي اين ضايعات و سپس قندسازي و توليد اتانول زيستي باشد. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه روش به كار رفته مي تواند رويكردي پايدار براي مديريت پسماندهاي ليوانهاي كاغذي يكبار مصرف ارائه كند.
  • كليدواژه لاتين
    Disposable paper cup , Polyethylene film , Alpha-amylase , Enzymatic hydrolysis of cellulose , Bioethanol
  • عنوان لاتين
    Recycling an‎d bioconversion of the cellulosic content of disposable paper cups to ethanol
  • گروه آموزشي
    زيست فناوري
  • چكيده لاتين
    The increase in the production an‎d accumulation of solid waste due to rapid population growth, urbanization, an‎d technological advancements is a significant threat to the future of the world. Research is underway to explore the potential of using this waste for valuable products an‎d creating a circular economy. Disposable paper cups are difficult to recycle after consumption due to the presence of a polyethylene plastic layer an‎d are considered one of the problems of solid waste management. Separating the polyethylene film from the paper is an important prerequisite for recycling an‎d reuse of these cups. In this study, an attempt was made to combine the action of an enzymatic system (alpha amylase) an‎d mechanical force to separate the plastic an‎d paper layers of disposable paper cups, an‎d finally the conversion of the cellulose content of these cups into bioethanol was studied. The action of alpha amylase on the degradation of polyethylene has been previously proven, an‎d even partial degradation of polyethylene can help loosen its bond with paper. Commercially used alpha-amylase an‎d the results of Bacillus subtilis cell culture were investigated. First, by studying the factors affecting the separation of the layers, the optimal conditions for their separation, including the ratio of enzyme activity to the weight of the pieces cut from the glasses (shavings), the stirring speed (shear stress resulting from stirring as a mechanical force), an‎d time, were investigated an‎d carried out using Minitab software. The ratio of enzyme activity to the weight of the shavings was 0.14 enzyme units per milliliter to the weight of the shavings in grams (units of enzyme/mL.g), the stirring speed was 110 rpm, an‎d the time was 55 hours to optimize the separation of the paper an‎d polyethylene layers. Then, the obtained paper content, which is made of cellulose, was used to convert it into bioethanol. Enzymatic hydrolysis was used to convert cellulose into reducing sugars an‎d Saccharomyces cerevisiae yeast was used for the fermentation process, an‎d three separate hydrolysis an‎d fermentation modes, simultaneous hydrolysis an‎d layer separation with hydrolysis an‎d fermentation, were investigated. The concentration of sugar produced was measured using optical absorption an‎d ethanol by gas chromatography. The highest ethanol production efficiency from cellulose was obtained for the separate hydrolysis an‎d fermentation mode, which were 19% an‎d 49% for 24 hours an‎d 48 hours of separate fermentation, respectively. The results obtained in this study showed that processing paper cups using amylase enzyme can be a suitable method for utilizing the cellulose content of these wastes an‎d then saccharification an‎d production of bioethanol. The results of this study showed that the method used can provide a sustainable approach for managing disposable paper cup waste.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    145023
  • نويسنده

    حبيب اللهي نجف ابادي، مريم