نوع مقاله : پژوهشی- فارسی

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 گروه زیست شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری های زیستی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

3 مرکز سوئدی بازیافت منابع، دانشگاه بوروس، بوروس، سوئد

چکیده

مقدمه: سوخت‌های فسیلی به دلیل آلودگی‌های فراوانی که درمحیط ایجاد می‌کنند، جان انسان‌ها و دیگر موجودات کره زمین را تهدید می‌کنند. با وجود تغییرات اقلیمی و آلودگی‌های فراوان، تعداد قابل توجهی از کشورهای جهان هنوز از این سوخت‌های آلاینده استفاده می‌کنند. بنابراین، یافتن سوخت‌های جایگزین و پاک دغدغه‌ی بسیاری از پژوهشگران است. یکی از متداول‌ترین این سوخت‌ها، اتانول است که به‌علت گروه‌های هیدروکسیل بیشتر و نداشتن گوگرد و نیتروژن در ساختار خود، تمیزتر می‌سوزد که هم به روش شیمیایی و هم به روش زیستی قابل حصول است. تاکنون چهار نسل از اتانول زیستی معرفی شده که تولید آن از ترکیبات لیگنوسلولزی تحت عنوان نسل دوم شناخته می‌شود. این ترکیبات شامل زیست توده کشاورزی یا صنعتی هستند که از نظر زیست محیطی پایدار و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه هستند.

روش جستجو: رویکرد کلی این مقاله به صورت مقاله مروری روایتی بوده و تا حد امکان در جستجوی مطالب رویکرد جستجوی منطقی در پیش گرفته شد. در جمع‌بندی و تجزیه و تحلیل نهایی اطلاعات سعی شد در هر بخش از رویکرد مقایسه‌ای بین روش‌های مختلف بیان شده، استفاده گردد.

بحث و نتیجه‌گیری: از میان چهار نسل‌ موجود، نسل دوم اتانول زیستی، از جهت عدم رقابت با غذای انسان و قابلیت صنعتی شدن بیشتری که نسبت به نسل سوم و چهارم دارد، مورد توجه ویژه‌ای قرار گرفته است. در نتیجه، بررسی دقیق فرآیند تولید اتانول زیستی نسل دوم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. شناخت درست اجزای ترکیبات لیگنوسلولزی، بهینه‌سازی روش‌های پیش‌تیمار و یافتن روش هیدرولیز و تخمیر با بازده‌ی بالا از جمله مواردی است که باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد تا این فرآیند را به لحاظ صنعتی مقرون به صرفه نماید. با وجود پژوهش‌های گسترده‌ای که برای انتخاب مناسب‌ترین میکروارگانیسم در مرحله‌ی تخمیر انجام شده، همچنان ساکارومایسس سرویزیه و زایموموناس موبیلیس در صدر بررسی‌ها قرار دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Lignocellulosic Biomass: Renewable Sources for Bioethanol Production

نویسندگان [English]

  • Sara Tavallaei 1
  • Sharareh Harirchi 2
  • Zahra Etemadifar 2
  • Mohammad Taherzadeh 3

1 Department of Cell and Molecular Biology and Microbiology, Faculty of Biological Science and Technology, University of Isfahan, Isfahan, Iran

2 Department of Cell and Molecular Biology and Microbiology, Faculty of Biological Science and Technology, University of Isfahan, Isfahan, Iran

3 Swedish Centre for Resource Recovery, University of Borås, 501 90 Borås, Sweden

چکیده [English]

Introduction: Fossil fuels are the main sources of water, soil, and air pollutions that threaten humans’ life and other organisms on Earth. Nowadays, climate change and pollutions are critical issues; however, many countries still use polluting fossil fuels. Therefore, finding alternative and clean fuels is a concern for many environmental activists and scientists. One of these alternative fuels is ethanol, which ignites cleaner due to its higher hydroxyl groups and lack of sulfur and nitrogen in its formula. Ethanol can be produced both chemically and biologically. Till now, four generations of bioethanol have been introduced. In the second generation, lignocellulosic materials are used as the main source for bioethanol production. These materials frequently found in plant biomasses and agricultural residues, which are inexpensive and environmentally sustainable. Therefore, it is of importance to improve the production process and find novel techniques that increase final yields and process efficacy. In this review, the structural properties of lignocellulosic materials, pretreatment techniques, the second-generation bioethanol production process, and the effective bacterial and fungal strains in this procedure are explained.



Methodology: This review is a narrative review in which a logical search approach was chosen. For data analysis, a comparative approach between the different methods was expressed in each section.



Results and Discussion: Among four bioethanol generations, the second generation has received remarkable attention due to its non-competition with human food and its industrial potential rather than other generations. Therefore, it is of particular significance to improve the production process of bioethanol second generation. A deep understanding of lignocellulosic components, pretreatment methods optimization, and increasing hydrolysis and fermentation processes efficiency make bioethanol production industrially possible and cost-effective. However, despite extensive research to select the most suitable microorganisms during the fermentation stage, Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis are still at the forefront of studies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lignocellulosic materials
  • Bioethanol
  • Pretreatment
  • Renewable Resources
  • Clean fuel