İçindekiler:
Şekeri alkol ya da daha özel olarak glikozdan etanole dönüştürmek bilinen en eski kimyasal işlemlerden biridir. Glikoz doğal olarak çeşitli organizmalarda doğrudan etanolün glikoliz denilen ve fermantasyonla sonuçlanan bir süreçle başlayan bir dizi kimyasal tepkimeyle dönüştürülür.
Günün Videosu
Glikoliz
Şekeri şekere etanol dönüştürme sürecinde ilk adım glikolizdir. Glisoliz, küçük bir enerji girişi gerektirir, ancak organizma için net bir enerji kazanımı ile sonuçlanır. Bir organizmanın şekeri enerjiye dönüştürmesinin bir yolu budur. Glikoliz yolunun sonunda bir 6-karbon glikoz molekülü iki 3-karbon piruvat molekülüne dönüştürüldü. Pyruvat, oksijen olmadan, organizmaya bağlı olarak laktata veya etanole dönüştürülebilir.
Fermantasyon
Maya ve diğer mikroorganizmalar, glikolizin piruvat son üründen iki aşamalı bir süreçle etanole dönüşebilir. Önce, piruvat dekarboksilatlıdır; yani, piruvattan bir karbon dioksit molekülü çıkarılarak asetaldehid oluşur. Bu reaksiyona neden olan enzime piruvat dekarboksilaz adı verilir. Daha sonra asetaldehit, başka bir enzim olan alkol dehidrojenazının etkisiyle etanole dönüştürülür.
Organizmalar
Mayalar ve bazı bakteri türleri oksijen olmadan doğal olarak glikozdan etanol üretirler. Alkol üreten bakteriler escherichia ve salmonella suşlarını içerir. Bu bakterilerin birçoğu diğer alkoller, organik asitler, polioller ve çeşitli gazlar da dahil olmak üzere ek ürünler üretir. Saccharomyces cerevisiae gibi maya türleri, glikozdan da etanol üretir.
Sınırlamalar
Mayalar enerji elde etmek için glikozu etanolü değiştirin. Etanol aslında organizmanın bakış açısından tepkinin atık ürünüdür. Belirli bir noktada, maya tarafından üretilen etanol miktarı, işlem için gerekli olan enzimleri olumsuz şekilde etkiler ve sonunda maya hücrelerine toksik olur. Farklı maya türleri, farklı etanol yoğunluklarında duyarlıdır. Bira mayası için etanolün toksik seviyesi, hacimce yüzde 5 veya 6 oranında etanol iken, etanol, şarap mayasında toksiktir ve yaklaşık yüzde 10-15'tir. Özel olarak yetiştirilen maya suşları, yüzde 21 alkole kadar alkol seviyelerine dayanabilir.
Endüstriyel Fermantasyon
Etanol muhtemel bir biyoyakıt olarak popülerlik kazantığından, yüksek seviyede glikoz içeren doğal kaynak kaynakları, büyük ölçekli etanol üretmek üzere tasarlanmış endüstriyel fermantasyon prosesleri için başlangıç malzemeleri olarak aranmaktadır. Bununla birlikte, bu başlangıç materyallerinin birçoğu çoğu ülkede kullanılamayacak kadar pahalıdır.
Bununla birlikte Brezilya, şekerkandanyadan verimli ve ekonomik yakıt etanol programı geliştirdi. Geçmişte, Brezilya, yakıt için ithal edilen yağı önemli ölçüde ekonomik sorunlara götürmek zorunda kaldı. Çeşitli ekonomik gelişmelere bağlı olarak, Brezilya aşırı şeker kamışı depolarına sahipti. Şeker kamışı mükemmel bir glikoz kaynağı olduğu için ve ucuza ve bol miktarda üretilebildiğinden, Brezilya, endüstriyel ölçekte etanol üretmek için onu kullanabilmiştir.
Verimlilik
Fermantasyon için pek çok farklı bakteri ve maya mikroorganizması kullanılabilir. Bununla birlikte, aynı zamanda fırıncı mayası olarak da bilinen özel maya türü Saccharomyces cerevisiae, kullanılan en yaygın organizmadır. Teorik olarak, S. cerevisiae 100 gram glikozu 51.4 g etanol ve 48.8 g karbon dioksit haline getirebilir. Bununla birlikte, pratikte, mayanın büyümek için bu glikozdan bir kısmına ihtiyacı olduğundan, gerçek verim çok daha azdır.
