Kemiske og biologiske processer til produktion af bioethanol

Saccharomyces cerevisiae er blevet anvendt til produktion af ethanol udfra cellulosefraktionen. Thermoanaerobacter mathranii A3M4 er blevet benyttet til ethanolproduktion udfra hemicellulose fraktionen. Udnyttelsen af hemicellulose fraktionen er undersøgt både efter separation af cellulose og hemicellulosefraktion og ved anvendelse af processtrøm indeholdende både cellulose og hemicellulose. Betingelserne for vådoxidation viste sig at være bedst for fermentering, når oxygentrykket var 3 atm, natriumkarbonat blev tilsat. Ethanoludbyttet blev på 9.9 mM med Thermoanaerobacter mathranii A3M4. For forøgelse af tilgængeligheden af xylose blev det vådoxiderede hvedehalm behandlet med forskellige enzymer. Celluclast forøgede ethanoludbyttet. Tilsætning af Pentopan T"H, Mono BG or Pulpzyme HC havde ingen effekt på ethanoludbyttet fra Thermoanaerobacter mathranii A3M4. Tilsætning af glukose til mediet forøgede udbyttet fra xylose betydeligt fra Thermoanaerobacter mathranii A3M4. Syrehydrolyse af hydrolysat havde ingen positiv effekt på ethanoludbyttet med Thermoanaerobacter mathranii A3M4. Ved benyttelse af een fælles processtrøm blev ethanoludbyttet fra Saccharomyces cerevisiae på 142 mM, 27 mM med Thermoanaerobacter mathranii A3M4, og 63,6 m3 methan/ton hvedehalm fra rensning af procesvandet for acetat og restsukre med et konsortie af methandannende bakterier fra udrådnet husholdningsaffald. Dette svarer til 51% af det teoretiske ethanol udbytte. Udeladelse/tilsætning af gærekstrakt til fermenteringssubstratet havde ingen effekt på ethanoludbyttet fra Saccharomyces cerevisiae, hvorimod ethanoludbyttet faldt 5-6 gange hvis gærekstrakt blev udeladt ved fermentering med Thermoanaerobacter mathranii A3M4. Vådoxideret hvedehalm havde ingen inhiberende effekt på de to microorganismer. 50% af procesvandet kan genanvendes til fermentering med Saccharomyces cerevisiae. Til forøgelse af ethanoludbyttet fra Thermoanaerobacter mathranii A3M4 er blevet identificeret et genetisk, plasmidbaseret system til introduktion af nye gener, kodende for vigtige enzymer i ethanoldannelsen, i A3M4. Plasmidet er stabilt ved A3M4's optimale væksttemperatur 70 grader, påvirker ikke væksthastigheder samt forbliver i cellen selv efter 50 generationer uden selektionstryk