Kartonkijätteestä bioetanolia - Hydrolysoitujen sokerien erotus ja väkevöinti fermentointia varten

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin upotettavien membraanisuodattimien soveltuvuutta sakean hydrolysaattin suodattamiseen ja esisuodatettujen sokereiden väkevöintiä membraanisuodatuksella fermentointia varten. Työssä käytettiin kierrätyskartongista entsyymien avulla valmistettua hydrolysaattia. Sakean hydrolysaatin suodattamiseen käytettiin Kubota Membranesin upposuodatusmoduuleja ja suodatuslaitteistoa. Upposuodatusmoduulien likaantumisen vähentämiseksi suodatuksissa käytettiin ilmasekoitusta ja vastavirta-pesua. Upposuodatusmoduulilla kirkastettua hydrolysaattia väkevöitiin nanosuodatuksella ja tulosta verrattiin painesuodatuksella kirkastetun hydrolysaatin nanosuodatukseen. Konsentrointisuodatusten alussa testattiin neljää nanosuodatuskalvoa hydrolysaatin konsentrointiin. Sokereiden konsentrointiin valittiin Dow FilmTecTM NF-270 nanosuodatuskalvo sen korkean sokeriretention ja hyvän vuon perusteella. Sakean hydrolysaatin esisuodatuksessa ei upotettavien membraanimoduulien ja painesuodatuksen välillä havaittu merkittäviä eroja. Työn perusteella upposuodatusmoduulien käyttö sakean hydrolysaatin suodattamisessa on kuitenkin mahdollista. Tämä mahdollistaisi sokereiden jatkuvatoimisen erottamisen hydrolysaatista. Konsentrointisuodatuksissa molemmilla esisuodatetuilla hydrolysaateilla saavutettiin yli 10 % sokerikonsentraatio ilman suurta sokerihävikkiä. Sokeriretentio pysyi myös konsentraation kasvaessa 80 % yläpuolella.

The aim of the Master’s thesis study was to investigate if it is possible to use submerged membrane filters to prefilter high solid content hydrolysate and concentrate prefiltrated sugars with membrane filtration for fermentation. The hydrolysate was produced from recycled paperboard using enzymes. Kubota submerged membrane filtration unit was used to prefiltrate high solid content hydrolysate. To minimize fouling in submerged membrane filtration, air mixing and backwashing was used. Pressure filtrated hydrolysate was used as reference to find a benefits of Kubota submerged membrane filtration. The optimum membrane to concentration filtration was chosen from four nanofiltration membranes by test filtration. The FilmTecTM NF-270 had high sugar retention and flux and, therefore, it was chosen for concentration filtrations. Concentration filtration was performed for both prefiltrated hydrolysate. There was no significant difference between prefiltration methods. The study showed that it is possible to use submerged membrane filtration to prefilter high solid content hydrolysate and, therefore, it would be possible to separate continuously sugars from hydrolysates. In nanofiltration of prefiltered hydrolysates at least a sugar concentration of 10% was possible to reach without significant sugar loss. Sugar retention remained above 80 % through concentration filtrations.