Điểm nổi bật

• Sản lượng ethanol tối đa là 12.616 L/ha/năm, tương ứng với 165,9 mg ethanol/g cỏ voi.
• Xử lý bằng NaOH là phương pháp tốt nhất, điều kiện 120°C trong 1 giờ với NaOH 2% trọng lượng và tỷ lệ rắn và lỏng là 1:20.
• 92% sản lượng ethanol lý thuyết thu được, tương ứng với 165,9 mg ethanol/g cỏ voi.
• 94% lignin đã được loại bỏ.
• 93–99% phần xenluloza trong chất rắn được thu hồi

Tông quan

Cỏ voi là giống cỏ lai sinh trưởng nhanh, năng suất cao, mọc ở nhiều điều kiện thổ nhưỡng, không cạnh tranh với các loại cây lương thực. Cỏ voi sống lâu năm và có thể thu hoạch nhiều lần trong năm. Vì vậy nó có tiềm năng sản xuất ethanol cao ở các nước nhiệt đới.

Các quy trình tiền xử lý khử trùng bằng kiềm (66,6–133°C, 30–180 phút, tỷ lệ rắn và lỏng 1:13,3–1: 20 trọng lượng và nồng độ NaOH 0,7–2% trọng lượng), thủy phân bằng axit pha loãng (axit sulfuric 2% trọng lượng, chất rắn tỷ lệ chất lỏng của dung dịch sinh khối 1,0 g/mL, khuấy ở 90°C trong 90 phút), nổ hơi (ở 180°C trong 5 phút, tức là mức nghiêm trọng 3,05), peroxit kiềm (2% thể tích H2O2, tỷ lệ lỏng và rắn là 20:1 wt, pH 11,5, khuấy ở 35°C trong 3 giờ) và ngâm amoniac trong nước (dung dịch amoniac 15% trọng lượng, 8 mL dung dịch amoniac cho mỗi gam vật liệu, ở 60°C trong 6h) đã được nghiên cứu.

Xử lý trước bằng kiềm với NaOH dẫn đến nồng độ đường khử cao nhất, tức là 58,6 g/l và đến nồng độ etanol cao nhất, tức là, 17,9g/l. Một nghiên cứu chi tiết hơn về ảnh hưởng của các điều kiện tiền xử lý kiềm (nhiệt độ, tỷ lệ rắn và lỏng, nồng độ NaOH và thời gian lưu trú) đến việc sản xuất etanol từ cỏ voi đã được thực hiện.

Trong điều kiện tiền xử lý ở 120°C trong một giờ với NaOH 2% trọng lượng và tỷ lệ rắn trên lỏng là 1:20, sản lượng etanol cao nhất được báo cáo cho đến nay đã thu được, tức là 27,7g/l (165,9 mg etanol/g sinh khối khô, 92% hiệu suất lý thuyết).
Hơn nữa, quá trình tiền xử lý này cho phép loại bỏ hầu hết lignin có trong cỏ voi, tức là 94%, và cho phép thu hồi cao phần xenlulo trong chất rắn (93–99%).

Trong điều kiện phát triển điển hình của cỏ voi ở Colombia, sản lượng etanol tối đa này tương ứng với 12.616l/ha/năm, cao hơn so với năng suất thu được từ đường mía, bã mía (4602l/ha/năm).