Şeker pancarı ve yan ürünlerinden biyoyakıt (etanol) üretimi ve biyoetanolün endüstriyel kullanımının değerlendirilmesi

Abstract

Dünyada kullanılan enerjinin %80’inden fazlası kömür, doğal gaz ve petrol gibi fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Günümüzde artan enerji ihtiyacına bağlı olarak artan fosil yakıt kullanımı sera gazı emisyonu, asit yağmurları gibi olumsuz çevresel etkilere ve iklim değişikliklerine neden olmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan biyokütlenin çeşitli termokimyasal proseslerinden elde edilen biyoyakıtlar, fosil yakıtlara alternatif olarak kabul edilmektedir. Biyoyakıt üretiminin fosil yakıtlara göre daha pahalı olması nedeniyle günümüzde uygun maliyetli teknolojilerin geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Önemli biyoyakıtlardan biri olan biyoetanol şeker, nişasta ve selüloz içeren biyokütlenin fermente edilmesiyle elde edilir. Biyoetanol yüksek oktan sayısına sahip olup mısır, patates, şeker kamışı, şeker pancarından fermentasyon (mayalanma) yoluyla üretilmektedir. Mısır, kolza tohumu vb. alternatifleri göz önünde bulundurulduğunda şeker pancarının (Beta vulgaris var. saccharifera) biyoyakıt için en verimli hammadde olması ile birlikte daha ekonomik olduğu bildirilmektedir. Ayrıca şeker pancarı, tahıl ve diğer selülozik bitkilere kıyasla direkt olarak fermente edilebilme avantajına da sahiptir. Şeker pancarı posası (SPP), şeker pancarından sükrozun ekstrakte edilmesiyle geriye kalan bitkisel materyaldir. Melas ise şekerin daha fazla ekstrakte edilemediği şeker pancarı şurubudur. SPP’nin ve melasın biyoetanol elde edilmesinde kullanımı çevresel atığın değerlendirilmesi açısından önemlidir. SPP ve melasın karıştırmalı biyoreaktör tanklarında Saccharomyces cerevisiae ve çeşitli mikroorganizmalar ile fermentasyonu sonucunda etanol elde edilir. Gerçekleşen fermentasyon sonrasında oluşan etanolü saflaştırmak ve konsantrasyonunu artırmak için distilasyon ve susuzlaştırma işlemi uygulanmaktadır. Saflaştırma işlemiyle CO2, yan ürünler ve daha sonra çeşitli amaçlarla kullanılmak üzere biyoetanol elde edilmektedir. Bu derleme çalışmasında şeker pancarı ve SPP’den biyoyakıt olarak birçok avantajı bulunan biyoetanol üretim prosesi, fermentasyon işlemi ve endüstrideki önemi konularına değinilmiştir.

More than 80% of the energy used in the world is supplied from fossil fuels such as coil, natural gas, and oil. The incresing use of fossil fuels related to increasing energy requirements sparks off adverse environmental effects such as greenhouse gas emissions, acid rains, and climate changes. Biofuels, such as bioethanol and biodiesel, obtained by various thermochemical processes of biomass are accepted as an alternative to fossil fuels. Biofuel production is of great importance to develop cost-effective technologies. Bioethanol is obtained by fermenting sugar, starch and cellulose-containing biomass and produced by fermentation of corn, potatoes, sugar cane, sugar beet, and grains. Sugar beet (Beta vulgaris var. saccharifera) is reported to be the most efficient raw material for biofuel, and more economical as compared to the alternative sources such as corn, rapeseed. Also, it has the advantage that it can be directly fermented compared to sugar beet, grain, and other cellulosic plants. Sugar beet pulp (SBP) is a remaining herbal material by extracting sucrose from sugar beet. Molasses is sugar beet syrup. The use of SBP and molasses in obtaining bioethanol is important in terms of evaluation of environmental waste. Ethanol is obtained with fermentation of SPP and molasses by Saccharomyces cerevisiae and various microorganisms in stirred-tank bioreactors. Purification step is applied to purify and to increase its concentration. CO2, by-products, and bioethanol to be used for various purposes are obtained through distillation and dewatering. In this review, bioethanol production, fermentation process, and importance of bioethanol in industry are addressed.