16
ว.วิทย. มข. 40(4) 1073-1088 (2555) KKU Sci. J. 40(4) 1073-1088 (2012) การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of Cellulosic Ethanol in Thailand ชัชนันท์ นิวาสวงษ์ 1,2 และ เฉลิม เรืองวิริยะชัย 1,2* บทคัดย่อ การผลิตไบโอเอทานอลได้รับความสนใจทั่วโลก เนื่องจากเป็นอีกวิธีการหนึ่งในการลดภาวะโลกร้อนและ ยังเป็นการรักษาความมั่นคงของพลังงานทั่วโลกอีกด้วย ในช่วงแรกนั้นการผลิตไบโอเอทานอลผลิตจากน้ําตาลและ แป้งที่ได้จากพืชผลและธัญพืชจากการเกษตร แต่ในปัจจุบันไบโอเอทานอลสามารถผลิตได้จากวัสดุทดแทนประเภท อื่นๆ นอกเหนือจากแป้งและนําตาล เช่น วัสดุลิกโนเซลลูโลส ที่เรียกว่า ลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอล ตัวอย่างเช่น เศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตร เศษไม้ เศษวัสดุเหลือทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมและเศษขยะ และพืชพลังงาน ต่างๆ มีการศึกษาอย่างต่อเนื่องและมากมายในการนําวัสดุลิกโนเซลลูโลสเป็นสารตั้งต้นของนําตาลเพื่อการผลิต ลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอล โดยส่วนใหญ่วัสดุลิกโนเซลลูโลสประกอบไปด้วยเซลลูโลสจํานวนมากที่รวมกันกับ เฮมิเซลลูโลสและลิกนิน ดังนั้นจึงต้องมีการกําจัดเฮมิเซลลูโลสและลิกนินด้วยกระบวนการปรับสภาพต่าง ๆ เพื่อให้ ได้เซลลูโลสบริสุทธิ์ สารประกอบเซลลูโลสเป็นวัสดุที่เปลี่ยนไปเป็นลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอลได้ โดยในขั้นตอนแรก จะนําเซลลูโลสมาเปลี่ยนเป็นน้ําตาลกลูโคสด้วยกระบวนการย่อยด้วยกรดหรือกระบวนการย่อยด้วยเอนไซม์ จากนั้นนําน้ําตาลที่ได้มาผ่านกระบวนการหมักด้วยจุลินทรีย์ เช่น Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli, Zymomonas mobilis เพื่อให้ได้ลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอล ในประเทศไทยมีศักยภาพในการผลิตเศษวัสดุ เหลือทิ้งทางการเกษตรจํานวนมากมาย จึงมีความเหมาะสมที่จะสามารถผลิตลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอลได้เป็น อย่างดี อีกทั้งยังสอดคล้องกับนโนบายของรัฐบาลในการเพิ่มกําลังการผลิตเอทานอลให้มากขึ้น ดังนั้นการผลิต ลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอลในประเทศไทยจึงเป็นที่น่าสนใจและควรได้รับการสนับสนุนสู่อุตสาหกรรมขนาดใหญ่เพื่อ ความมั่นคงทางด้านพลังงานและเป็นการก้าวขึ้นไปสู่ผู้ผลิตพลังงานทดแทนชั้นนําของโลก 1 ศูนย์ความเป็นเลิศด้านนวัตกรรมทางเคมี ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น จังหวัดขอนแก่น 40002 2 กลุ่มวิจัยพลังงานเชื้อเพลิงชีวภาพ โครงการมหาวิทยาลัยวิจัยแห่งชาติ มหาวิทยาลัยขอนแก่น จังหวัดขอนแก่น 40002 *Corresponding Author, E-mail: [email protected]

การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

ว.วทย. มข. 40(4) 1073-1088 (2555) KKU Sci. J. 40(4) 1073-1088 (2012)

การผลตเซลลโลซกเอทานอลในประเทศไทย Production of Cellulosic Ethanol in Thailand

ชชนนท นวาสวงษ1,2 และ เฉลม เรองวรยะชย1,2*

บทคดยอ การผลตไบโอเอทานอลไดรบความสนใจทวโลก เนองจากเปนอกวธการหนงในการลดภาวะโลกรอนและ

ยงเปนการรกษาความมนคงของพลงงานทวโลกอกดวย ในชวงแรกนนการผลตไบโอเอทานอลผลตจากนาตาลและแปงทไดจากพชผลและธญพชจากการเกษตร แตในปจจบนไบโอเอทานอลสามารถผลตไดจากวสดทดแทนประเภทอนๆ นอกเหนอจากแปงและนาตาล เชน วสดลกโนเซลลโลส ทเรยกวา ลกโนเซลลโลสกเอทานอล ตวอยางเชน เศษวสดเหลอทงทางการเกษตร เศษไม เศษวสดเหลอทงจากโรงงานอตสาหกรรมและเศษขยะ และพชพลงงานตางๆ มการศกษาอยางตอเนองและมากมายในการนาวสดลกโนเซลลโลสเปนสารตงตนของนาตาลเพอการผลต ลกโนเซลลโลสกเอทานอล โดยสวนใหญวสดลกโนเซลลโลสประกอบไปดวยเซลลโลสจานวนมากทรวมกนกบ เฮมเซลลโลสและลกนน ดงนนจงตองมการกาจดเฮมเซลลโลสและลกนนดวยกระบวนการปรบสภาพตาง ๆ เพอใหไดเซลลโลสบรสทธ สารประกอบเซลลโลสเปนวสดทเปลยนไปเปนลกโนเซลลโลสกเอทานอลได โดยในขนตอนแรกจะนาเซลลโลสมาเปลยนเปนนาตาลกลโคสดวยกระบวนการยอยดวยกรดหรอกระบวนการยอยดวยเอนไซม จากนนนานาตาลทไดมาผานกระบวนการหมกดวยจลนทรย เชน Saccharomyces cerevisiae, Escherichia

coli, Zymomonas mobilis เพอใหไดลกโนเซลลโลสกเอทานอล ในประเทศไทยมศกยภาพในการผลตเศษวสดเหลอทงทางการเกษตรจานวนมากมาย จงมความเหมาะสมทจะสามารถผลตลกโนเซลลโลสกเอทานอลไดเปน อยางด อกทงยงสอดคลองกบนโนบายของรฐบาลในการเพมกาลงการผลตเอทานอลใหมากขน ดงนนการผลต ลกโนเซลลโลสกเอทานอลในประเทศไทยจงเปนทนาสนใจและควรไดรบการสนบสนนสอตสาหกรรมขนาดใหญเพอความมนคงทางดานพลงงานและเปนการกาวขนไปสผผลตพลงงานทดแทนชนนาของโลก

1ศนยความเปนเลศดานนวตกรรมทางเคม ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน จงหวดขอนแกน 40002 2กลมวจยพลงงานเชอเพลงชวภาพ โครงการมหาวทยาลยวจยแหงชาต มหาวทยาลยขอนแกน จงหวดขอนแกน 40002 *Corresponding Author, E-mail: [email protected]

Page 2: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

1074 KKU Science Journal Volume 40 Number 4 Review

ABSTRACT The bioethanol production has attracted worldwide attention as a strategy for reducing

global warming and improving global energy security. Firstly, bioethanol has been produced from sugars or starches obtained from fruits and grains. Currently, bioethanol can be produced from a number of renewable resources other than starches or sugars such as lignocellulosic materials, so called lignocellulosic ethanol. The source of lignocellulosic ethanol was produced from such as agricultural wastes, forest residues, industrial and municipal wastes, and dedicated energy crops. Lignocellulosic materials continue to be investigated as a source of fermentable sugars for ethanol production and mostly contain cellulose in combination with hemicellulose and lignin. The removal of hemicellulose and lignin can be used several pretreatment processes for pure cellulose. The cellulose component in these materials can be converted to ethanol by first step converting to sugars by acid hydrolysis or enzymatic hydrolysis processes and then the resulting sugars were converted to ethanol by microorganism such as Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli, Zymomonas mobilis, etc. In Thailand, it has potential to produce a plenty of agricultural waste materials. It was also appropriated to produce lignocellulosic ethanol, according with Thai government’s policy to increase the production of ethanol. Thus, the production of lignocellulosic ethanol in Thailand it was an interesting and encouraged to become a large industry for stability of energy and enhanced to produce renewable energy on the top of the world.

คาสาคญ: ลกโนเซลลโลสกเอทานอล วสดลกโนเซลลโลส เซลลโลส กระบวนการปรบสภาพ กระบวนการยอย Keyword: Lignocellulosic ethanol, Lignocellulosic materials, Cellulose, Pretreatment process,

Hydrolysis process

1. บทนา จากขอมลทางสถตของสานกขาวแหงชาต

เมอปพ.ศ. 2553 ประเทศไทยถกจดอนดบใหเปนประเทศผผลตเชอเพลงชวภาพอนดบท 8 ของประเทศทสามารถผลตเชอเพลงชวภาพสงทสดของโลก รวมกบประเทศสเปน จากทงหมด 63 ประเทศ อกทงไทยเรายงตดอนดบท 2 ของประเทศในทวปเอเชย หรอเปนรองแคประเทศจนเทานน ซงผลตเชอเพลงชวภาพมากกวาประเทศไทย ประมาณ 2.2 ลานลตรตอวน

เนองจากจนนนมการนาเขามนเสนจากไทยเรา แลวนามาผลตเปนเอทานอลในการใชเปนเชอเพลงชวภาพโดยเฉพาะในมณฑลกวางส และมณฑลกวางตง จนทาใหจนมการผลตเอทานอลสงมากถง 6 ลานลตรตอวน

จากการสงเสรมและพฒนาการใชเชอเพลงชวภาพอยางจรงจงในประเทศไทย สงผลใหยอดการใชและปรมาณการผลตเอทานอลสงขนเรอย ๆ โดยทปรมาณการผลตเอทานอลไดเพมขนมาอยท 1.2 ลานลตรตอวน และคาดวาภายในป พ.ศ. 2565 ประเทศ

Page 3: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 4 1075

ไทยจงมการวางแผนทจะผลตเอทานอลใหได 9 ลานลตรตอวน ซงหากสามารถผลตเ ชอเพลงชวภาพดงกลาวไดตามแผนจรง จะทาใหไทยขยบการจดอนดบประเทศผผลตเชอเพลงชวภาพขนไปอยทอนดบท 5 ของโลก และนนหมายถงประเทศไทยจะกลายเปนผนาในการผลต เ ชอ เพล ง ชวภาพของภาคพนเอเ ชยตะวนออกเฉยงใต โดยจะนาหนาผผลตเชอเพลงชวภาพหนาใหม อยางมาเลเซย ไดในอนาคต

ปจจบนเปนททราบกนดวา การผลตเชอเพลงชวภาพของโลก อาท ไบโอเอทานอล ไบโอด เซล และไบโอแกส เปนตน มศนยกลางการผลตทสาคญอยในทวปยโรป แตในอนาคตคาดวาจะมการยายฐานการผลตจากทวปยโรปมาสทวปเอเชย เนองจากการใชเชอเพลงชวภาพนนสงขนเรอย ๆ ประกอบกบในทวปเอเชยเองมพนทในการเกษตรกรรมมากกวาทวปยโรป จงมวตถดบทใชในการผลตเชอเพลงชวภาพจานวนมากทง ออย มนสาปะหลง ปาลมนามน ถวเหลอง เปนตน ขณะเดยวกนประเทศไทยเองกไดดาเนนการพฒนาและเรงวจยหาพชพลงงานทไมเกยวของกบพชทมนษยบรโภคมาผลตเปนพลงงาน ไดแก ขาวฟางหวาน สาหราย สบดา นอกจากนน ยงมการขยายพนทในการเพาะปลก โดยปลกปาลมนามนใหมากขนและเพมผลผลตปาลมนามนตอไรใหไดผลผลตสงขนโดยเฉพาะในพนทภาคเหนอและภาคตะวนออกเฉยงเหนอทมศกยภาพเพยงพอในการปลก

การทประเทศไทยจะกาวขนไปเปนประเทศชนนาในการผลตเชอเพลงชวภาพนน มความเปนไปไดส งมาก เ นองมาจากประ เทศไทยเ ปนประ เทศ

เกษตรกรรม มผลผลตทางการเกษตรจานวนมาก จงมวตถดบในการผลตเชอเพลงชวภาพทสงกวาในหลายประเทศ ดงนนประเทศไทยเรานาจะนาขอไดเปรยบนมาผลตเชอเพลงชวภาพใหไดประสทธภาพมากทสด เชน ในสวนของการผลตไบโอเอทานอล ปจจบนประเทศไทยมการใชวตถดบหลก ไดแก ออยและมนสาปะหลง ซงมผลผลตจากพชทงสองประมาณ 100 ลานตนตอป และหากสามารถเพมผลผลตจากพชทงสองชนดนไดกอาจจะเพมปรมาณกาลงการผลตไบโอ- เอทานอลไดอกจานวนมาก ดงนนการหาวธการหรอกระบวนการในการผลตไบโอเอทานอลอกวธหนง ทนาจะนามาใชในการเพมการผลต กลาวคอ การนาเซลลโลสจากพชมาผลตไบโอเอทานอล ทเรยกกนวา เซลลโลซกเอทานอล (cellulosic ethanol) ซงหลายประเทศในยโรปมการใชกระบวนการดงกลาวนกนอยางแพรหลาย

จากขอมลทางสถตจากสานกงานเศรษฐกจการเกษตรป พ.ศ. 2552 ผลผลตทางเกษตรของประเทศไทย อยางเชน ออยและมนสาปะหลง พบวา มสวนประกอบหลกเปนเซลลโลสทสามารถนามาผลตเซลลโลซกเอทานอลได ถาคดรวมกบเศษวสดเหลอทงทางการเกษตรจากพชเกษตรกรรมชนดอน ๆ เชน ขาว ขาวโพด ถวเหลอง มะพราว ปาลมนามน ฯลฯ (รปท 1) จงมเศษวสดเหลอทงทางการเกษตรเปนจานวนมากในแตละป ดงนนการทประเทศไทยจะเพมการผลตไบโอ-เอทานอลจงจาเปนตองมการสนบสนนการผลต เอทานอลจากเซลลโลสของพช เ พอเพมการผลต ไบโอเอทานอลในประเทศไทยอยางจรงจงในอนาคต

Page 4: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

1076 KKU Science Journal Volume 40 Number 4 Review

รปท 1 แสดงวสดลกโนเซลลโลสในประเทศไทยทใชในการผลตเอทานอล (ทมา: www.thailandindustry.com)

2. กระบวนการเซลลโลซกเอทานอล (cellulosic ethanol process)

กระบวนการเซลล โลซกเอทานอลหรอ เอทานอลทผลตจากเซลลโลส เปนเอทานอลทผลตไดจากวตถดบหลกประเภทฟางขาว กากออย ซงขาวโพด เปลอกไ ม และเศษวสด เหลอ ทงทางการเกษตร (อรพมพ, 2553) วตถดบดงกลาวประกอบไปดวยลกนน เฮมเซลลโลส และเซลลโลส (รปท 2) และเรยกวตถดบประ เภท น ว า “ วส ด ล ก โ น เ ซลล โ ลส” ซ ง เ ป นสารประกอบอนทรยประเภทคารโบไฮเดรตทเปน

สวนประกอบสาคญของเซลลพช (รปท 3) ซงเกดขนจากหนวยยอยของนาตาลกลโคสเชอมตอกนเปนสายยาวหรอพอลเมอรของนาตาลกลโคส เอทานอลทผลตจากเซลลโลสจงมคณสมบตและลกษณะทางเคมเชนเดยวกบเอทานอลทผลตจากวตถดบประเภทนาตาลและแปงทไดจากออยหรอมนสาปะหลง ซงกระบวนการผลตเซลลโลซกเอทานอล สามารถสรปขนตอนของการผลตจากพชชวมวล ดงมรายละเอยดในรปท 4

Page 5: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 4 1077

รปท 2 แสดงโครงสรางทางเคม ก. เซลลโลส ข. ตวอยางเฮมเซลลโลส ค. ลกนน

(ทมา: http://www.foodnetworksolution.com/vocab/wordcap/cellulose, http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hemicellulose.png, http://2008.igem.org/Team:Wisconsin/Project)

รปท 3 แสดงโครงสรางภายในผนงเซลลของพช (ทมา: http://www.nature.com/nature/journal/v454/n7206/fig_tab/nature07190_F2.html)

Page 6: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

1078 KKU Science Journal Volume 40 Number 4 Review

รปท 4 แสดงกระบวนการผลตเซลลโลซกเอทานอลจากพชชวมวลแบบครบวงจร (ทมา: http://gotoknow.org/file/sangpet/view/379101)

2.1 การปรบสภาพเบองตน (pretreatment) ก ร ะ บ ว น ก า ร ป ร บ ส ภ า พ เ บ อ ง ต น

(pretreatment) เปนกระบวนการกาจดสารประกอบจาพวกลกนนทหอหมเฮมเซลลโลสและเซลลโลสออกไป (Ververis et al., 2007) เนองจากสารประกอบเหลานจะทาใหมผลตอขนตอนกระบวนการยอยสลาย ซงถาไมทาการกาจดลกนนออกกจะทาใหการยอยสลายนนทาไดยาก หรออาจทาใหเกดสารอนพนธทอาจมผลตอกระบวนการผลตได (Mussatto et al., 2008) โดยวธการปรบสภาพเบองตนนนสามารถแบงออกเปน 4 วธ (ประเวทย และคณะ, 2551) ดงน

2.1.1 การปรบสภาพดวยวธทางกายภาพ (physical pretreatment)

เปนการลดขนาดของวตถดบ และทาใหเสนใย เซลล โ ลสแตกออก เ พ อ เ พม พน ทผ ว ในการเกดปฏกรยาใหมากขน เชน การบด และการใชความรอน เปนตน

2.1.2 การปรบสภาพดวยวธทางเคม (Chemical pretreatment)

จะใชสารละลายกรดเพอเพมความสามารถในการยอยสลายเฮมเซลลโลส เพราะเฮมเซลลโลสสามารถยอยสลายในสารละลายกรดไดดกวาเซลลโลส

Page 7: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 4 1079

หรอใชสารละลายเบสเพอเพมปรมาณการละลายของ เฮมเซลลโลสและลกนน

2.1.3 การปรบสภาพดวยวธทางเคม-ฟสกส (physico-chemical pretreatment)

เปนการใชวธทางกายภาพรวมกบการใชสารเคม เชน การใชสารละลายเบสเจอจางและความร อนภาย ใต ค ว ามด นส ง ใ นกา รปร บสภาพ ซ งประสทธภาพการยอยสลายนน ขนอยกบความเขมขนของสารละลายเบสและความรอนทเพมขนเรอย ๆ แตเมอใชความรอนภายใตสภาวะความดนสงเพยงอยางเดยว พบวา อตราการยอยสลายสลายลดลง เมอความรอนเพมขน เนองจากการแตกตวของนาตาลทเกดขน เปลยนเปนสารประเภทเฟอรฟรล ฟอรมลดไฮด หรอกรดฟอรมก เปนตน ซงเปนตวขดขวางขนตอนการยอยสลาย

ชนดของสารละลายเบสเจอจางทนยมใชกน เชน

- โซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) เปนสารเคมทนยมใชมากทสด สามารถกาจดลกนนไดด เนองจาก NaOH เปนเบสแก ซงในบางครง NaOH ไมไดกาจดลกนนออกไปเพยงอยางเดยว แตอาจทาลายเฮม-เซลลโลสและเซลลโลสบางสวนออกไปดวย ดงนนการใช NaOH จงจาเปนตองใชอณหภมและเวลาทเหมาะสมกบพชชนด นน ๆ ผลผลต ท ได จ งจะมประสทธภาพมากทสด (Wang et al., 2010)

- แอมโมเนยมไฮดรอกไซด (NH4OH) เปนสารเคมทนยมใชไมนอยไปกวา NaOH แตเนองจาก NH4OH เปนเบสออน จงตองใชเวลาในการกาจดลกนนนานกวาเลกนอย แตปญหาทพบจากการใช NH4OH คอ การกาจดลกนนออกไมหมด และอาจมกลนของแกสแอมโมเนยทเกดจากกระบวนการยอยสลายลกนน (Gupta and Lee, 2010)

- โซเดยมซลไฟด (Na2S) เปนสารเคมทนยมใชนอยทสด แตเปนสารทกาจดลกนนไดดทสด โดยท Na2S จะมความจาเพาะเจาะจงกบลกนนเทานน โดยจะไมมผลตอเฮมเซลลโลสและเซลลโลส เหตผลทนยมใช Na2S คอนขางนอย กอาจเนองจากกลนของแกสไขเนาทเกดจากกระบวนการยอยสลายลกนน แตอยางไรกตาม Na2S ยงคงใชในระดบอตสาหกรรมทจาเปนตองกาจดลกนนออกเทานน เชน อตสาหกรรมผลตเยอ/กระดาษในหลายบรษท เปนตน

อยางไรกตาม ในการเลอกใชสารเคมดงกลาวขางตน ขนอยกบความเหมาะสมของพชแตละชนดทนามาใช โดยปจจยในการเลอกใชสารเคมอาจจะเลอกจากความแขงของเนอไมและคณภาพในการแยกลกนน ดงนนกระบวนการปรบสภาพตวอยาง จงเปนอกปจจยหนงทสาคญในการผลตเซลลโลซกเอทานอล ทงในดานคณภาพวเคราะหและปรมาณวเคราะห

2.1.4 การปรบสภาพดวยวธทางชวภาพ (Biological pretreatment)

เปนการใชเอนไซมเพอเปลยนโครงสรางทซบซอนของเซลลโลสใหอยในรปโซตรงและชวยลดความเปนผลกของเซลลโลส ซงวธการนเหมาะสาหรบขนตอนการยอยสลายดวยเอนไซม 2.2 การยอยสลาย (hydrolysis)

การยอยสลาย คอการยอยสลายเซลลโลสใหกล าย เ ป น น า ต าลกล โ คส และกา ร ย อยสล าย เฮมเซลลโลสซงเปนโคพอลเมอรของนาตาลคารบอน 5 และ 6 อะตอม จะไดนาตาลไซโลส แมนโนส อะราบ-โนส และกลโคส ขนอยกบชนดของพช (Bosch et al., 2010) ซงการยอยสลายจะทาใหสายพอลเมอร ทงเซลลโลสและเฮมเซลลโลสถกทาใหสนลงกลายเปนนาตาลอสระกอนทจะนาไปหมกเปนเอทานอล ซงใน

Page 8: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

1080 KKU Science Journal

การยอยสลาย ม 2 กระบวนการหลกๆ ไดแก การเกดปฏกรยาทางเคมและการเกดปฏกรยาดวยเอนไซม

2.2.1 การยอยสลายดวยกรด (Acid hydrolysis)

เปนการใชกรดเจอจางภายใตอณหภมและความดนสง หรออาจจะเพมความเขมขนของกรดขนเพอลดอณหภมและความดนใหตาลง ผลตภณฑทไดจากการยอยสลายดวยกรดเจอจาง จะตองนาไปทาปฏกรยาสะเทนกอนกระบวนการหมก การยอยสลาย

รปท 5 แสดงปฏกรยาการเกดการไฮโดรไลซสดวย

รปท 6 แสดงโครงสรางทางเคม ก(ทมา: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hydroxymethylfurfural.png

2.2.2 การยอยสลายดวยเอนไซม (enzyme hydrolysis)

เปนการใชเอนไซมในการยอยสลายสายของเซลลโลสใหกลายเปนนาตาลโดยเอนไซมเซลลเลส ปกตแลวปฏกรยานจะเกดภายในอณหภมในรางกาย ในการ

KKU Science Journal Volume 40 Number 4 Review

การเกดปฏกรยาทางเคมและการเกดปฏกรยาดวยเอนไซม

Acid

เปนการใชกรดเจอจางภายใตอณหภมและหรออาจจะเพมความเขมขนของกรดขน

เพอลดอณหภมและความดนใหตาลง ผลตภณฑทไดจาง จะตองนาไปทา

การยอยสลาย

ดวยกรดเจอจางมกนยมใชกรดซลฟวรก (รปท 5) ซงเ ปนกรดท นยมใช กนมาก และมราคาถก แต ในขณะเดยวกน กทาใหไดผลตภณฑขางเคยงหลายชนด เชน เฟอรฟรล ไฮดรอกซเมทลเฟอรฟรล (รปท 6) ทเกดจากการกาจดนาของนาตาล โดยเฉพาะนาตาลไซโลสและนาตาลคารบอน 5 อะตอม ซงในระยะยาวสารเหลานจะมความเปนพษสง (ประเวทย และคณะ, 2552)

แสดงปฏกรยาการเกดการไฮโดรไลซสดวยกรด (Iranmahboob et al., 2002)

ก. เฟอรฟรล ข. ไฮดรอกซเมทลเฟอรฟรล

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hydroxymethylfurfural.png)

ดวยเอนไซม

เปนการใชเอนไซมในการยอยสลายสายของปกต

อณหภมในรางกาย ในการ

ยอยสลายจงตองใชเอนไซมหลายชนด สาเหตทตองใชหลายชนด เนองจากเอนไซมนนมความจาเพาะเจาะจงในการทาปฏกรยาสง เชน เอนไซม endocellulase จะยอยเซลลโลสโครงสรางผลกใหเปนเซลลโลสสายโซ สวนเอนไซม exocellulase จะยอยเซลลโลสสายโซให

Page 9: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข

เ ป น เ ซ ล ล บ โ อ ส แ ล ะ β -glucosidase จ ะ ย อ ยเซลลบโอสใหเปนกลโคส และขนตอนการทาปฏกรยาตองอยภายใตสภาวะทไมรนแรง ใชอณหภม 50 องศาเซลเซยส ท pH 5 โดยไมเกดผลตภณฑขางเคยง ไมเปนอนตรายตอสงแวดลอม ซงในอนาคต การยอย

รปท 7 แสดงกลไกการทาปฏกรยาดวยเอนไซมในการยอยเซลลโลสใหเปนนาตาล(ทมา: http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulase

ผลตภณฑทไดจากการยอยสลายดวยกรดและการยอยสลายดวยเอนไซม จะไดนาตาลทมคารบอน อะตอม หรอ นาตาลเฮกโซส เชน กลโคส และนาตาลทมอะตอมของคารบอน 5 อะตอม หรอนาตาลเพนโตเชน ไซโลส แมนโนส อะราบโนส เปนตน (Dwivedial., 2009) 2.3 การหมก (fermentation)

การหมกเปนการยอยสลายนาตายโดยจลนทรย (เชน ยสต) ทาใหไดเปนเอทานอลขนแลว การหมกทาไดโดยการเตรยมนาหมกทมความเขมขนของนาตาลทยสตสามารถยอยไดรอยละ 14และปรบ pH ใหเหมาะสมกบการเจรญของยสตประมาณ 4.5-5.0 เพอปองกนการเจรญของจลนทรยชนดอนๆ จากนนเตมเชอยสตรอยละ 5-8 โดยปรมาตร

วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 4 1081

จ ะ ย อ ย การทาปฏกรยา

องศา-โดยไมเกดผลตภณฑขางเคยง และ

การยอย

สลายแบบนนาจะเปนวธทนยมกนมาก เนองจากใหปรมาณนาตาลทสงจงเหมาะแกการหมกเอทานอล ตวอยางเชน Arantes and Saddles (2010) ไดอธบายกลไกการทาปฏกรยาดวยเอนไซมในการยอยใหเปนนาตาลของเซลลโลสทเปนโครงสรางผลก (รปท 7)

กลไกการทาปฏกรยาดวยเอนไซมในการยอยเซลลโลสใหเปนนาตาลกลโคส : http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulase)

ดวยกรดและนาตาลทมคารบอน 6

อะตอม หรอ นาตาลเฮกโซส เชน กลโคส และนาตาลทอะตอม หรอนาตาลเพนโตส

Dwivedi et

โดยใชขน ปกต

นาหมกทมความ14-18

ของยสตของจลนทรยโดยปรมาตร

ลงไป แลวหมกในสภาพจากดอากาศทอณหภม 25-35 องศาเซลเซยส ประมาณ 30-72 ชวโมง สดทายจะไดความเขมขนของเอทานอล รอยละ 6-10 ตอนาหนกของสารตงตน

จลนทรย ทนยมใชในกระบวนการหมกในปจจบนไดแก เชอยสต Saccharomyces cerevisiae ซงจดเดนของ S. cerevisiae กคอสามารถเจรญไดดในชวงอณหภมกวาง 30-40 องศาเซลเซยส และทนอณหภมสงได (ธราพงษ และคณะ, 2553) นอกจากนนยงไดมการพฒนาสายพนธตาง ๆ เพอใหเหมาะสมกบกระบวนการผลตเอทานอล ใหมความทนทานตอ เอทานอลทมปรมาณสงได และยงสามารถเจรญไดดท pH ตา ๆ เพอปองกนการปนเปอนของเชอแบคทเรยอน ๆ เชน Jeffries et al. (2007) ไดศกษายสต

Page 10: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

1082 KKU Science Journal

Pichiasti pitis ในการหมกนาตาลไซโลส ซงเปนนาตาลทไดจากการยอยสลายเฮมเซลลโลส พบวา สามารถผลตเอทานอลไดถง 41 กรม ตอนาตาล 1 ลตร

ตอมา Geddes et al. (2011) ไดศกษาแบคทเรย Escherichia coli ในการผลตไบโอเอทานอลจากชานออย ผลปรากฏวาไดปรมาณเอทานอล 0.21 กรมตอปรมาณนาหนกชานออย กรม สวนนาตาลเพนโตสยงอยในขนตอนวจย และจากขอมลทางงานวจย ในปจจบน Sanchez et al. จากประเทศสวเดนไดมการพฒนาเชอยสต S. Cerevisiae

สายพนธผสมระหวาง สายพนธ TMB3130 กบสายพนธ TMB3061 ในการหมกนาตาลไซโลส และ

รปท 8 แสดงการหมกแบบไมตอเนอง (ทมา: http://www.yokogawa.com/iab/appnotes/pop/iab

- การหมกแบบ CF (conventional fermentation) เรมจากการเตรยมวตถดบ โดยการโมเพอลดขนาดของวตถดบ ชวยในการผสมและการเกดปฏกรยาของเอนไซมกอนการผสมนาแปงทจะตองมความเ ขมขน ท เหมาะสม โดยม ขนตอนทส า คญ กลาวคอ การใหความรอนแกนาแปง เพอทาใหแปงสก หลงจากผานการยอยสลายแปงครงแรกดวยเอนไซม

KKU Science Journal Volume 40 Number 4 Review

ในการหมกนาตาลไซโลส ซงเปนนาตาลทไดจากการยอยสลายเฮมเซลลโลส พบวา

ลตร ไดศกษา

ในการผลตไบโอ- เอทานอลจากชานออย ผลปรากฏวาไดปรมาณ

กรมตอปรมาณนาหนกชานออย 1 นาตาลเพนโตสยงอยในขนตอนวจย และจาก

จากerevisiae

กบ และ

อะราบโนส ในการผลตเอทานอลได ซงนาจะเปนจดเรมตนในการศกษาวธการเพมการผลตไบโอเอทานอลในอนาคตได

ปจจบนมเทคโนโลยการหมก 2 แบบ ไดแก 2.3.1 การหมกแบบไมตอเนอง (batch

fermentation) ตวอยางการหมกแบบไมตอเนองทแสดงในรป

ท 8 น จะเปนการผสมหวเชอลงในนาหมก โดยเกดขนในถงหมกเพยงใบเดยว จนเสรจสนการหมกภายในเวลา 72 ชวโมง โดยการหมกทนยมใชในปจจบนมดงน (ธราพงษ และคณะ, 2553)

การหมกแบบไมตอเนอง (Batch fermentation) http://www.yokogawa.com/iab/appnotes/pop/iab-app-fermentation-pop-en.html)

conventional โม

ชวยในการผสมและการตองม

ความเ ขมขน ท เหมาะสม โดยม ขนตอนทส า คญ คอ การใหความรอนแกนาแปง เพอทาใหแปงสก

ลายแปงครงแรกดวยเอนไซม

แอลฟา-อะมเลสแลว จงทาการเตมเอนไซมกลโคส- อะมเลส เพอยอยสลายเปนนาตาลกลโคส จากนนจงเตมยสต S. cerevisiae เพอหมกนาตาลกลโคสเปน เอทานอล สวนวธการยอยสลายดวยกรดเจอจางจะนาน าตาล ท ได จากการ ยอยสลายมา เต ม เ ช อ ยสต S. cerevisiae ทใชในการหมกโดยตรง

Page 11: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 4 1083

- การหมกแบบ SSF (simultaneous saccharification and fermentation) โดยรวมขนตอนการยอยสลายครงสดทาย เพอเปลยนเปนนาตาลดวยเอนไซมกลโค-อะมเลส พรอมกบการหมกดวยเชอยสต Saccharomyces cerevisiaeในขนตอนเดยวกน หลงจากยอยแปงครงแรกดวยเอนไซมแอลฟา-อะมเลสแลว จะเตมเอนไซมกลโคส-อะมเลสพรอมเชอยสต ทาใหการยอยสลายแปงครงสดทายดวยเอนไซมเกดขนพรอมกบการหมกดวยเ ชอยสตในขนตอนเดยวกน ซงจะชวยลดระยะเวลาและประหยดพลงงาน

ของกระบวนการผลต เปนการเพมประสทธภาพของการผลตเอทานอลจากวตถดบทเปนแปง (ภญญาภรณ, 2550) ในรปท 9 เปนการเปรยบเทยบกระบวนการผลตเอทานอลจากมนเสนดวยการหมกแบบ CF และแบบ SSF ซงพบวา การหมกแบบ CF นนใชเวลาในการผลตทงหมด ตงแตเรมจนสนสดการผลต สงถง 108 ชวโมง ในขณะทการหมกแบบ SSF นนจะใชเวลาในการผลตทงหมดเพยง 72 ชวโมง จงประหยดเวลา และใชพลงงานนอยกวา ทาใหการหมกแบบ SSF ไดรบความนยมสงในปจจบน

รปท 9 แสดงตวอยางกระบวนการผลตเอทานอลจากมนเสนดวยกระบวนการหมกแบบไมตอเนอง (ก) แบบ conventional fermentation (CF) และ (ข) แบบ simultaneous saccharification and fermentation (SSF) (ทมา: http://www.rdi.ku.ac.th/kasetfair49/Plant/p_05/p_05.htm)

ขอดของเทคโนโลยการหมกแบบไมตอเนองนน คอ คาตดตงอปกรณถกกวา ไมจาเปนตองฆาเชอในถงหมกอยางสมบรณ ไมตองใชผ เ ชยวชาญในการควบคมเครองมอระหวางทางาน การลงทนตา งายตอการเกบรกษาวตถดบ และสามารถใชกบการหมกทตองการผลตภณฑทแตกตางกนได ตลอดจนโอกาสทการหมกจะตดเชอตาอกดวย สวนขอเสยกคอ ความถ

ในการฆาเชอในถงจะมผลเสยตอเครองมอทใชวด คาใชจายในการเตรยมหวเชอสง และมโอกาสเสยงสงในการกลายพนธของเชอทใชหมกได

2.3.2 การหมกแบบตอเนอง (Continuous Fermentation)

การหมกประเภทนนยมใชในกระบวนการผลตเบยร ดงแสดงตวอยางในรปท 10 ซงเปนการผสม

Page 12: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

1084 KKU Science Journal Volume 40 Number 4 Review

หวเชอนาหมกในถงใบแรกและปลอยใหมนาไหลของนาหมกไปสถงท 2 ตามลาดบ จนกระทงไดความเขมขนของเอทานอลทตองการนาหมกจะตองผานเครองแยกเซลล สามารถนาเซลลยสตนนมาลางดวยกรดได และบางสวนนากลบเขาส ถงหมกถงแรกกบนาหมกใหม และเกดกระบวนการหมกตอไปเรอยๆ โดยไมมการพกระบบ (ธราพงษ และคณะ, 2553) การหมกแบบนมขอดคอ ใชผดแลนอยในการควบคมผลตภณฑ โอกาส

ตดเชอในระหวางการหมกตา และปองกนความเสยหายของอปกรณเครองมอวดภายในถงในระหวางการฆาเชอนอยกวา สวนขอเสยคอ วตถดบทใชในการหมกตองเปนแบบเดยวกนตลอดการหมก และมปญหาในการรกษาอตราการหมกสงๆ สวนการใชเครองควบคมแทนคนนน มคาใชจายในการทางานสงกวา ตลอดจนอปกรณในการแยกของแขงในระหวางการหมก มกมราคาสงอกดวย

รปท 10 แสดงตวอยางการผลตเบยรดวยกระบวนการหมกแบบตอเนอง (continuous fermentation) (ทมา: http://nzic.org.nz/ChemProcesses/food/6A.pdf)

ในปจจบน การหมกเพอผลตเอทานอลมกใชนาตาลกลโคสแทบทงสน แตสาหรบนาตาลเพนโตสยงอยในระหวางขนตอนการวจยและพฒนา เนองจากเชอจลนทรยทใชในการหมกนาตาลเพนโตส ยงผลต เอทานอลไดในปรมาณนอยและยงไมคมตอการลงทนในระดบอตสาหกรรม หากสามารถพฒนาเชอจลนทรยในการผลตเอทานอลจากนาตาลเพนโตส หรอการเพมประสทธภาพกระบวนการยอยสลายเซลลโลสใหไดปรมาณนาตาลเพนโตสทสงขนไดนน จะเปนการเพมปรมาณการผลตอกทางหนงนน หมายถงจะสามารถเพมปรมาณการผลตเอทานอลใหสงขนได

2.4 การกล น (distillation) และการก าจ ดน า (dehydration)

เปนขนตอนการแยกเอทานอลออกจากนาหมกและนาสา โดยการกลนซงใหผลผลตเอทานอลไดรอยละ 8-12 โดยปรมาตร และสามารถทาใหไดเอทา-นอลบรสทธมากขนดวยการกลนแบบลาดบสวน ซงมความบรสทธถงรอยละ 95.6 โดยปรมาตร แตการนาไปใชเปนเชอเพลงนนจะตองทาใหเอทานอลมความบรสทธไมตากวารอยละ 99.5 โดยปรมาตร ซงจาเปนตองใชเทคนคและเทคโนโลยในการกลนเพอแยกนาใหไดเอทานอลบรสทธ โดยวธทนยมใชมทงหมด 3 วธ (ประเวทย และคณะ, 2552) ไดแก

Page 13: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 4 1085

2.4.1 การดดซบดวย molecular sieve molecular sieve นนเปนสารประเภท

ซโอไลตทสงเคราะหขน มคณสมบตพเศษทสามารถดดนาไดในสภาวะทเยนและคายนาออกเมอไดรบความรอน หลกการนาไปใชโดยการนาเอทานอลทบรสทธในชวงรอยละ 92-96 ผาน molecular sieve โดยท molecular sieve จะยอมใหโมเลกลของนาผานเขาไปในโมเลกล ขณะทโมเลกลของเอทานอลทมขนาดใหญก ว าจะไ มส ามารถ เ ข า ไป ได เ อทานอล จ งผ าน molecular sieve ออกมา ซงทาใหเอทานอลมความบรสทธถงรอยละ 99.8-99.9 ขอดของเทคโนโลยทมการใช molecular sieve นจะเปนเทคโนโลยทงาย ใชพลงงานตา และไมจาเปนตองใชสารเคมชนดอน ๆ แตกมขอเสยไดแก อตราการสกกรอนหรอเกดการอดตนของ molecular sieve นนคอนขางบอยครง จงจาเปนตองเปลยนใหม และเสยคาใชจายทคอนขางสง

2.4.2 การกลนแบบอะซโอโทรป (azeotropic distillation)

ตามหลกการการกลนเอทานอลเพอใหมความบรสทธสงจะพบปญหาของการแยกนาและเอทานอล ออกจากกนไมได จดนเรยกวา จดอะซโอโทรป ดงนนการกลนจงจาเปนตองเตมสารเคมตวท 3 ลงไป เพอทาใหนาแยกออกจากเอทานอลไดดยงขน สารประกอบนเรยกวา เอนเทรนเนอร (entrainer) ไดแก ไซโคล- เฮกเซน เบนซน โทลอน อเทอร หรอคโตน วธนนยมใชกนมาก ถงแมจะมขอเสย เชน ตองใชพลงงานในการกลนจานวนมาก เพอใหไดเอทานอลทบรสทธ สวนสารทใชเปนเอนเทรนเนอรนนมความเปนพษสงและบางชนดยงเปนสารกอมะเรงอกดวย

2.4.3 เทคโนโล ยแ ผน เ ยอบาง (membrane technology)

เทคโนโลยนนอกจากจะเปนเทคโนโลยใหมลาสดแลว ยงงายและใชพลงงานไดอยางมประสทธภาพในการแยกสารละลายผสมผานแผนเยอบาง โดยใชเทคนคการซมของนาผานแผนเยอบางในรปของไอนา ดวยแรงดงดดจากภายนอกทมความดนไอตากวาสารทผานแผนเยอบาง เมอทาการลดอณหภมลงเพอใหไอนากลนตวเปนของเหลวออกมาทเรยกวา เพอรมเอท (permeation) การแยกเกด ขนได เ นองจากองคประกอบของสารในสารผสมมความเปนขวตางกน เชนในกรณของนากบเอทานอล โดยนามความเปนขวทสงกวาเอทานอล ความสามารถในการแพรผานแผนเยอบางของนาจงมคาสงกวา ขณะทมการซมผานของนา ความดนไอทตาจากภายนอกจะชวยดงนาออกมาในรปของไอนา

เมอเปรยบเทยบประสทธภาพและพลงงานทตองใชระหวางการกลนแบบอะซโอโทรปและเทคโนโลยแผนเยอบางแลว พบวา เทคโนโลยแผนเยอบางใชพลงงานตากวา เนองจากความสามารถในการแยกโดยใชแผนเยอบาง ขนอยกบอนตรกรยาระหวางสารกบแผนเยอบาง ไมถกจากดดวยความสมดลทางเทอรโม-ไดนามกส

3. สรป เปนททราบกนดแลววา เชอเพลงชวภาพเปน

พลงงานทางเลอกทมความสาคญอยางมากในปจจบนและอนาคต โดยเฉพาะเอทานอล ซงสามารถผลตไดจากวตถดบหลายประเภท ไมวาจะเปนแปง นาตาล และเซลลโลสทไดจากพช ในสวนของประเทศไทยไดมการนาชวมวล อยางเชน ฟางขาว ซงขาวโพด มนสาปะหลง นาออย และกากนาตาลใชในการผลต เอทานอลกนแลว เพยงแตปรมาณการผลตยงไมมากเพยงพอตอปรมาณการใชเอทานอลในปจจบน ดงนน

Page 14: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

1086 KKU Science Journal Volume 40 Number 4 Review

การใชกระบวนการเซลลโลซกเอทานอลตามทกลาวไป นาจะสามารถเพมปรมาณกาลงการผลตไบโอเอทานอลใหมากขน มความเปนไปไดสง เนองจากทรพยากรทางการเกษตรของไทยทมจานวนมากในอนาคต หากกระบวนการเซลลโลซกเอทานอลนนไดรบการสงเสรมและสนบสนนจากทางรฐบาล โดยมการเสนอเปนวาระแหงชาต และไดรบความรวมมอจากหลายหนวยงานทงภาครฐและเอกชน ในการวจยและพฒนาการผลต เอทานอลจากเซลลโลสอยางครบวงจรและยงยนแลว กจะทาประเทศไทยทมชวมวลจานวนมหาศาลนน มพลงงานดานไบโอเอทานอลใชไดอยางเพยงพอตอความตองการ ทนบวนสง ขน และเปนสวนหนงท ทาใหประเทศไทยกาวขนไปเปนผผลตเชอเพลงชวภาพชนนาของโลกไดอยางแนนอน และจากการเปรยบเทยบเทคนคตาง ๆ ทใชในการผลตไบโอเอทานอลตามทไดนาเสนอมา จะเหนไดวา แตละเทคนคมขอดและขอเสยทแตกตางกน บางเทคโนโลยอาจจะมตนทนทสงเกนไป อาจจะไมคมคากบการลงทน แตอกปจจยหนงทตองพจารณาในปจจบนคอ ความเปนพษตอสงแวดลอม ซงในบางเทคนคใหผลผลตทสงและคมคา แตกลบสงผลกระทบตอสงแวดลอมทสงเชนกน ดงนนประเทศไทยทเปนประเทศเกษตรกรรม จงควรพจารณาเทคโนโลยใหเหมาะสมและคมคากบการลงทนมากทสด กอนนาเทคโนโลยเหลานมาใชในการผลตเซลลโลซกเอทานอลภายในประเทศ

กตตกรรมประกาศ ปจจบนคณะผวจยกาลงดาเนนการวจยการ

ผลตไบโอเอทานอลจากวสดเหลอทงทางการเกษตร จงใครขอขอบคณ การสนบสนนจากโครงการสงเสรมการวจยในระดบอดมศกษาและการพฒนามหาวทยาลยว จยแหงชาต ของส านกงานคณะกรรมการการ

อดมศกษา ภายใตคลสเตอรวจยนามนเชอเพลงชวภาพ โ ค ร ง ก า ร ม ห า ว ท ย า ล ย ว จ ย แ ห ง ช า ต มหาวทยาลยขอนแกน รวมทงขอขอบคณศนยความเปนเลศดานนวตกรรมทางเคม (center of excellence for innovation in chemistry, PERCH-CIC) ส า น ก ง า น ค ณ ะ ก ร ร ม ก า ร อ ด ม ศ ก ษ า กระทรวงศกษาธการ ทใหการสนบสนนทนการศกษาและสารเคม ในระดบบณฑตศกษา และภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน ทใหความอนเคราะหในดานองคความรและแหลงขอมล ตลอดการเรยบเรยงขอมลของบทความ ตลอดการดาเนนงานวจย

เอกสารอางอง ธราพงษ ว ฑตศานต, นวดล เหลาศรพจน และประเสรฐ

เรยบรอยเจรญ. (2553). รายงานสถานภาพของงานวจยและผลตเอทานอลไบโอดเซล ไบโอแกส และน า มน ช วภาพในประ เทศไทย . ส า น กพฒนาบณฑต ศกษาและว จ ย ด านว ทยาศาสต รและเทคโนโลย (สบว).

ประเวศ ตยเตมวงศ, จรศกด คงเกยรตขจร, ปยรตน บญแสวง และ ธรภทร ศรนรคตร. (2552). การผลตเอทานอลจากเซลลโลส. สานกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต.

ภญญาภรณ ชาตการณ. (2550). เทคโนโลยตนแบบกลนเอทาน อ ล ด ว ย เ ท ค น ค ป ม ฟ อ ง . จ า ก : http://www.thaienv.com.

อรพมพ มงคลเคหา. (2553). พลงงานทดแทน ตอนท 1. บทความวชาการโปรแกรมวชาวทยาศาสตรและสงแวดลอม คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏบานสมเดจเจาพระยา.

Arantes, V. and Saddler, J.N. (2010). Access to cellulose limits the efficiency of enzymatic hydrolysis: the role of Amorphogenesis. Biotechnology for Biofuels 3: 4-14.

Page 15: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 4 1087

Astudillo, I.C.P. and Alzate, C.A.C. (2011). Importance of stability study of continuous systems for ethanol production. Journal of Biotechnology 151: 43–55.

Balat, M. and Balat, H. (2009). Recent trends in global production and utilization of bio-ethanol fuel. Applied Energy 86: 2273–2282.

Biatas, W., Szymanowska, D. and Grajek, W. (2010). Fuel ethanol production from granular corn starch using Saccharomyces cerevisiae in a long term repeated SSF process with full stillage recycling. Bioresource Technology 101: 3126–3131.

Bosch, P., Wallberg, O., Joelsson, E., Galbe, M. and G. Zacchi. (2010). Impact of dual temperature profilein dilute acid hydrolysis of spruce for ethanol production. Biotechnology for Biofuels 3: 15.

Dwivedi, P., Alavalapati, J.R.R. and Lal, P. (2009). Cellulosic ethanol production in the United States: Conversion technologies, current production status, economics, and emerging developments. Energy for Sustainable Development 13: 174–182.

Erdei, B., Barta, Z., Sipos, B., Reczey, K., Galbe, M. and Zacchi G. (2010). Ethanol production from mixtures of wheat straw and wheat meal. Biotechnology for Biofuels 3: 16.

Ferreira-Leitao, V., Perrone, C.C., Rodrigues, J., Franke, A.P.M., Macrelli, S. and Zacchi, G. (2010). An approach to the utilisation of CO2 as impregnating agent in steam pretreatment of sugar cane bagasse and leaves for ethanol production. Biotechnology for Biofuels 3: 7.

Geddes, C.C., Mullinnix, M.T., Nieves, I.U., Peterson, J.J., Hoffman, R.W., York, S.W., Yomano, L.P., Miller, E.N., Shanmugam, K.T. and Ingram, L.O. (2011). Simplified process for ethanol

production from sugarcane bagasse using hydrolysate-resistant Escherichia coli strain MM160. Bioresource Technology 102: 2702–2711.

Govindaswamy. S. and Vane, L.M. (2010). Multi-stage continuous culture fermentation of glucose–xylose mixtures to fuel ethanol using genetically engineered Saccharomyces

cerevisiae 424A. Bioresource Technology 101: 1277–1284.

Gupta, R. and Lee, Y.Y. (2010). Investigation of biomass degradation mechanism in pretreatment of switchgrass by aqueous ammonia and sodium hydroxide. Bioresource Technology 101: 8185–8191.

Hettinga, W.G., Junginger, H.M., Dekker, S.C., Hoogwijk, M., McAloon, A.J. and Hicks, K.B. (2009). Understanding the reductions in US corn ethanol production costs: An experience curve approach. Energy Policy 37: 190–203.

Iranmahboob, J., Nadim, F. and Monemi, S. (2002). Optimizing acid-hydrolysis: a critical step for production of ethanol from mixed wood chips. Biomass Bioenergy 22: 401-404.

Jeffries, T.W., Grigoriev, I.V., Grimwood, J., Laplaza, J.M., Aerts, A., Salamov, A., Schmutz, J., Lindquist, E., Dehal, P., Shapiro, H., Jin, Y.S., Passoth, V. and Richardson, P.M. (2007). Genome sequence of the lignocellulose-bioconverting and xylose-fermenting yeast Pichia stipitis. Nature Biotechnology 25(3): 319–326.

Ma, K., Wakisaka, M., Sakai, K. and Shirai, Y. (2009). Flocculation characteristics of an isolated mutant flocculent Saccharomy

cescerevisiae strain and its application for fuel ethanol production from kitchen refuse. Bioresource Technology 100: 2289–2292.

Page 16: การผลิตเซลลูโลซิกเอทานอลในประเทศไทย Production of ...scijournal.kku.ac.th/files/Vol_40_No_4_P_1073-1088.pdf ·

1088 KKU Science Journal Volume 40 Number 4 Review

Mussatto, S.I., Fernandes, M., Milagres, A.M.F. and Roberto, I.C. (2008). Effect of hemicellulose and lignin on enzymatic hydrolysis of cellulose from brewer’s spent grain. Enzyme and Microbial Technology 43: 124–129.

Sanchez, R.G., Hahn-Hägerdal, B. and Gorwa-Grauslund, M.F. (2010). Cross-reactions between engineered xylose and galactose pathways in recombinant Saccharomyces

cerevisiae. Biotechnology for Biofuels 3:19. Sanchez, R.G., Karhumaa, K., Fonseca, C., Nogue, V.S.,

Almeida, J.RM., Larsson, C.U., Bengtsson, O., Bettiga, M., Hahn-Hagerdal, B. and Gorwa-Grauslund, M.F. (2010). Improved xylose and arabinose utilization by an industrial recombinant Saccharomyces cerevisiae strain using evolutionary. Biotechnology for Biofuels 3: 13.

Shen, D.K., Gu, S. and Bridgwater, A.V. (2010). The thermal performance of the polysaccharides extracted from hardwood: Cellulose and hemicelluloses. Carbohydrate Polymers 82: 39–45.

Unrean, P. and Srienc F. (2010). Continuous production of ethanol from hexoses and

pentoses using immobilized mixed cultures of Escherichia coli strains. Journal of Biotechnology 150: 215–223.

Ververis, C., Georghiou, K., Danielidis, D., Hatzinikolaou, D.G., Santas, P., Santas, R. and Corleti, V. (2007). Cellulose, hemicelluloses, lignin and ash content of some organic materials and their suitability for use as paper pulp supplements. Bioresource Technology 98: 296–301.

Wang, Z., Keshwani, D.R., Redding, A.P. and Cheng J.J. (2010). Sodium hydroxide pretreatment and enzymatic hydrolysis of coastal Bermuda grass. Bioresource Technology 101: 3583–3585.

Wan, J., Wang, Y. and Xiao, Q. (2010). Effects of hemicellulose removal on cellulose fiber structure and recycling characteristics of eucalyptus pulp. Bioresource Technology 101: 4577–4583.

Yang, H., Yan, R., Chen, H., Lee, D.H. and Zheng, C. (2007). Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel 86: 1781–1788.

�����