नवीकरणीय ऊर्जा और अनुप्रयोगों के बुनियादी सिद्धांतों का जर्नल
खुला एक्सेस
आईएसएसएन: 2090-4541
आईएसएसएन: 2090-4541
गिउलिआनो डेग्रासी
मीथेनोजेनिक बैक्टीरिया का उपयोग करके अवायवीय पाचन द्वारा बायोमास और कार्बनिक अवशेषों से बायोगैस का उत्पादन जैव ईंधन के टिकाऊ उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया के सीमित कारकों में से एक बायोमास में निहित ऊर्जा का बायोगैस में खराब रूपांतरण दर है। यह मुख्य रूप से डाइजेस्टर में मौजूद सूक्ष्मजीव संघ द्वारा पादप कोशिका भित्ति घटकों के कठिन चयापचय के कारण होता है, जो मुख्य रूप से सेल्यूलोज, हेमीसेल्यूलोज और लिग्निन की जटिलता के कारण होता है। सेल्यूलोज बहुत प्रचुर मात्रा में है और इसका मीथेन में पूर्ण रूपांतरण प्रक्रिया की दक्षता को बढ़ाएगा। पॉलीसेकेराइड और अन्य बायोपॉलिमर से बायोगैस का उत्पादन चार चरणों में होता है: हाइड्रोलिसिस, एसिडोजेनेसिस, एसिटोजेनेसिस और मीथेनोजेनेसिस। सेलोबायोहाइड्रोलेज़ ज़ैंथोमोनस प्रजाति से, बीटा-ग्लूकोसिडेज़ बैसिलस एमाइलोलिकेफेसिएन्स से। ये तीन एंजाइम सेल्यूलोज़ के डीपोलीमराइज़ेशन में भाग लेने के लिए जाने जाते हैं जो तीन चरणों में होता है: (i) सेल्यूलोज़ पॉलीमर क्लीवेज और ऑलिगोमर्स का निर्माण; (ii) सेल्यूलोज़ ऑलिगोमर्स से डिमर्स (सेलोबायोज़) को हटाना; (iii) सेलोबायोज़ डिमर्स से ग्लूकोज़ को निकालना। उपर्युक्त एंजाइमों को एनकोड करने वाले तीन जीन को पीसीआर द्वारा प्रवर्धित किया गया, पीटीओपीओ में क्लोन किया गया, सही प्रवर्धन को सत्यापित करने के लिए अनुक्रमित किया गया, फिर पीक्यूई में क्लोन किया गया, जो 6xHis टैग किए गए प्रोटीन देने वाला एक अभिव्यक्ति वेक्टर है। ई. कोली एम15 अभिव्यक्ति प्रणाली थी। फिर तीन एंजाइमों को छह हिस्टिडीन टैग की बदौलत एक ही चरण-एफ़िनिटी क्रोमैटोग्राफी द्वारा शुद्ध किया गया और सेल्यूलोज़ पाचन के प्रयोगों में इस्तेमाल किया गया। यह देखते हुए कि ई. कोली में व्यक्त किए जाने पर दो एंजाइम घुलनशील नहीं थे (सेलोबायोहाइड्रोलेज़ और बीटा-ग्लूकोसिडेज़ ने समावेशन निकाय बनाए), एंजाइमों के उत्पादन के लिए एक वैकल्पिक विषम अभिव्यक्ति प्रणाली पर विचार किया गया, यीस्ट पिचिया पास्टोरिस। परियोजना का अंतिम लक्ष्य बायोमास और सेल्यूलोज युक्त औद्योगिक कार्बनिक अवशेषों को बायोगैस के उत्पादन के लिए मीथेनोजेनिक बैक्टीरिया द्वारा किण्वित किए जाने वाले सब्सट्रेट में बदलने के लिए उपयोग की जाने वाली एक पूर्व उपचार विधि का विकास है। जबकि पिचिया में विषम अभिव्यक्ति अभी भी विकास के अधीन है, हमारे पास पहले से ही पुनः संयोजक बैक्टीरिया एंडोग्लूकेनेज के उत्पादन के लिए एक कुशल प्रणाली है। इस एंजाइम के उपयोग के लिए इष्टतम स्थितियों का निर्धारण किया गया है और इष्टतम पीएच 6.0 है और इष्टतम तापमान 400C है। इन स्थितियों में, पीएच 6.0 और 400C का तापमान, एंजाइम ने एक सप्ताह के बाद अपनी गतिविधि का 50% तक बनाए रखा। एंजाइम का परीक्षण कुछ सब्सट्रेट पर किया गया और पाया गया कि यह माइक्रोफाइब्रिल सेलुलोज (सिग्मा), कागज उद्योग से अवशिष्ट लघु फाइबर सेलुलोज, मकई भुट्टा पाउडर और मकई डंठल पाउडर को 251, 142 की विशिष्ट गतिविधि के साथ डीपॉलीमराइज करने में सक्षम है।75 और 70 IU/mg क्रमशः। अगला चरण सेल्युलोलिटिक एंजाइम के साथ और बिना पूर्व उपचार के विभिन्न सेल्यूलोज युक्त कार्बनिक अवशेषों की मीथेनोजेनिक क्षमता का मापन होगा। इस प्रयोग के बाद, इस प्रक्रिया की आर्थिक स्थिरता की गणना की जाएगी, जिसमें पूर्व उपचार की लागत और बढ़े हुए बायोगैस उत्पादन के संदर्भ में प्राप्त लाभ की तुलना की जाएगी।