高効率な2Gエタノール生産のための最適化された希薄酸前処理、高固形分酵素加水分解、および高温発酵

科学分野:

• バイオテクノロジー
• 再生可能エネルギー
• 化学工学

背景:

• 第二世代（2G）エタノールの需要増加は、経済的持続可能性の向上を必要としています。
• 最適化された前処理、高固形分酵素加水分解、および高温発酵は、重要な戦略です。
• 米わらは、バイオ燃料生産のための豊富なリグノセルロース系バイオマス原料です。

研究 の 目的:

• 応答表面法を用いた脱アセチル化米わらの希薄酸前処理の評価。
• 高固形分酵素加水分解およびそれに続く高温発酵による2Gエタノールの最適化。
• 米わらからの大規模2Gエタノール生産の実現可能性の評価。

主な方法:

• 応答表面法により最適化された米わらの希薄酸前処理。
• 80 Lリアクターへの前処理のスケールアップ。
• 垂直ボールミル（VBM）リアクターでの高固形分酵素加水分解。
• 栄養補助剤を用いた43°Cでの*クルイベロマイセス・マルクシアヌス*による加水分解物の発酵。

主要な成果:

• 最適な前処理条件により、セルロースリッチな固体（58.2重量%）が得られました。
• 高固形分加水分解により、129 g/Lの発酵性糖が達成され、セルロース変換収率（CCY）は78.6%でした。
• 加水分解物＋栄養素での発酵により、高いエタノール生産指標（Y_P/S=0.46 g/g、Q_P=1.74 g/L/h、η=90%）が得られました。
• VBMリアクターはエタノール生産をさらに向上させました（Q_P=3.04 g/L/h、37 g/L力価）。

結論:

• 最適化された逐次処理により、米わらからグルコースリッチな加水分解物が効率的に生産されました。
• *クルイベロマイセス・マルクシアヌス*による加水分解物の高温発酵は成功しました。
• このプロセスは、大規模で経済的に持続可能な2Gエタノール生産の可能性を示しました。