绿色合成Fe纳米粒子辅助生物质水解用于生物能源生产:通过结合RSM和ANN的方法来优化过程参数
Rai Vibha1, P Ujwal1, K Sandesh1
1Nitte (Deemed to be University), NMAM Institute of Technology (NMAMIT), Department of Biotechnology Engineering, Nitte, Karnataka 574110 India.
Journal of environmental health science & engineering
|August 11, 2025
概括
这项研究介绍了一种节能方法,使用可可贝产生的氧化铁纳米颗粒预处理农业废物,以提高生物燃料的生产效率. 该过程在最短的时间内显著提高了糖产量,提供了可持续的生物能源解决方案.
科学领域:
- 生物质预处理 生物质预处理
- 绿色纳米技术 绿色纳米技术
- 生物能源生产 生产生物能源
背景情况:
- 生物能源对全球能源危机至关重要,农业副产品是主要原料.
- 目前用于基纤维素生物质的预处理方法往往耗费大量能源和时间.
- 可可豆 (CPS) 是一个未充分利用的农业残留物,具有生物燃料生产的潜力.
研究的目的:
- 开发一种经济,节能,节省时间的可可豆 (CPS) 预处理方法.
- 使用绿色合成的氧化铁 (FeO) 纳米颗粒来提高CPS的糖产量.
- 通过响应表面方法 (RSM) 和人工神经网络 (ANN) 建模来验证优化的水解过程.
主要方法:
- 从CPS提取物中绿色合成FeO纳米粒子 (25-31nm).
- 使用EDS和FTIR进行纳米颗粒的表征.
- 使用感应加热和酸催化剂对CPS的ex-situ水解.
- 使用RSM和ANN建模进行流程优化和验证.
主要成果:
- 合成的FeO纳米颗粒被EDS和FTIR证实.
- 在30分钟内获得高产量:356.04g/L总糖和60.28g/L降解糖.
- RSM和ANN模型显示高R2值 (0.91-0.97) 用于预测糖产量.
- 在最小的原材料和能源投入下,证明了显著的糖产量.
结论:
- 新的FeO纳米颗粒辅助水解为CPS预处理提供了一个高效和可持续的途径.
- 该方法为工业生物燃料生产提供了可扩展和可靠的方法.
- 强调利用农业废弃物用于先进生物能源解决方案的潜力.
