The world supply of fossil fuels is

The world supply of fossil fuels is limited and will eventually fail to meet the global demand for energy, which continues to increase each year (Asif and Muneer, 2007). Because of this, it is necessary to research and develop alternative fuel sources before supplies become severely constrained. Bioethanol is one of the possible renewable alternatives to liquid fossil fuels. The majority of current world-wide production is derived from starch-based (e.g. corn) or sugar-based materials (e.g. sugar cane), but it is also possible to use lignocellulosic materials, such as agricultural and forestry residues, grasses, and trees as feedstocks. For the biological conversion route, a three-step process is necessary to adequately convert the cell wall sugars in these materials to ethanol: pretreatment followed by enzymatic hydrolysis and fermentation. Pretreatment is a process, either biological, chemical, physical, thermal, or some combination of these, which disrupts the cell wall structure and increases enzyme access to the cell wall carbohydrates, the substrate for lignocellulosic ethanol (Alvira et al., 2010, da Costa Sousa et al., 2009, Mosier et al., 2005 and Yang and Wyman, 2008). The choice of pretreatment can have a significant impact on biorefinery costs (Aden and Foust, 2009 and Eggeman and Elander, 2005) and most other processing decisions including feedstock selection, choice of enzymes and microbes, and waste treatment applications (Yang and Wyman, 2008). Because of the cost and pervasive impact of pretreatment on all aspects of the process, the choice of pretreatment method is extremely important. But this decision is hardly straightforward as there are a large number of pretreatment options currently available, each of which has certain advantages and disadvantages and some of which lend themselves better to certain feedstocks (Alvira et al., 2010, da Costa Sousa et al., 2009 and Yang and Wyman, 2008).

In order to effectively compare different pretreatment methods, it is important to conduct an accurate material balance, tracking the fate of cellulose and hemicellulose throughout the process and generating accurate yields. Many pretreatment methods result in liquid streams and the amount and type of components that are solubilized are dependent on the method. So if process yields are calculated based on the initial biomass composition without taking into account any pretreatment mass losses which are due to solid–liquid separation or post-washing, the results will be erroneous. One mass balance method is the carbon balance which tracks all of the carbon-based compounds in all of the process streams (Hatzis et al., 1996). Closing this balance can be difficult because of the complexity of measuring all of the carbon-based compounds. One study reports significant error-related issues when closing this balance for cellulase production (Schell et al., 2002). Another method that has been employed by previous CAFI projects and other pretreatment researchers is to measure the individual components, focusing on only those of interest such as glucose/glucan, xylose/xylan, other sugars and lignin (Zhang et al., 2009 and Zhu et al., 2010). Another option is to calculate a total biomass mass closure based on the solids content of each stream. But this is a less reliable method because of the difficulty involved in quantifying the solids content of dilute liquid or solution streams.

It is often difficult to compare pretreatment methods based on literature because of the inconsistency in materials and methods used. The intent of the Consortium for Applied Fundamentals in Innovation (CAFI) projects was to provide a consistent basis for comparing a number of different thermochemical pretreatment methods (Wyman et al., 2005b). For these comparisons, each pretreatment method was carried out on the same feedstock, used the same enzymes and microbes during enzymatic hydrolysis and fermentation, and employed the same, consistent protocols wherever applicable throughout the process. The feedstocks used for the previous two CAFI projects were corn stover – an agricultural residue (Wyman et al., 2005a), and poplar – a hardwood (Wyman et al., 2009). This third round of the CAFI project examined and compared the effect of pretreatment and enzymatic hydrolysis of different varieties of switchgrass. There have been a number of recent papers that have looked at the feasibility of processing switchgrass for bioethanol (Bals et al., 2010, Himmelsbach et al., 2009, Xu et al., 2010 and Yang et al., 2009) and also a recent review that discusses some of the older papers (Keshwani and Cheng, 2009).

The goal of the portion of the CAFI III project reported in this manuscript was to conduct material balances around six thermochemical pretreatment methods: ammonia fiber expansion (AFEX) at Michigan State University, dilute sulfuric acid (DA) and sulfur dioxide (SO2) at University of California-Riverside, lime at Texas A&M University, liquid hot water (LHW) at Purdue University, and soaking in aqueous ammonia (SAA) at Auburn University. The objective was to compare the process yields and stream characteristics for the combined stages of pretreatment and enzymatic hydrolysis of switchgrass, using the same feedstock (Dacotah switchgrass), enzymes, and analytical methods. Because washing following pretreatment may not be necessary to improve digestibility for all pretreatment methods with all feedstocks, post-washing was analyzed separately from pretreatment.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

อุปทานโลกของเชื้อเพลิงฟอสซิลมีจำกัด และในที่สุดจะไม่สามารถตอบสนองความต้องการทั่วโลกพลังงาน ซึ่งยังคงเพิ่มขึ้นในแต่ละปี (asif นาซีร์และมุนีร 2007) ด้วยเหตุนี้ มันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อการวิจัย และพัฒนาแหล่งเชื้อเพลิงสำรองก่อนอย่างรุนแรงกลายเป็นจำกัดวัสดุ Bioethanol เป็นหนึ่งทางเลือกทดแทนได้กับเชื้อเพลิงฟอสซิลของเหลว ส่วนใหญ่ปัจจุบันทั่วโลกผลิตมาจากแป้ง (เช่นข้าวข้าวโพด) หรือวัสดุตามน้ำตาล (เช่นอ้อย), แต่มันก็สามารถใช้วัสดุ lignocellulosic เช่นเกษตร และป่าไม้ตก หญ้า และต้นไม้เป็นวมวล สำหรับกระบวนการแปลงชีวภาพ สามขั้นตอนจำเป็นต้องแปลงเป็นน้ำตาลผนังเซลล์ในวัสดุเหล่านี้เอทานอลอย่างเพียงพอ: pretreatment ตามด้วยไฮโตรไลซ์เอนไซม์ในระบบหมักการ Pretreatment เป็นกระบวนการ ชีวภาพ เคมี ฟิสิกส์ ความร้อน หรือบางชุดเหล่านี้ ซึ่ง disrupts โครงสร้างผนังเซลล์ และเพิ่มถึงเอนไซม์คาร์โบไฮเดรตผนังเซลล์ พื้นผิวสำหรับเอทานอล lignocellulosic (Alvira et al., 2010 ดาคอสต้า Sousa et al. ปี 2009, Mosier et al., 2005 และยาง และ Wyman, 2008) มาย pretreatment สามารถมีผลกระทบสำคัญด้านต้นทุน biorefinery (เอเดน และ Foust, 2009 และ Eggeman และ Elander, 2005) และตัดสินการประมวลผลส่วนใหญ่อื่น ๆ รวมทั้งการเลือกวัตถุดิบ เอนไซม์และจุลินทรีย์ และเสียประยุกต์ใช้บำบัด (ยางและ Wyman, 2008) เนื่องจากต้นทุนและผลกระทบต่อชุมชนที่แพร่หลายของ pretreatment ในทุกแง่มุมของกระบวนการ ต้องการ pretreatment เป็นสิ่งสำคัญมาก แต่ตัดสินใจนี้เป็นตรงไปตรงมาไม่มีตัวเลือก pretreatment เป็นจำนวนมากในปัจจุบัน ซึ่งมีบางข้อดี และข้อเสียและซึ่งยืมตัวเองไปบางวมวล (Alvira et al., 2010 ดาคอสตา Sousa et al., 2009 และยาง และ Wyman, 2008)

เพื่อเปรียบเทียบวิธีการ pretreatment แตกต่างกันอย่างมีประสิทธิภาพ เป็นสิ่งสำคัญการดุลวัสดุถูกต้อง ติดตามชะตากรรมของเซลลูโลสและ hemicellulose ตลอดทั้งกระบวนการ และสร้างผลผลิตที่ถูกต้อง วิธีการ pretreatment ในกระแสของเหลว และจำนวนและชนิดของส่วนประกอบที่เป็น solubilized จะขึ้นอยู่กับวิธีการไว้ ดังนั้น กระบวนการผลผลิตจะถูกคำนวณตามองค์ประกอบของชีวมวลเริ่มต้นโดยไม่คำนึงถึงสูญเสียมวลใด ๆ pretreatment ซึ่งครบหลังล้างหรือแยกของแข็งของเหลว ผลจะผิดพลาด วิธีการสมดุลมวลหนึ่งคือ ดุลคาร์บอนซึ่งติดตามทั้งหมดของสารประกอบคาร์บอนที่อยู่ในกระแสข้อมูลกระบวนการ (Hatzis et al., 1996) ปิดดุลนี้ได้ยากเนื่องจากความซับซ้อนของวัดทั้งหมดของสารประกอบคาร์บอนตาม การศึกษาหนึ่งรายงานปัญหาข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องอย่างมีนัยสำคัญเมื่อปิดดุลนี้สำหรับผลิต cellulase (Schell et al., 2002) วิธีการอื่นที่ถูกว่าจ้าง โดยก่อนหน้า CAFI โครงการและนักวิจัยอื่น ๆ pretreatment เป็นวัดในแต่ละส่วนประกอบ เน้นเฉพาะผู้สนใจเช่น กลูโคส/glucan, xylose/xylan อื่น ๆ น้ำตาล และ lignin (Zhang et al., 2009 และ Zhu et al., 2010) อีกทางเลือกหนึ่งคือการ คำนวณปิดมวลชีวมวลรวมตามเนื้อหาของแข็งของแต่ละกระแส แต่นี้เป็นวิธีเชื่อถือได้น้อยเนื่องจากปัญหาที่เกี่ยวข้องในเนื้อหาของแข็งของกระแสข้อมูลของเหลวหรือโซลูชัน dilute quantifying

มักจะเป็นเรื่องยากที่จะเปรียบเทียบวิธีการ pretreatment ตามวรรณคดีเนื่องจากไม่สอดคล้องในวัสดุและวิธีใช้ จุดประสงค์ของกิจการร่วมค้าสำหรับพื้นฐานที่ใช้ในโครงการนวัตกรรม (CAFI) เพื่อ ใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานที่สอดคล้องกันการเปรียบเทียบจำนวน thermochemical pretreatment วิธี (Wyman et al., 2005b) ได้ การเปรียบเทียบเหล่านี้ แต่ละวิธีการ pretreatment ถูกดำเนินการบนวัตถุดิบเดียวกัน ใช้เอนไซม์และจุลินทรีย์เหมือนในไฮโตรไลซ์เอนไซม์ในระบบหมัก กจ้างโพรโทคอเดียวกัน สอดคล้องกันไหนก็ได้ที่เกี่ยวข้องตลอดกระบวนการ วมวลใช้ CAFI ก่อนหน้าสองโครงการได้ข้าวโพด stover – สารตกค้างทางการเกษตร (Wyman et al., 2005a), และปอปลาร์ – เป็นไม้ (Wyman et al., 2009) . โครงการ CAFI รอบที่สามตรวจสอบ และเปรียบเทียบผลของไฮโตรไลซ์ pretreatment และเอนไซม์ในระบบ switchgrass พันธุ์แตกต่างกัน มีหมายเลขของเอกสารล่าสุดที่ได้ดูที่ความเป็นไปได้ของการประมวลผล switchgrass สำหรับ bioethanol (Bals et al., 2010, Himmelsbach et al., 2009, al. Xu ร้อยเอ็ด 2010 และ Yang et al., 2009) และยังทบทวนล่าสุดที่กล่าวถึงในบางเอกสารเก่า (Keshwani และเฉิง 2009)

เป้าหมายของส่วนของ CAFI III โครงการรายงานฉบับนี้ถูกทำวัสดุดุลประมาณหกวิธี pretreatment thermochemical: แอมโมเนียใยขยาย (AFEX) ที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน dilute กรดซัลฟิวริก (DA) และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ที่มหาวิทยาลัยของรัฐแคลิฟอร์เนียริเวอร์ไซด์ มะนาวที่เท็กซัส A&M มหาวิทยาลัย น้ำอุ่น (LHW) ที่มหาวิทยาลัยเพอร์ดู และชมอควีแอมโมเนีย (กระดาษสา) ที่มหาวิทยาลัยออเบิร์น มีวัตถุประสงค์เพื่อ เปรียบเทียบผลผลิตกระบวนการและลักษณะของกระแสข้อมูลสำหรับระยะรวมของไฮโตรไลซ์ pretreatment และเอนไซม์ในระบบของ switchgrass ใช้วัตถุดิบเดียวกัน (Dacotah switchgrass), เอนไซม์ และวิธีวิเคราะห์ เพราะซักผ้าต่อ pretreatment อาจไม่จำเป็นต้องปรับปรุง digestibility สำหรับวิธีการ pretreatment ทั้งหมดมีทั้งหมดวมวล ซักผ้าหลังถูกวิเคราะห์แยกต่างหากจาก pretreatment

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

โลกอุปทานของเชื้อเพลิงฟอสซิล จํากัด และในที่สุดจะล้มเหลวเพื่อตอบสนองความต้องการทั่วโลกสำหรับพลังงาน ซึ่งยังคงเพิ่มขึ้นในแต่ละปี ( Asif และ muneer , 2007 ) เพราะนี้มันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อการวิจัย และพัฒนาแหล่งเชื้อเพลิงทางเลือกก่อนที่จะกลายเป็นอย่างรุนแรงซัพพลายจำกัด . เพลงเป็นหนึ่งในทางเลือกที่เป็นไปได้พลังงานทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลของเหลวส่วนใหญ่ของการผลิตทั่วโลกในปัจจุบันได้มาจากจากแป้งหรือน้ำตาล ( เช่นข้าวโพด ) ใช้วัสดุ ( อ้อยเช่น ) แต่ก็ยังสามารถที่จะใช้วัสดุ lignocellulosic เช่นสารตกค้าง , เกษตร และป่าไม้ หญ้า และต้นไม้ที่เป็นวัตถุดิบ . สำหรับเส้นทางการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพกระบวนการขั้นตอนที่จำเป็นอย่างเพียงพอแปลงเซลล์ผนังน้ำตาลในวัสดุเหล่านี้จะตามด้วยเอทานอล : การย่อยด้วยเอนไซม์ และการหมัก การปรับสภาพกระบวนการทั้งทางชีวภาพ เคมี กายภาพ ความร้อน หรือการรวมกันของเหล่านี้ ซึ่งขัดขวางเซลล์ผนังโครงสร้างและเพิ่มเอนไซม์เข้าสู่ผนังเซลล์ คาร์โบไฮเดรตพื้นผิวสำหรับ lignocellulosic เอทานอล ( alvira et al . , 2010 , ซูซา ดา คอสตา et al . , 2009 , Mosier et al . , 2005 ) และหยางและ ไวแมน , 2008 ) ทางเลือกของการบำบัดสามารถมีผลกระทบต่อต้นทุน * ( และอาหารเฟาส์ต 2009 และ eggeman และ elander , 2005 ) และส่วนใหญ่อื่น ๆการประมวลผลการตัดสินใจรวมถึงการเลือกวัตถุดิบทางเลือกของเอนไซม์และจุลินทรีย์ที่และโปรแกรมบำบัดของเสีย ( หยางและ ไวแมน , 2008 ) เพราะต้นทุนและผลกระทบที่แพร่หลายของการทุกด้านของกระบวนการ เลือกวิธีการสำคัญมาก แต่การตัดสินใจนี้จะตรงไปตรงมาแทบจะเป็นมีจำนวนมากของตัวเลือกการที่มีอยู่ในปัจจุบันซึ่งแต่ละตัวมีข้อดีและข้อเสียบางอย่าง และบางอย่างที่ยืมตัวเองดีไปบางวัตถุดิบ ( alvira et al . , 2010 , ซูซา ดา คอสตา et al . , 2009 และหยางและ Wyman , 2551 ) .

เพื่อให้มีประสิทธิภาพเปรียบเทียบวิธีการปรับสภาพที่แตกต่างกัน มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะนำวัสดุที่ถูกต้องสมดุลติดตามชะตากรรมของเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสตลอดกระบวนการ และการสร้างผลผลิตที่ถูกต้อง วิธีการทำหลายผลในกระแสของเหลวและปริมาณและชนิดขององค์ประกอบที่สร้างจะขึ้นอยู่กับวิธีการดังนั้น หากผลผลิตกระบวนการคำนวณบนพื้นฐานขององค์ประกอบมวลชีวภาพเริ่มต้นโดยไม่ต้องจดลงในบัญชีใด ๆมวล ซึ่งเป็นการขาดทุนเนื่องจากการแยกของเหลวและของแข็งหรือโพสต์ซัก ผลลัพธ์ที่ได้จะผิดพลาด หนึ่งวิธีการที่เป็นคาร์บอนสมดุลสมดุลมวลซึ่งแทร็คทั้งหมดของสารประกอบคาร์บอนที่ใช้ในทั้งหมดของกระแสกระบวนการ ( hatzis et al . , 1996 )ปิดยอดได้ยาก เนื่องจากความซับซ้อนของการวัดทั้งหมดของคาร์บอนที่ใช้สารประกอบ การศึกษาหนึ่งรายงานข้อผิดพลาดที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับปัญหาเมื่อปิดยอดการผลิตเซลลูเลส ( เชลล์ et al . , 2002 ) อีกวิธีหนึ่งที่ได้รับการว่าจ้างโดยโครงการ cafi ก่อนหน้านี้และนักวิจัยอื่น ๆคือการใช้ส่วนประกอบแต่ละตัวเน้นเฉพาะผู้ที่สนใจ เช่น กลูโคสและไซโลกลูแคน / ไซ น้ำตาลและลิกนิน ( Zhang et al . , 2009 และ Zhu et al . , 2010 ) อีกตัวเลือกหนึ่งคือการคำนวณมวลชีวภาพรวมมวลปิดตามเนื้อหาของแข็งของแต่ละกระแส แต่วิธีนี้เป็นวิธีที่น่าเชื่อถือน้อยลงเนื่องจากปัญหาที่เกี่ยวข้องกับปริมาณของแข็งของเหลวหรือสารละลายเจือจางกระแส

มันมักจะเป็นเรื่องยากที่จะเปรียบเทียบวิธีการทำบนพื้นฐานของวรรณกรรม เพราะความไม่สอดคล้องกันในวัสดุและวิธีการที่ใช้ จุดประสงค์ของสมาคมเพื่อพื้นฐานใช้ในนวัตกรรม ( cafi ) โครงการเพื่อให้พื้นฐานที่สอดคล้องกันสำหรับการเปรียบเทียบจำนวนของวิธีการที่แตกต่างกันการเคมีความร้อน ( Wyman et al . , 2005b ) สำหรับการเปรียบเทียบเหล่านี้แต่ละวิธีดําเนินการในบริษัทเดียวกัน ใช้เอนไซม์ และจุลินทรีย์ในการย่อยสลายเดียวกัน เอนไซม์ และหมัก และใช้โปรโตคอลเดียวกันสอดคล้องกันทุกที่ที่ใช้ตลอดกระบวนการผลิต วัตถุดิบที่ใช้สำหรับก่อนหน้านี้สอง cafi โครงการฝักข้าวโพดสำหรับสารตกค้างทางการเกษตร ( Wyman et al . , 2005a ) และต้นไม้ชนิดหนึ่งและไม้เนื้อแข็ง ( Wyman et al . ,2009 ) นี้รอบสามของโครงการ cafi ตรวจสอบและเปรียบเทียบผลของการใช้เอนไซม์ย่อยสลายของพันธุ์ที่แตกต่างกันของสวิตซ์ . มีหมายเลขของเอกสารล่าสุดที่ได้ดูความเป็นไปได้ของการประมวลผลจะมีสวิตซ์สำหรับรถยนต์ ( bals et al . , 2010 , himmelsbach et al . , 2009 , Xu et al . , 2010 และหยาง et al . ,2009 ) และ การตรวจสอบล่าสุดที่กล่าวถึงบางส่วนของเอกสารเก่า ( keshwani เฉิง , 2009 ) .

เป้าหมายของส่วนของโครงงานที่ cafi รายงานในหนังสือนี้เพื่อดำเนินการยอดคงเหลือวัสดุรอบหกวิธีการบำบัดเคมีความร้อน : ขยายเส้นใยแอมโมเนีย ( Afex ) ที่มหาวิทยาลัยรัฐมิชิแกนเจือจางกรดซัลฟิวริก ( ดา ) และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ( SO2 ) ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย มะนาวที่เท็กซัสเป็น& M มหาวิทยาลัย น้ำของเหลวร้อน ( lhw ) ที่ Purdue University , และการแช่ในสารละลายแอมโมเนีย ( SAA ) ที่มหาวิทยาลัยออเบิร์น . การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบกระบวนการผลผลิตและลักษณะกระแสสำหรับขั้นตอนการรวมกันของเอนไซม์ของสวิตซ์ย่อย ,โดยใช้วัตถุดิบเดียวกัน ( dacotah สวิตซ์ ) , เอนไซม์ , และวิธีการวิเคราะห์ เพราะการซักต่ออาจไม่จําเป็นต้องปรับปรุงการย่อยได้วิธีการทั้งหมดที่มีทั้งหมดวัตถุดิบ ติดประกาศซักแยกต่างหากจากการวิเคราะห์ .