博碩士論文 88321046 詳細資訊




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姓名 許淳鈞( Chun-Xin Xu)  查詢紙本館藏   畢業系所 化學工程與材料工程學系
論文名稱 利用混合特定菌種生產氫氣之研究
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摘要(中) 氫氣是替代石化燃料的最好選擇。由於石化燃料主要來自石油本身,而其蘊藏量不斷地在減少中,並且使用石油後所造成的環保問題與防治成本也不斷地在惡化與增加中。相對地,氫氣燃燒後的產物是水,不會造成環境的負荷,可謂是最乾淨的燃料。因此,氫氣被科學家認為是取代石油世紀的主要能源。
氫氣的使用,目前尚未普及化的主要瓶頸是缺乏重要相關科技之研發,如生產技術、儲存、運輸與應用科技。過去二十多年的研發,以開啟許多不同方式來生產氫氣。科學家在文獻中也強調生物法生產氫氣較物理法和化學法為優。並且又指出在所有已知之生物系統中,光合菌是最有效率之氫氣生產者。光合菌雖然是最有效率之氫氣生產者,但是若單獨應用仍然有其限制,如氫氣生產能力的穩定性、生產速率與經濟可行性等問題。為了使微生物產氫的技術得以落實,目前研究傾向配合減廢的目標而採用混合特定菌的培養。
由於光合菌具有利用產酸發酵菌種代謝物的特色,因此近年研究顯示選擇特定菌種與其混合,可提高氫氣的產率。目前文獻報導中以厭氧菌梭狀孢子菌配合細胞固定化,可達到相當高的氫氣生產率。但是,光合菌的生理特性非常複雜的,當應用時發現一個普遍存在的問題,即氫氣生產能力的不穩定性。到目前為止,僅有少數理論對其氫氣生產力不穩定性提出解釋。因此,藉工程的角度來增加其穩定性是必要的。目前解決方法之一是藉細胞固定化來達到氫氣之穩定生產。但是文獻中主要採用之細胞固定化法是膠體包埋法,此法在產程放大(scale-up)時容易受到膠體本身之物性上的限制。
此外,研究顯示梭狀孢子菌的生長機制及代謝途徑的控制對提高產氫能力有相當大的影響。到目前為止還沒有研究有系統地探討重要環境因子如基質種類、pH、溫度等對於混合特定菌生物產氫程序的影響,微生物產氫之發酵動力學研究也極為缺乏,自然地產氫最佳化條件也較缺乏。
本實驗研究成果主要分下列三部份討論。第一部份是溫度、pH及代謝酸等環境因子的影響;第二部份是利用菌種混合模式並搭配溫度的控制來尋找較佳的操作方法;第三部份是利用細胞固定化的方法,來提高總產氫量並解決混合菌產氫穩定性的問題。實驗結果顯示,Clostridium在溫度37℃產氫量為1.76 mol H2/ mol glucose,在pH 6.5下,氫氣轉化率達46%;Rhodobacter sphaeroides(RSP)於25?35℃約有25?40%的轉化率,而在30℃產氫量為1.5 mol H2/mol glucose。而代謝酸濃度0.1%以上對於兩株菌皆有抑制產氫現象,丁酸0.1%以下有助於RSP產氫;醋酸則利於CB提高產氫量。混合菌在batch兩階段變溫下產氫量可達4.76 mol H2/mol glucose,採用Fed-batch恆溫狀態下,可獲得6.02 mol H2/mol glucose的產氫量,由此可見混合菌產氫加成的特性。
關鍵字(中) ★ 光合菌
★ 梭苞桿菌
★ 混合培養
★ 氫氣
關鍵字(英) ★ Clostridium butyrate
★ mixed culture
論文目次 摘要Ⅰ
目錄Ⅲ
表目錄Ⅵ
圖目錄Ⅶ
第一章、緒論1
1-1 研究動機1
1-2 研究目的1
第二章、文獻回顧3
2-1厭氧菌產氫之簡介5
2-1-1、Clostridium7
2-1-2、Photosynthetic Bacteria11
2-1-3、Mixed Bacteria14
2-2厭氧生物產氫機制16
2-3環境因子對菌種產氫的影響20
2-3-1、溫度20
2-3-2、pH21
2-3-3、光照度21
2-3-4、碳源22
2-3-5、氮源23
2-4細胞固定化24
2-4-1 固定化種類24
2-4-2 產氫菌種的固定化26
2-5近年來厭氧微生物產氫研究之發展27
第三章 材料與方法28
3-1實驗材料28
3-1-1 微生物28
3-1-2 培養基組成29
3-1-3 實驗藥品29
3-1-4 實驗儀器與設備30
3-2實驗方法32
3-2-1 菌種保存32
3-2-2接種菌體培養34
3-2-3 厭氧微生物反應器34
3-2-4 菌體生長觀察與分析方法35
3-2-5 菌體之生長速率及世代時間計算39
3-2-6 溫度對菌種產氫的影響39
3-2-7 pH值對C. butyricum產氫的影響39
3-2-8 丁酸、醋酸對菌種產氫的影響40
3-2-9 Batch單一菌厭氧發酵41
3-2-10 Batch混合菌厭氧發酵41
3-2-11 Fed-batch混合菌產氫44
第四章 結果與討論45
4-1 溫度對菌種產氫的影響45
4-2 pH值對C. butyricum產氫的影響47
4-3 丁酸、醋酸對菌種產氫的影響52
4-4 Batch單一菌厭氧發酵57
4-5 Batch混合菌厭氧發酵59
4-6 Fed-Batch混合菌厭氧發酵65
第五章 結論69
參考文獻71
參考文獻 1.詹世弘 ,21世紀之星─燃料電池 ,第一屆燃料電池研習會(元智大學) ,2000 ,桃園。
2.白明德 ,厭氧生物產氫機制與操作策略之研究 ,成功大學研究所碩士論文 ,1999 ,台南。
3.許駿發 ,工業技術人才培訓計畫講義─高溫丁醇發酵之理論與應用 ,經濟部工業局 ,1998 ,台北。
4.張志強 ,光合菌在光生物反應器產氫之研究 ,中央大學研究所碩士論文 ,2000 ,桃園。
5.簫景庭 ,產氫光合作用細菌之生理特性研究 ,中興大學研究所碩士論文 ,1999 ,台中。
6.賴振邦 , 利用細胞固定化生物反應系統生產界面活性劑及其分離與純化 ,大葉大學研究所碩士論文 ,1997 ,彰化。
7.Allan E. K. “Distribution and Activity of Microorganisms in Lakes;Effect of Physical Processes”. Ford Y. E. eds., pp.47-68, Aquatic Microbiology., Blackwell Scientific Publications, Inc., 1993, Boston.
8.Baskerville E. N. and Robert T. “Regulation of the Tryptophan Synthetic Enzymes in Clostridium butyricum”. J. of Bacteriology, Vol.112, No.1, pp.304-314, 1972.
9.Brock T. D. and Madigan M. T. “Biology of Microorganisms”. 6th ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ., 1991.
10.Deniz O. Y. ,Ufuk G. ,Lemi T. ,Meral Y. and Inci E. “Identification of by-products in Hydrogen Producing Bacteria; Rhodobacter sphaeroides O. U. 001 Grown in the Waste Water of a Sugar Refinery”. J. of Biotechnology, Vol.70, pp.125-131, 1999.
11.Dong X. ,Philippe J.Y.M.J. Schyns and Alfons J.M. Stams “Degradation of galactomannan by a Clostridium butyricum strain”. Antonie van Leeuwenhoek, Vol.60, pp.109-114, 1991.
12.Dusan V. ,Jana Z. ,Ernest S. and Stefan S. “Evaluation of Solvent and pH for Extractive Fermentation of Butyric acid”. Process Biochemistry, Vol.32, No.3, pp.245-251, 1997.
13.Gerhard G. “Bacterial Metabolism” ,Spring-Verlag New York ,pp.208- 282 ,1986.
14.Haruhiko Y. ,Tadafumi T. ,Jun H. ,Sachio H. and Yoshiyuki T. “Hydrogen Production by Immobilized Cells of Aciduric Enterobacter aerogens strain HO-39”. J. of Fermentation and Bioengineering, Vol.83, No.5, pp.481-484, 1997.
15.Haruhiko Y. ,Tadafumi T. ,Jun H. ,Sachio H. and Yoshiyuki T. “H2 Production by Immobilized Cells of Clostridium butyricum on Porous Glass Beads”. Biotechnology Techniques, Vol.11, No.6, pp.431-433, 1997.
16.Haruhiko Y. ,Mori S. ,Jun H. Hayashi S. and Takasaki Y. “H2 Production from Starch by a Mixed Culture of Clostridium Butyricum and Rhodobacter sp. M-19”. Biotechnology Letters, Vol.20, No.9, pp.895-899, 1998.
17.Heydrickx M. ,Vos De P. ,Thibau B. ,Stevens P. and Ley De J. “Effect of Various External Factors on the Fermentative Production of Hydrogen Gas from Glucose by Clostridium butyricum Strains in Batch Culture”. System. Appl. Microbiol., Vol. 9, pp.163-168, 1987.
18.Heydrickx M. ,Vos De P. ,Vancanneyt M. and Ley De J. “The fermentation of Glycerol by Clostridium butyricum LMG 1212t2 and 1213t1 and C. pasteurianum LMG 3285”. Appl. Microbiol. Biotechnol., Vol.34, pp.637-642, 1991.
19.Hillmer P. and Gest H. “H2 Metabolism in the Photosynthetic Bacterium Rhodopseudomonas capsulata─H2 Production by Growing Culture”. J. of Bacteriol., Vol.129, pp.724-731, 1977.
20.Jana Z. ,Ernest S. ,Dusan V. , Stefan S. “Butyric acid Production by Clostridium butyricum with Integrated Extraction and Pertraction”. Process Biochemistry, Vol.34, pp.835-843, 1999.
21.Joseph S. T. and Eva R. K. “Intracellular Conditions Required for Initiation of Solvent Production by Clostridium acetobutylicum”. Appl. and Environ. Microbiol., Vol.52, No.1, pp.86-91, 1986.
22.Jun M. Y. ,Kim S. K. and Kim S. Y. “Riboflavin-Sensitized Photooxidation of Ascorbic Acid;Kinetics and Amino Acid Effects”. Food Chemistry, Vol.53, No.4, pp.397-403, 1995.
23.Karube I. ,Suzuki S. ,Matsunaga T. and Kuriyama S. “Biochemical Energy Conversion by Immobilized Whole Cells”. Ann. N.Y. Acad. Sci., Vol.369, pp.91-98, 1981.
24.Karube I. ,Urano N. ,Matsunaga T. and Suzuki S. “Hydrogen Production from Glucose by Immobilized Growing Cells of Clostridium butyricum”. Eur. J. of Appl. Microbiol. Biotechnol., Vol.16, pp.5-9, 1982.
25.Kataoka N. ,Miya A. and Kiriyama K. “Studies on Hydrogen Production by Continuous Culture System of Hydrogen-Producing Anaerobic Bacteriaa”. Wat. Sci. Tech., Vol.36, pp.41-47, 1997.
26.Laurence G. ,Christian C. ,Isabel V. and Philippe S. “Regulation of Metabolic Shifts in Clostridium acetobutylicum ATCC 824”. FEMS Microbiology Reviews, Vol. 17, pp.287-297, 1995.
27.Mitsui A. In “Solar-Hydrogen Energy System” (T. Ohta, ed.) ,Pergamon, Oxford and New York, pp.171, 1979.
28.Odom J. M. and Wall J. D. “Photoproduction of H2 from Cellulose by an Anaerobic Bacteria Co-Culture”. Appl. of Environ. Microbiol., Vol.45, No.4, pp.1300-1305, 1983.
29.Ohta Y. ,Frank J. and Mitsui A. “Hydrogen Production by Marine Photosynthetic Bacteria─Effect of Environment Factors and Substrate Specificity on Growth of a Hydrogen-Producing Marine Photosynthetic Bacteria, Chromatium sp. Miami PBS 1071”. J. Hydrogen Energ., Vol.6, No.5, pp.451-460, 1981.
30.Rheinheimer G. “The Influence of Environmental Factors on the Development of Microorganisms”. Rheinheimer G. eds., Aquatic Microbiology 4th ed., pp.111-147, Baffins Lane, 1992, England.
31.Sasikala K. and Ramana C. V. “Advances in Applied Microbiology”. Vol.41, pp.247-262, Academic Press Inc., 1995.
32.Sasikala K. Ramana C. V. and Rao P. R. “Environmental Regulation for Optimal Biomass Yield and Photoproduction of Hydrogen by Rhodobacter sphaeroides O.U.001*”. J. of Hydrogen Energ., Vol.16, No.9, pp.597-601, 1991.
33.Segers L. and Verstraete W. “Conversion of Organic acids th H2 by Rhodospirillaceae Grown with Glutamate or Dinitrogen as Nitrogen Source”. Biotechnol. and Bioengin., Vol.XXV, pp.2843-2853, 1983.
34.Stevens P. ,Vertoghen C. ,Vos P. D. and Ley J. D. “The Effect of Temperature and Light Intensity on Hydrogen Gas Production by Different Rhodopseudomonas capsulata strains”. Biotechnol. Lett., Vol.6, No.5, pp.277-282, 1984.
35.Suzuki S. ,Karube I. ,Matsuoka H. and Ueyama S. “Biochemical Energy Conversion by Immobilized Whole Cells”. Annals New York Academy of Sciences, pp.133-143, 1983.
36.Vincenzini M. ,Florenzano G. ,Materassi R. and Tredici MR. “Hydrogen-Production by Immobilized Cells .2. H2-Photoevolution and Wastewater-Treatment by Agar-Entrapped Cells of Rhodopseudomonas-Palustris and Rhodospirillum-Molischianum” International Journal of Hydrogen Energy, Vol.7, No.9, pp.725-728, 1982
37.Yasuo A. and Jun M. “Photobiological Hydrogen Production”. J. of Biosci. and Bioeng., Vol.88, No.1, pp.1-6, 1999.
38.Yokoi H. ,Ohkawara T. ,Hirose J. ,Hyashi S. and Takasaki Y. “Characteristics of Hydrogen Production by Aciduric Enterbacter aerogenes strain HO-39”. J. of Ferment. Bioeng., Vol.80, No.6, pp.571-574, 1995.
指導教授 徐敬衡(Chin-Hung Shu) 審核日期 2001-7-18
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