Um den wachsenden Bedarf an erneuerbarer Energie zu decken, hat sich ein Team von Wissenschaftlern einer ungewöhnlichen Quelle zugewandt: der einfachen Brotfrucht. Eine aktuelle Studie veröffentlicht im Zeitschrift für Bioressourcen und Bioprodukte hat Licht auf die Bioverarbeitung von Artocarpus altilis-Früchten zu Bioethanol geworfen, einer nachhaltigen Kraftstoffalternative. Die Forschung konzentrierte sich auf die Optimierung der Fermentationsbedingungen, um die Umwandlung von Brotfruchtstärke in Bioethanol mithilfe von Saccharomyces cerevisiae, einer Hefeart, zu verbessern.
Der Hintergrund der Studie verdeutlicht die Herausforderungen der kommerziellen Bioethanolproduktion, einschließlich der Notwendigkeit reichhaltiger, kostengünstiger und leicht verfügbarer Stärkequellen. Ziel der Forscher war es, nicht ausreichend genutzte Stärkequellen zu identifizieren und zu nutzen, wobei sie sich auf Brotfrüchte konzentrierten, die nicht nur reichlich vorhanden sind, sondern in vielen Regionen auch zu wenig genutzt werden.
Die Methodik umfasste die Extraktion von Brotfruchtstärke und deren anschließende Hydrolyse mittels mikrowellenunterstützter Säurehydrolyse. Das an vergärbaren Zuckern reiche Hydrolysat diente als Substrat für den Hefegärungsprozess. Die Fermentationsbedingungen, einschließlich Zeit, Substratkonzentration, pH-Wert und Inokulumgröße, wurden sorgfältig optimiert, um die Bioethanolproduktion zu maximieren.
Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass unter den optimierten Bedingungen einer Stärkekonzentration von 122 g/L, einer Mikrowellenleistung von 720 W und einer Inkubationszeit von 6 Minuten eine Brotfruchtstärkehydrolysat (BSH)-Konzentration von 108,9 g/L erreicht wurde. Die Fermentation von BSH erreichte eine maximale Bioethanolproduktion von 4,99 % (Vol./Vol.) bei einer BSH-Konzentration von 80 g/L, einem mittleren pH-Wert von 4,7, einer Inokulumgröße von 2 % (V/V) und einer Fermentationszeit von 20.41 Stunden.
Die Studie kam zu dem Schluss, dass Brotfruchtstärke mithilfe von Säurehydrolyse und Mikrowellenbestrahlung in relativ kurzer Zeit wirksam hydrolysiert werden kann, was sie zu einem brauchbaren Kandidaten für die Bioethanolproduktion macht. Die Forschung bietet nicht nur eine nachhaltige Lösung für den Energiesektor, sondern bietet auch eine Chance für die Nutzung ungenutzter landwirtschaftlicher Ressourcen.
Der innovative Aspekt dieser Studie liegt in ihrem Ansatz zur Optimierung des Fermentationsprozesses, der für die Wirtschaftlichkeit der Bioethanolproduktion von entscheidender Bedeutung ist. Der Einsatz der Response-Surface-Methodik (RSM) zur Bewertung der interaktiven Auswirkungen von Fermentationsparametern ermöglicht ein umfassendes Verständnis des Prozesses und führt zur Identifizierung optimaler Bedingungen für eine maximale Bioethanolausbeute.
Die Bedeutung der Forschung geht über die wissenschaftliche Gemeinschaft hinaus und bietet Implikationen für politische Entscheidungsträger, Landwirte und die Branche der erneuerbaren Energien. Indem diese Studie eine praktikable Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffquellen darstellt, trägt sie zu den weltweiten Bemühungen um nachhaltige Energieerzeugung und Umweltschutz bei.
Mehr Informationen:
Eriola Betiku et al, Bioverarbeitung von ungenutzten Artocarpus altilis-Früchten zu Bioethanol durch Saccharomyces cerevisiae: Eine Studie zur Verbesserung der Fermentationsbedingungen, Zeitschrift für Bioressourcen und Bioprodukte (2023). DOI: 10.1016/j.jobab.2023.03.002
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