Tổng hợp Ethanol

[aqhl]

Quá trình lên men rượu cũng gần giống quá trình chuyển hóa đường trong cơ thể cung cấp năng lượng (đều qua quá trình hình thành pyruvate). Có thể dùng yeast hoặc vi khuẩn để lên men.

http://img64.imageshack.us/img64/9200/sacchroiy5.gif

Cơ chế chi tiết quá trình:

http://img64.imageshack.us/img64/8297/vikhuanbo8.jpg


Pt tổng quát: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2ATP

Sơ đồ sản xuất ethanol:

http://img161.imageshack.us/img161/5017/ethanolge5.jpg

Enzyme amylase được thêm vào ban đầu để cắt đứt mạch tinh bột.

[aqhl]

Ngày nay, ethanol được dùng như nhiên liệu rất quan trọng trong động cơ (bioethanol). Bioethanol có thể là 100% ethanol hoặc trộn với xăng theo những tỷ lệ khác nhau. Ethanol điều chế bằng phương pháp lên men cực kỳ dễ dàng, nhưng cần phải tách loại nước, mới dùng được như nhiên liệu. Quá trình loại nước đòi hỏi tốn nhiều năng lượng, làm tăng giá thành.

Gần đây một nhóm nghiên cứu ở PTN Quốc gia Argonne (USA), đã từng bước phát triển quá trình tổng hợp ethanol khô, không cần loại nước.

Quá trình gồm 3 giai đoạn:

1, Steam reforming biomass tạo CO+H2 (syngas)

2, Tổng hợp methanol từ CO+H2 dùng xúc tác Cu/ZnO

3, Sử dụng hệ xúc tác đồng thể chọn lọc chuyển methanol thành ethanol. HFe(CO)4- là tác nhân nucleophile, methyl alkylammonium là chất chuyển gốc methyl, nhiệt độ 180-220 oC, áp suất 300 atm.

http://img218.imageshack.us/img218/7726/bioethanolex4.jpg


Hệ thống xúc tác khác dùng Mn(CO)5- làm tác nhân nucleophile, CH3O2CH làm chất chuyển gốc methyl, HCOO- làm baz.

http://img212.imageshack.us/img212/9586/picture1du7.jpg

Khi kết hợp thành hệ HFe(CO)4-/Mn(CO)5- thì hiệu quả xúc tác tốt hơn. Điều này được giải thích là do hình thành hợp chất trung gian:

http://img81.imageshack.us/img81/1606/picture2kk4.jpg

[aqhl]

Ethanol có thể được tổng hợp từ cellulose (từ gỗ hay các biomass khác).

Cấu trúc cellulose:

http://img114.imageshack.us/img114/3952/figcelluloseuo2.gif

Có 3 hướng chính để tổng hợp:

1, Thủy phân cellulose bằng acid ở nhiệt độ và áp suất cao tạo glucose, sao đó lên men glucose thành ethanol.

2, Dùng enzyme cellulase bẻ gãy mạch cellulose thành glucose, sau đó lên men glucose thành ethanol.

http://img110.imageshack.us/img110/2624/562el9.jpg

3, Quá trình khí hóa: cellulose, biomass được đốt cháy không hoàn toàn, chuyển thành syngas (CO2, CO, H2). Sau đó dùng vi sinh vật Clostridium ljungdahlii, ăn syngas và thải ra ethanol.

Trong biomass, ngoài cellulose còn có lignin và hemicellulose (hình thành từ đường 5).

http://img243.imageshack.us/img243/1893/552no9.jpg

Sau quá trình thủy phân acid, mem thông thường không chuyển đường 5 (xylose) thành ethanol được, nên dùng vi khuẩn E. coli để chuyển hóa. Lignin là sản phẩm phụ, được đem đốt lò hơi.

http://img106.imageshack.us/img106/4954/celunolethanolbiomasprocessii6.gif

[thang12ak]

Anh đại ma vương ơi! cái này hay đấy.bao giờ anh làm bộ trưởng bộ giáo dục thì cho vào sgk nha.