<span lang="FA">بررسی اثر دما، آب، حلال آلی و جاذب بر میزان تولید بیودیزل از روغن سویا با استفاده از لیپازهای تثبیت شده بر بستر سیلیکا

در این پژوهش، آنزیم های Rhizomucor miehei lipase (RML)، Thermomyces lanuginose lipase (TLL) و Candida antarctica lipase B (CAL B) از طریق اتصال کووالانسی بر روی بستر سیلیکای عامل دار شده با گروه­ های اپوکسی تثبیت شدند. بازده ی تثبیت برای این آنزیم ها به­ترتیب ۹۶%، ۱۰۰% و ۹۶% به دست آمد. اتصال گروه های عاملی اپوکسید بر روی سطح سیلیکا با استفاده از ترکیب ۳-گلایسیدیلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان انجام شد و با استفاده از طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR) و آنالیز حرارتی وزنی (TGA) تایید گردید. اتصال آنزیم به بستر عامل دار شده در بافر فسفات و دمای اتاق انجام گرفت. در بررسی پایداری حرارتی، مشخص شد که مشتقات آنزیمی تثبیت شده نسبت به فرم آزاد، در دماهای بالاتر پایداری بیشتری نشان می دهند و فرآیند تثبیت به طور قابل توجهی پایداری حرارتی این آنزیم ها را بهبود می بخشد. به طور مثال، در دمای ۵۵ درجه سلسیوس، آنزیم آزاد RML پس از ۲ ساعت کاملا غیرفعال شد، در حالی که فرم تثبیت شده آن ۳۰% از فعالیت اولیه خود را حفظ کرد؛ مشابه آن، CAL B تثبیت شده ۱۰۰% از فعالیت خود را در همین دما حفظ نمود. در مرحله بعد، تولید بیودیزل از روغن سویا با استفاده از این آنزیم های تثبیت شده مورد ارزیابی قرار گرفت؛ تاثیر عواملی مانند دما، میزان آنزیم، درصد t- بوتانول، میزان آب و سیلیکاژل به عنوان جاذب آب بر راندمان واکنش تولید بیودیزل بررسی گردید. به منظور بررسی معناداری اثر پارامترهای عملیاتی بر راندمان تولید بیودیزل، داده های حاصل از آزمایش ها با استفاده از آزمون آنالیز واریانس یک طرفه (One-way ANOVA) مورد تحلیل آماری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزایش دما تا ۵۰ درجه ی سلسیوس، بهبود قابل توجهی در راندمان تولید بیودیزل ایجاد می کند و این دما، به عنوان دمای موثر و عملیاتی برای واکنش شناسایی شد. علاوه بر این بیشترین بازده ی تولید بیودیزل با مقدار ۱۳% از این مشتقات آنزیمی تثبیت شده نسبت به وزن روغن به دست آمد. سیلیکاژل تاثیر مثبتی بر روند تولید بیودیزل برای هر سه مشتق آنزیمی تثبیت شده نشان داد و بیشترین بازده در مقدار ۳۰% از این جاذب آب حاصل گردید. در حضور ۳۰% از t- بوتانول بازده ی تولید بیودیزل با استفاده از آنزیم های TLL و CAL B تثبیت شده به ۱۰۰% رسیده و کامل گردید. این در حالی است که این حلال آلی، عامل اصلاح کننده ی بسیار موثری در واکنش تولید بیودیزل با استفاده از آنزیم RML تثبیت شده نبود و بازده را تنها تا ۷۵% افزایش داد. در مرحله نهایی، بررسی تکرارپذیری نشان داد که مشتقات آنزیمی TLL و CAL B تثبیت شده در واکنش ترانس استری شدن روغن سویا، پس از چند چرخه استفاده ی متوالی، بیش از ۹۰٪ از فعالیت اولیه خود را حفظ می کنند که بیانگر پایداری عملیاتی و قابلیت استفاده مجدد آن ها در فرآیند تولید بیودیزل است. این مطالعه نشان می دهد که به کارگیری مشتقات آنزیمی تثبیت شده بر بستر سیلیکای اصلاح شده، راهکاری موثر در تولید بیودیزل پایدار و اقتصادی از روغن سویا می باشد و می تواند گامی مهم در توسعه فناوری های سبز و کاهش آلودگی های زیست محیطی باشد.

کلیدواژه ها:

تثبیت آنزیم ، اتصال کووالانسی ، بیودیزل ، روغن سویا ، پایداری حرارتی ، سیلیکا