Internationale Zeitschrift für Abfallressourcen

Abstrakt

Betrachtung der Adsorption von Cellulasen NS 50013 auf Avicel PH 101 und Protobind 1000 anhand von Isothermen und Thermodynamik

Baig KS, Turcotte G und Doan H

Das Verständnis der Adsorptionseigenschaften von Cellulasen kann dabei helfen, den Mechanismus der Adsorption von Cellulasen auf Weizenstroh zu kontrollieren. Die Desorption und Wiederverwendung von Cellulasen ist eine Möglichkeit, die Produktionskosten von Bioethanol zu senken, die durch das Wissen über die Adsorptionseigenschaften von Cellulasen perfektioniert werden kann. Die Adsorption von Cellulasen NS 50013 auf mikrokristalliner Cellulose (Avicel PH 101) und Weizenstrohlignin (Protobind 1000) wurde in Batch-Reaktoren untersucht. Protobind adsorbierte die doppelte Menge an Cellulasen wie Avicel PH 101 und die Adsorptionsrate war höher als die von Avicel PH 101. Ein Vergleich von drei (am häufigsten verwendeten) Adsorptionsisothermen wurde durchgeführt, um Folgendes festzustellen: i) Eine Korrelation zwischen adsorbierten Cellulasen und der anfänglichen Cellulasenbeladung, ii) Ob es sich um eine Monoschichtadsorption handelt, iii) Adsorptionskapazitäten der Substrate. Es wurde beobachtet, dass die Langmuir-Isotherme bei Korrelationskoeffizienten von 0,9572 und 0,9880 eine gute Darstellung der Adsorption sowohl für Avicel als auch für Protobind war. Die mithilfe der Van't-Hoff-Gleichung ermittelten Änderungen der Gibbs-Freienergie zeigten, dass die Adsorption überwiegend spontan erfolgte. Bei Avicel war der Prozess jedoch bis 220 μg.mL-1 spontan und die Spontaneität nahm mit der Cellulasenkonzentration ab. Bei Anfangskonzentrationen zwischen 220 μg.mL-1 und 250 μg.mL-1 wurde der Cellulasenadsorptionsprozess nicht-spontan. Während ΔG für Protobind genau entgegengesetzt war, da es bei 100 μg.mL-1 nicht-spontan war und bei weiterer Konzentrationssteigerung bis 262 μg.mL-1 spontan war. Von allen dreien schien die Langmuir-Adsorptionsisotherme das Celluloseadsorptionsmuster am besten darzustellen. Dies impliziert eine homogene, einschichtige Adsorption. Der reversible Teil der Langmuirian-Adsorptionstheorie wird in der neueren enzymatischen Literatur in Frage gestellt, daher haben die Autoren eine detaillierte Studie zur Desorption vorgeschlagen.