KIM, JAE-KON;JEON, CHEOl-HWAN;MIN, KYONG-IL;KIM, SHIN;PARK, CHEON-KYU;HA, JONG-HAN
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.27
no.6
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pp.712-720
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2016
When bioethanol and water are mixed at a proper ratio, phase separation can occur because of the immiscibility of biobutanol with water. Phase separation in bioethanol blends fuels is a major problem for gasoline vehicle users due to effect of octane number and component corrosion. Thus, in this study, the phase separation of bioethanol was examined effect of bioethanol blends (E3 (3 vo.% bioethanol in gasoline), E5 and E10) in presence of water. The effect were evaluated behavior with phase separation test, simulation test of fuel tank in gas station according to water addition volume and it was investigated change of water content, bioethanol content and octane number for gasoline phase in bioethanol blends (E3, E5 and E10) every 1 week after water addition. The E3 occurred phase separation more easily than the E5 and E10 in small water contents because solubility of water on ethanol content difference in gasoline-ethanol. It was kept a initial level of water content, bioethanol content, and octane number by repeated sample replacing in simulation test of fuel tank.
Integrated gasification combined cycle (IGCC) is an efficient and environment-friendly power generation system which is capable of burning low-ranked coals and other renewable resources such as biofuels, petcokes and residues. In this study some process modeling on a conceptual entrained flow gasifier was conducted using the ASPEN Plus process simulator. This model is composed of three major steps; initial coal pyrolysis, combustion of volatile components, and gasification of char particles. One of the purposes of this study is to develop an effective and versatile simulation model applicable to numerous configurations of coal gasification systems. Our model does not depend on the hypothesis of chemical equilibrium as it can trace the exact reaction kinetics and incorporate the residence time calculation of solid particles in the reactors. Comparisons with previously reported models and experimental results also showed that the predictions by our model were pretty reasonable in estimating the products and the conditions of gasification processes. Verification of the accuracy of our model was mainly based upon how closely it predicts the syngas composition in the gasifier outlet. Lastly the effects of change oxygen are studied by sensitivity analysis using the developed model.
Recently, many biofuels and chemicals converted from renewable resources have been introduced into chemical industries. Sargassum fulvellum is a brown macro-algae, which is found on the seashores of Korea and Japan. In this work, the production of total reducing sugar and levulinic acid from S. fulvellum, using dilute-acid catalyzed hydrothermal hydrolysis and statistical methodology, was investigated. As a result, 15.28 g/l total reducing sugar was obtained under the optimized conditions of $160.1^{\circ}C$, 1.0% sulfuric acid, in 20.2 min. Furthermore, 2.65 g/l levulinic acid was obtained at $189.5^{\circ}C$, 2.93% sulfuric acid, in 48.8 min.
In simultaneous saccharification and fermentation (SSF) for production of cellulosic biofuels, engineered Saccharomyces cerevisiae capable of fermenting cellobiose has provided several benefits, such as lower enzyme costs and faster fermentation rate compared with wild-type S. cerevisiae fermenting glucose. In this study, the effects of an alternative intracellular cellobiose utilization pathway-a phosphorolytic pathway based on a mutant cellodextrin transporter (CDT-1 (F213L)) and cellobiose phosphorylase (SdCBP)-was investigated by comparing with a hydrolytic pathway based on the same transporter and an intracellular ${\beta}$-glucosidase (GH1-1) for their SSF performances under various conditions. Whereas the phosphorolytic and hydrolytic cellobiose-fermenting S. cerevisiae strains performed similarly under the anoxic SSF conditions, the hydrolytic S. cerevisiae performed slightly better than the phosphorolytic S. cerevisiae under the microaerobic SSF conditions. Nonetheless, the phosphorolytic S. cerevisiae expressing the mutant CDT-1 showed better ethanol production than the glucose-fermenting S. cerevisiae with an extracellular ${\beta}$-glucosidase, regardless of SSF conditions. These results clearly prove that introduction of the intracellular cellobiose metabolic pathway into yeast can be effective on cellulosic ethanol production in SSF. They also demonstrate that enhancement of cellobiose transport activity in engineered yeast is the most important factor affecting the efficiency of SSF of cellulose.
Berthold, David Erwin;Rosa, Nina de la;Engene, Niclas;Jayachandran, Krish;Gantar, Miroslav;Laughinghouse, Haywood Dail IV;Shetty, Kateel G.
ALGAE
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v.35
no.1
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pp.91-106
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2020
Incorporating renewable fuel into practice, especially from algae, is a promising approach in reducing fossil fuel dependency. Algae are an exceptional feedstock since they produce abundant biomass and oils in short timeframes. Algae also produce high-valued lipid products suitable for human nutrition and supplement. Achieving goals of producing algae fuels and high-valued lipids at competitive prices involves further improvement of technology, especially better control over cultivation. Manipulating microalgae cultivation conditions to prevent contamination is essential in addition to promoting optimal growth and lipid yields. Contamination of algal cultures is a major impediment to algae cultivation that can however be mitigated by choosing extremophile microalgae. This work describes the isolation of alkali-tolerant / alkaliphilic microalgae native to South Florida with ideal characteristics for cultivation. For that purpose, water samples from Lake Okeechobee were inoculated into Zarrouk's medium (pH 9-12) and incubated for 35 days. Selection resulted in isolation of three strains that were screened for biomass and lipid accumulation. Two alkali-tolerant algae Chloroidium sp. 154-1 and Chlorella sp. 154-2 were poor lipid accumulators. One of the isolates, the diatom Fistulifera sp. 154-3, was identified as a lipid accumulating, alkaliphilic organism capable of producing 0.233 g L-1 d-1 dry biomass and a lipid content of 20-30% dry weight. Lipid analysis indicated the most abundant fatty acid within Fistulifera sp. was palmitoleic acid (52%), or omega-7, followed by palmitic acid (17%), and then eicosapentanoic acid (15%). 18S rRNA phylogenetic analysis formed a well-supported clade with Fistulifera species.
Extensive efforts from all over the world have been made to solve energy problems, such as high oil prices, global warning due to the depletion of oil. Among them, biofuel has been drawing attention as a clean energy, which can replace fossil fuels. However, conventional biofuels were often converted from eatable biomass such as sugar cane, corn and soy which should be replaced with uneatable biomass. In this study, a techno-economical evaluation of the gasification of biomass waste with mixed alcohol synthesis process was performed. Considering available domestic biomass wastes, a 2000 ton/day conversion plant were assumed to produce 533000 L/day ethanol. Also, financial data from previous studies were evaluated and used and economical sensitivities with various operation conditions were established. Economic analysis were conducted by the payback period and internal rate of return (IRR) and net present value (NPV). Sensitivity analyses of raw material costs, initial investment, the major process cost, ethanol price changes and operating costs were all performed.
Due to the high price volatility and environmental concern of petroleum, biofuels such as bioethanol produced from lignocellulosic biomass have attracted much attention. It is also expected that the amount of lignin residue generated from pretreatment of lignocellulosic biomass will increase as the volume of cellulosic bioethanol increases. Lignin is a natural aromatic polymer and has very complex chemical structures with chemical functional groups. Chemical modification of lignin such as oxypropylation and epoxidation has also been applied to the production of value-added bioplastics such as polyurethane and polyester with enhanced thermal and mechanical properties. In addition, lignin can be used for carbon fiber production in automobile industries. This review highlights recent progresses in utilizations and chemical modifications of lignin for the production of bioplastics, resins, and carbon fiber.
Shazali, Erna Rashidah Hj;Morni, Nurul Afiqah Haji;Bakar, Muhammad Saifullah Abu;Ahmed, Ashfaq;Azad, Abul K;Phusunti, Neeranuch;Park, Young-Kwon
Applied Chemistry for Engineering
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v.32
no.2
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pp.205-213
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2021
The present study aimed to determine the effect of co-pyrolysis of sawdust biomass and scrap tyre waste employing different blending ratios of sawdust to waste tyre such as 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, and 0:100. The thermochemical characterization of feedstocks was carried out by employing the proximate, ultimate analysis, and thermogravimetric (TGA) analyses, calorific values, and scanning electron microscope coupled with energy dispersive x-ray analysis (SEM-EDX) to select the blending ratio having better bioenergy potential amongst the studied ratios. The blending ratio of 25:75 (sawdust to waste tyre) was selected for the co-pyrolysis study in a fixed-bed pyrolysis reactor system based on its solid biofuels properties such as heating value (30.18 MJ/kg), and carbon (71.81 wt%) and volatile matter (63.82 wt%) contents. The pyrolysis temperatures were varied as 500, 600 and 700 ℃ while the other parameters such as heating rate and nitrogen flowrate were maintained at 30 ℃/min and 0.5 L/min respectively. The bio-oil yields as 31.9, 47.1 and 61.2 wt%, bio-char yields as 34.5, 34.2 and 31.4 wt% and gaseous product yields as 33.6, 18.60 and 7.3 wt% at the pyrolysis temperatures of 500, 600 and 700 ℃ respectively were obtained. The blends of sawdust and waste tyres showed the improved energy characteristics which could provide the solution for the beneficial management of sawdust and scrape tyre wastes via co-pyrolysis processing.
Although engineered Saccharomyces cerevisiae fermenting cellobiose is useful for the production of biofuels from cellulosic biomass, cellodextrin accumulation is one of the main problems reducing ethanol yield and productivity in cellobiose fermentation with S. cerevisiae expressing cellodextrin transporter (CDT) and intracellular β-glucosidase (GH1-1). In this study, we investigated the reason for the cellodextrin accumulation and how to alleviate its formation during cellobiose fermentation using engineered S. cerevisiae fermenting cellobiose. From the series of cellobiose fermentation using S. cerevisiae expressing only GH1-1 under several culture conditions, it was discovered that small amounts of GH1-1 were secreted and cellodextrin was generated through trans-glycosylation activity of the secreted GH1-1. As GH1-1 does not have a secretion signal peptide, non-conventional protein secretion might facilitate the secretion of GH1-1. In cellobiose fermentations with S. cerevisiae expressing only GH1-1, knockout of TLG2 gene involved in non-conventional protein secretion pathway significantly delayed cellodextrin formation by reducing the secretion of GH1-1 by more than 50%. However, in cellobiose fermentations with S. cerevisiae expressing both GH1-1 and CDT-1, TLG2 knockout did not show a significant effect on cellodextrin formation, although secretion of GH1-1 was reduced by more than 40%. These results suggest that the development of new intracellular β-glucosidase, not influenced by non-conventional protein secretion, is required for better cellobiose fermentation performances of engineered S. cerevisiae fermenting cellobiose.
Scenedesmus obliquus ABC-009 is a microalgal strain that accumulates large amounts of lutein, particularly when subjected to growth-limiting conditions. Here, the performance of this strain was evaluated for the simultaneous production of lutein and biofuels under three different modes of cultivation - photoautotrophic mode using BG-11 medium with air or 2% CO2 and heterotrophic mode using YM medium. While it was found that the highest fatty acid methyl ester (FAME) level and lutein content per biomass (%) were achieved in BG-11 medium with CO2 and air, respectively, heterotrophic cultivation resulted in much higher biomass productivity. While the cell concentrations of the cultures grown under BG-11 and CO2 were largely similar to those grown in YM medium, the disparity in the biomass yield was largely attributed to the larger cell volume in heterotrophically cultivated cells. Post-cultivation light treatment was found to further enhance the biomass productivity in all three cases and lutein content in heterotrophic conditions. Consequently, the maximum biomass (757.14 ± 20.20 mg/l/d), FAME (92.78 ± 0.08 mg/l/d), and lutein (1.006 ± 0.23 mg/l/d) productivities were obtained under heterotrophic cultivation. Next, large-scale lutein production using microalgae was demonstrated using a 1-ton open raceway pond cultivation system and a low-cost fertilizer (Eco-Sol). The overall biomass yields were similar in both media, while slightly higher lutein content was obtained using the fertilizer owing to the higher nitrogen content.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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