تخمير الدرة لانتاج الغاز الحيوي الايثانول

تخمير الذرة لإنتاج الإيثانول هو عملية بيولوجية تستخدم الكائنات الحية الدقيقة مثل الخميرة لتحويل السكريات الموجودة في الذرة إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون. إليك الخطوات الرئيسية لهذه العملية:

تحضير الذرة

مرحلة الطحن

طحن الذرة: تُطحن حبوب الذرة إلى دقيق ناعم لزيادة سطح التفاعل وتسهيل الوصول إلى النشويات.

إضافة الماء: يُمزج الدقيق بالماء لتكوين خليط يُعرف باسم "المشروب" أو "العصير.

تحويل النشا إلى سكر

مرحلة التسييل والتسكير

التسييل:

- تُسخن العصيدة إلى درجة حرارة عالية (حوالي 100-120 درجة مئوية) لإذابة النشا وتحويله إلى هلام.

- يُضاف إنزيم الأميلاز (Amylase) لتحليل النشا إلى سكريات أولية مثل الدكسترين والمالتوز.

التسكير:

- تُخفض درجة الحرارة إلى حوالي 60 درجة مئوية.

- يُضاف إنزيم الجلوكوأميلاز (Glucoamylase) لتحويل الدكسترين والمالتوز إلى جلوكوز، وهو السكر الأحادي الذي ستتغذى عليه الخميرة.

التخمير

مرحلة التخمير

إضافة الخميرة: تُضاف الخميرة إلى الخليط المُسكر وتُحفظ في ظروف لاهوائية (بدون أكسجين) عند درجة حرارة تتراوح بين 30-35 درجة مئوية.

التفاعل: تقوم الخميرة بتحويل الجلوكوز إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التخمير الكحولي.

المعادلة الكيميائية للتفاعل هي:

\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2

مدة التخمير: يستمر التخمير لعدة أيام حتى يتم تحويل معظم السكريات إلى إيثانول.

التقطير

مرحلة التقطير

التقطير: يتم تسخين الخليط الناتج (المعروف باسم "البيرة") لفصل الإيثانول عن الماء والمكونات الأخرى. يعتمد التقطير على اختلاف درجات غليان المكونات حيث يتبخر الإيثانول عند حوالي 78.4 درجة مئوية، بينما يتبخر الماء عند 100 درجة مئوية.

التجزئة: يتم استخدام أعمدة تجزئة متعددة لتحسين نقاء الإيثانول المنتج.

نزع الماء (Dehydration)

مرحلة نزع الماء

إزالة الماء المتبقي: يحتوي الإيثانول الناتج من التقطير على حوالي 95% من الإيثانول و5% من الماء. يتم إزالة الماء المتبقي باستخدام مواد مجففة مثل الزيوليت أو من خلال التقطير بالأزيوتروب (azeotropic distillation) للحصول على إيثانول نقي بنسبة تصل إلى 99.9%.

التخزين والاستخدام

مرحلة التخزين

التخزين: يتم تخزين الإيثانول النقي في خزانات محكمة الإغلاق لمنع امتصاص الرطوبة من الهواء.

الاستخدام: يُستخدم الإيثانول كوقود بديل (إيثانول حيوي) أو كمادة خام في الصناعات الكيميائية.

خاتمة

تخمير الذرة لإنتاج الإيثانول هو عملية متعددة الخطوات تشمل التحضير، التسكير، التخمير، التقطير، ونزع الماء. هذه العملية تتيح تحويل المواد الزراعية إلى وقود حيوي مستدام يمكن استخدامه لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتقليل انبعاثات الكربون.