Alternatif Bir Enerji Kaynağı Olarak Biyoetanol

Transkript

1 Alternatif Bir Enerji Kaynağı Olarak Biyoetanol (Bioethanol as an Alternative Energy Source) Mustafa YİĞİTOĞLU*, Murat İNAL, Murat GÖKGÖZ Kırıkkale Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü, 71450, Yahşihan, Kırıkkale * ÖZET: Dünya nüfusunun hızlı artışı ve teknolojinin gelişimine bağlı olarak enerji ihtiyacı da her geçen gün artmaktadır. Enerji kaynağı olarak petrol ve petrol türevlerinin aşırı kullanımı sonucu çevresel kirlenme ve sera etkisinin artması toplumunu önemli bir şekilde tehdit etmektedir. Fosil yakıt kaynaklarının hızla azalmasından dolayı yenilenebilir, temiz, sürdürülebilir, verimli, düşük maliyetli ve güvenli alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç vardır. Biyoetanol dünya çapında ulaşım sektöründe en yaygın olarak kullanılan alternatif bir enerji kaynağıdır. Biyoetanol tek başına yakıt olarak kullanılabildiği gibi, genellikle benzinle çeşitli yüzdelerde karıştırılarak ta kullanılabilmektedir. Araçlarda benzinle biyoetanol karışımlarının kullanılması, petrol kullanımını ve sera gazı emisyonlarını önemli ölçüde azaltabilir. Biyoetanol, fermantasyon yoluyla çeşitli ham maddelerden elde edilmektedir. Bu ham maddeler basit şekerler, nişasta ve lignoselüloz olarak sınıflandırılabilir. Biyoetanol fermantasyonunda serbest ve immobilize edilmiş pek çok mikroorganizma kullanılmaktadır. Etanol üretiminde immobilize sistemlerin kullanılması serbest hücre fermantasyonuna göre ürün inhibisyonunun azalması, filtrasyonun kolaylaşması, tekrar kullanılabilirliği, mikrobiyal kontaminasyon riskinin azalması, sürekli sistemlerde kullanılabilmesi ve ürün verimliliğinin artması gibi pek çok avantajlar sağlamaktadır. Anahtar Sözcükler: Alternatif enerji kaynakları, biyoetanol, fermantasyon, immobilizasyon, maya. ABSTRACT: The need for energy is increasing with each passing day, depending on the rapid increase in world population and developments in technology. The increasing of environmental pollution and greenhouse effect is a significant threat to society, as a result of excessive use of oil and oil derivatives as a energy source. Due to the diminishing fossil fuel reserves, alternative energy sources need to be renewable, cleaner, sustainable, efficient, cost-effective, convenient and safe. Bioethanol is the most commonly used an alternative energy source in the transportation sector worldwide. Bioethanol can be used alone as a fuel, but usually it can be used to mixed with gasoline in various proportions. Using bioethanol blended gasoline fuel in vehicles can significantly reduce petroleum use and greenhouse gas emission. Bioethanol can be produced from different kinds of raw materials by fermentation. These raw materials are classified such as simple sugars, starch and lignocellulose. Many free and immobilized microorganisms are used in bioethanol fermentation. The use of immobilized systems for ethanol production offers many advantages over free cells fermentation such as, reduction of product inhibition, ease of filtration, reusability, reduction of the risk of microbial contamination, use as a continuous process and increasing crop productivity. Key Words: Alternative energy sources, bioethanol, fermentation, immobilization, yeast. 1. GİRİŞ Son yıllarda dünyadaki petrol rezervlerinin sanılandan daha hızlı bir şekilde sonlanmasına bağlı olarak, özellikle taşımacılıkta kullanılan yakıtların ve petrol türevi ürünlerin aşırı kullanımı sonucu çevresel kirlenme ve sera etkisinin artması önemli bir tehdit oluşturmaktadır. Bu sebeple fosil yakıtlarının hızla azalmasına bağlı olarak ve CO 2 nin atmosferdeki derişiminin kontrol edilmesini sağlayacak daha temiz, daha güvenilir, yenilenebilir, düşük maliyetli ve fosil yakıtlarına olan bağımlılığı azaltacak alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç vardır 11 [1-4]. Fosil kökenli yenilenemez enerji kaynaklarına göre, yenilenebilir enerji kaynakları oluşumları çok daha kısa zaman alan kaynaklardır. Bu sebepten dolayı, su, rüzgâr, güneş, jeotermal, gel-git ve akıntı, dalga ve biyolojik kütle (biyokütle) gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi her geçen gün daha da artmaktadır [5]. Biyokütle enerji kaynakları, enerjiye dönüştürülürken bulundukları fiziksel hale göre katı biyokütle, sıvı biyokütle ve gaz biyokütle olarak üç temel kısma ayrılmaktadır. Sıvı biyokütleler genellikle taşıt motorlarında yakıt hammaddesi olarak kullanıldıkları için biyoyakıt olarak isimlendirilirler ve biyoetanol, biyodizel,

2 biyometanol, biyodimetileter, biyoetiltersiyerbütileter ve bitkisel yağlardan oluşmaktadır [6]. Geçen 10 yılda, biyoetanol üretimi geleneksel bir enerji kaynağı olmamasına rağmen çok önemli bir seçenek olarak ortaya çıkmıştır. Bugün endüstriyel ölçekte etanol, fermantasyon yoluyla Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis ve Kluyveromyces marxianus gibi mayalar kullanılarak üretilmektedir. Mikroorganizmaların bir destek üzerine tutulmasına veya bir desteğin içine hapsedilmesine immobilizasyon denilmektedir. İmmobilize edilmiş mikroorganizmalarla yürütülen fermantasyonun, serbest mikroorganizmalara oranla; substrat ve ürün inhibisyonunu azaltması, üründen mikroorganizmaların ayrılmasını kolaylaştırması, birim hacimdeki mikroorganizma yoğunluğunun daha yüksek olması ile yüksek ürün verimi ve üretim hızı elde edilmesi gibi avantajlar sağladığı bilinmektedir [3,4,7,8]. Serbest ve immobilize edilmiş mayalardan biyoetanol üretimiyle ilgili literatürde pek çok çalışma mevcuttur [1, 9-15]. Bu çalışmalarda immobilizasyon sayesinde, yüksek substrat derişimi ile üretilen etanolden kaynaklanan inhibasyonun önlendiği, yüksek oranda maya derişimine bağlı olarak fermantasyon zamanlarının kısaldığı, ürün veriminin ve ürün yüzdesinin arttığı, hücrelerin ürün üretim potansiyelinde kayıp olmaksızın çok uzun süreler saklanabildiği anlaşılmıştır [4,10,16,17]. 2. BİYOETANOL Etanol, molekül ağırlığı 46,07 g/mol, yoğunluğu 0,789 g/cm 3, erime noktası -114 o C ve kaynama noktası 78 o C olan uçucu, yanıcı, renksiz bir sıvıdır. Sentetik etil alkol, ham petrol, doğal gaz veya kömürden petrokimyasal olarak etilenin hidrasyonu yoluyla elde edilmektedir. Biyoetanol ise, tahıllar, melas, meyveler, şeker kamışı özü, selüloz ve çok sayıda diğer kaynaklardan mikroorganizmalar tarafından şekerlerin fermante edilmesiyle biyolojik olarak üretilmekte ve sonra damıtmayla elde edilebilmektedir. Mayaların (örneğin Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanus, Pichia stipitis ) ve bakterilerin (örneğin Zymomonas mobilis, Clostridium ljungdahlii..) belirli türleri şekerleri çeşitli yollardan etanol ve karbondioksite çevirmektedirler [18]. Hem fermantasyon hem de sentetik olarak elde edilen etanol kimyasal olarak aynıdır [19,20]. Biyoetanol, yakıt olarak doğrudan kullanılabildiği gibi benzinle karıştırılarak da kullanılmaktadır [21]. Etanol, mükemmel bir benzin karışım bileşeni olarak yüksek oktan sayısına, yüksek alevlenme hızına ve yüksek buharlaşma ısısına sahiptir. Bu özellikleri, daha kısa yanma süreleri sağlayarak, bu sayede içten yanmalı motorlarda benzine göre daha yüksek verim alınmasını ve bir aracın en iyi performansla yakıt sistemini temiz tutarak çalışmasına yardımcı olur [22,23]. Etanol ün buharlaşma ısısı benzinden daha fazladır, buna karşılık alev sıcaklığı ise daha düşüktür. Ayrıca, %35 oksijen içeren oksijenli bir yakıt olduğu için benzinin aksine yanmak için daha az havaya ihtiyaç duymaktadır. Biyoetanol, özellikle çocuklar ve yaşlılar için tehlike oluşturan karbonmonoksit, uçucu organik bileşikler, toksik maddeler ve solunabilir partiküllerin yayılımlarını azaltmaktadır [24-26] Biyoetanolün Dünyadaki Üretim ve Kullanım Potansiyeli 2010 yılında dünya genelinde üretilen biyoyakıt (biyoetanol+biyodizel) miktarı 59,26 milyon ton eşdeğeri petroldür (mtep)(şekil 1.1.). Bu üretimde en büyük pay 25,35 mtep üretimle Amerika Birleşik Devletleri (ABD) nindir. Toplam üretimin % 43 ünü tek başına karşılayan ABD den sonraki en büyük üretici % 26 ile Brezilya dır. Avrupa da ise Almanya, Fransa ve İspanya en büyük biyoyakıt üreticileri konumundadırlar [27]. Ülkemizde 2000 li yıllara kadar biyoyakıtların üretimine yönelik çalışma sayısı sınırlıdır. Bununla birlikte, özellikle petrol fiyatlarındaki aşırı artışlar, dünyadaki değişimlere uyum sağlamak ve Avrupa Birliği uyum sürecindeki gelişmeler çerçevesinde özellikle son 10 yılda biyodizel başta olmak üzere biyoyakıt üretimi konusunda önemli gelişmeler sağlanmıştır. Özellikle tarım sektöründe işletmelerin kendi ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla biyodizel üretimi son yıllarda oldukça yaygınlaşmış olmasına rağmen Türkiye de üretilmekte olan biyoetanol halen yürürlükteki özel tüketim vergisi muafiyetinin yüzde 2 ile sınırlandırılması sebebiyle yalnızca bu oranda benzinle harmanlanarak satılmaktadır [28,29]. Almanya 5% Arjantin 3% Diğer 15% İspanya 2% ABD 43% Brezilya 26% Çin 2% Fransa 4% Şekil 1. Dünyadaki ülkelerin biyoyakıt üretme oranları [27] 12

3 Türkiye de yalnızca üç firma, Tarımsal Kimya Teknolojileri (TARKİM) Sanayi ve Ticaret A.Ş., Tezkim Tarımsal Kimya (TEZKİM) İnşaat Sanayi ve Ticaret A.Ş. ve Konya Şeker Sanayi ve Ticaret A.Ş., tarafından araçlarda yakıt olarak kullanılabilecek nitelikte susuz biyoetanol üretilmektedir. Ülkemizde son yıllarda yukarıda saydığımız firmalar haricinde biyoetanol üretimi yapan kuruluşlar sadece şeker fabrikalarıdır. Şeker fabrikalarında biyoetanol, şeker pancarından şekerin üretim sürecinde ham şerbet, sulu şerbet ve koyu şerbet gibi ara ürünlerin veya melasın fermantasyonu ile elde edilmektedir. [30-35]. 3. FERMANTASYON Fermantasyon biyokimyacılar tarafından, organik bileşiklerin parçalanması sonucu enerji üretimi olarak anlamlandırılmasına rağmen, endüstriyel mikrobiyolojide çok daha geniş şekilde ifade edilmektedir. Fermantasyon kelimesi biyolojik değişim anlamıyla tanınmakta ve yaygın şekilde kullanılmaktadır. En genel haliyle ise Tek mikroorganizma ile belirli en uygun koşullarda gerçekleştirilen biyolojik değişimler yoluyla üretim teknolojisi şeklinde tanımlanabilir [36,37]. Fermantasyon teknolojisindeki elde edilen gelişmeler ile antibiyotikler, vitaminler, bitki hormonları, aminoasitler ve enzimler gibi yeni maddeler üretilebilmektedir. Fermantasyon sürecinin basamakları aşağıdaki şekilde özetlenebilir [36]; 1. İnokulumun hazırlanması sürecinde ve endüstriyel ölçekte üretimin yapılacağı fermanterde kullanılmak üzere organizmanın gelişimi için kullanılacak ortamın bileşiminin belirlenmesi. 2. Büyüme ortamının, fermanterin ve yardımcı parçaların sterilizasyonu. 3. Yeterli miktarda aktif, saf kültürün üretim yapmak amacıyla fermante verilmesi. 4. Ürün oluşumu için uygun koşullar altında fermanterde mikroorganizmanın büyümesi. 5. Ürünlerin ortamdan ayrılması ve saflaştırılması. 6. Mikroorganizma tarafından üretilen atık ürünlerin yok edilmesi. Fermantasyonda esas amaç mümkün olan en kısa sürede, en az hammadde kullanarak en fazla ürün elde edilmesidir. Uygulanan işlem ve kullanılan mikroorganizmaya bağlı olarak gerek üretim ortamının yapısı, gerekse fermantasyon süreleri farklılık göstermektedir. Ayrıca mikroorganizmaların gelişimi ve maksimum ürün elde edilmesi için gerekli en uygun üretim ortamı tam olarak belirlenmek zorundadır. Eğer üretim ortamı uygun seçilmemişse ya mikroorganizma büyümesi az olacak ya da fermantasyon ürünü verimli elde edilemeyecektir. İdeal bir üretim ortamının; substrattan ürünü veya biyokütleyi hızlı 13 ve maksimum verim ile üretebilmesi, istenmeyen yan ürünlerin miktarının düşük olması, kararlılığını uzun süre koruyabilmesi, hazırlanması ve sterilizasyonu sırasında sorunlara neden olmaması, özellikle fermantasyon sırasında havalandırma, karıştırma, saflaştırma aşamalarında herhangi bir olumsuzluk oluşturmaması gibi özellikleri taşıması istenmektedir. Mikroorganizmaların üretimi için ihtiyaç duyulan besinler şu şekilde sıralanabilir [36,37]; a. Mikroorganizmanın yapısını meydana getiren karbon, azot, hidrojen ve oksijen gibi elementleri içeren besinler. b. Mikroorganizma için ikinci derecede önemli olan magnezyum, fosfor, kükürt, potasyum gibi elementleri sağlayan besinler. c. Mikroorganizmanın yapısında enzimlerin işlevi için gerekli vitaminleri sağlayan besinler. d. Çoğalma için gerek duyulan eser elementleri (Fe, Zn, Cu, Mn, Co, Mo, B v.b ) sağlayan besinler Etanol Fermantasyonu Alkol fermantasyonu olarak da adlandırılan etanol fermantasyonu, başta glikoz olmak üzere değişik karbonhidratlardan mikroorganizmaların enerji üretmek amacıyla çeşitli metabolik adımlardan geçerek ürün olarak etanol ve karbondioksit oluşturdukları biyolojik bir süreçtir. Alkollü içeceklerde kullanılan ve yakıt olarak kullanılacak etanolün büyük çoğunluğu, etanol fermantasyonu ile üretilmektedir. Mikroorganizmalardan başta Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanus, Kluyveromyces marxianus, Pichia stipitis v.b. mayalar ve Zymomonas mobilis, Clostridium ljungdahlii v.b bakteriler en iyi bilinen etanol üreticileridir [3,4,18,38]. Etanol fermantasyonundaki metabolik döngü glikolizi içermektedir. Glikoz maya hücrelerine girdiğinde stoplazmada bir seri tepkimeye girerek pürivata dönüşür. Maya hücreleri oksijensiz solunum yapabildikleri için, pürivik asit kademesinden daha ileri bir parçalanmayı gerçekleştirebilirler. Fermantasyonda son elektron alıcısı, mayalarda etanol hayvanlarda laktik asit, bazı bakterilerde gliserol ya da sirke bakterilerinde asetik asittir. Mayalardaki glikoliz olayında, pürivik asit önce CO 2 gazı çıkararak asetaldehite dönüşür. Daha sonra da asetaldehit etanole indirgenir [39]. Şekil 1.2 de görülen bu oksijensiz solunuma Etanol Fermantasyonu denir.

4 Glikoz H HC OH CH 3 2 etil alkol 2 ADP + 2 P 2 ATP Glikoliz 2 NAD + 2 NADH +2 H + O C C CH 3 O O 2 pirüvat H C O CH 3 2 asetaldehit Şekil 2. Glikozun glikoliz döngüsü ile etanole dönüşüm mekanizması 2 CO 2 Etanol fermantasyonunda başta glikoz olmak üzere çeşitli karbonhidratlar kullanılmaktadır. Günümüzde ucuz karbonhidrat kaynaklarından etanol üretimine olan ilgi dünya çapında hızla artmaktadır [40]. Son yıllarda, mısır, şeker kamışı, soya fasulyesi gibi yenilenebilir enerji kaynaklardan etanol üretimi yaygınlaşmaktadır. Etanol fermantasyonunda kullanılan hammaddeler üç ana gruba ayrılabilir: (1) şeker içeren hammaddeler (örneğin, şeker kamışı, şeker pancarı, süpürge darısı ve meyveler), (2) nişastalı hammaddeler (örneğin mısır, buğday, pirinç, patates ve arpa) ve (3) lignoselülozik biyokütleler (örneğin, tarım ve ağaç işlemedeki atık ürünler, çim, odun, saman ve otlar). Genel olarak, etanol, birinci nesil olarak adlandırılan nişasta ve şeker gibi hammaddelerden üretilmektedir, fakat bu maddelerin pahalı oluşu dezavantajlı yönlerini oluşturmaktadır [41-46]. Etanol fermantasyonunda bu hammaddelere alternatif 2. nesil atık biyokütle materyalleri kullanılabilir ve bu hammaddeler başlıca lignoselülozik atıklardır [41,47-53]. Lignoselülozik hammaddelerin en büyük kaynakları altı karbonlu heksoz ve beş karbonlu pentoz şekerleridir. Lignoselülozik hammaddeler selüloz, hemiselüloz ve lignin gibi karbonhidrat polimerlerinin bir birleşimidir ve bu yüzden seyreltik asitler ve enzimlerle hidroliz edilerek fermante edilebilir şekerlere dönüştürülebilmektedir [54,55] Direkt Fermante Edilebilir Şekerlerden Biyoetanol Üretimi Biyoetanol üretiminde şeker kaynağı olarak genellikle şeker kamışı, şeker pancarı ve süpürge darısı kullanılmaktadır. Şeker endüstrisinin yan ürünü olan melas yaklaşık %45-50 civarında fermante edilebilir şeker içermektedir [56]. Kopsahelis ve arkadaşları bira üretilen tahıl artıklarına tutuklanmış Saccharomyces cerevisiae ile substrat olarak kullandıkları melastan etanol üretmişlerdir. Etanol üretimine, sıcaklığın, immobilizasyon materyallerinin özelliklerinin ve 14 melas içerisindeki şeker derişiminin etkisini araştırmışladır. En iyi biyoetanol üretimini, taze tahıl artıklarına immobilize ettikleri mayalardan 187 g/l şeker içeren besi ortamında 30 o C de hacimce %9,03 ve üretim hızını 68,48 g/lgün olarak bulmuşlardır [57]. Farfan ve arkadaşları henequen bitkisinin lif suları ve melas karışımını şeker kaynağı olarak kullanarak Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus ve ikili maya karışımndan etanol üretmişlerdir. Etanol üretimine ikili maya karışımını ve lif suyu-melas oranının etkisini araştırmışlardır. En iyi etanol üretimini %25 S. cerevisiae- %75 K. marxianus içeren maya karışımı ile kütlece %10 lif suyu şekeri ve kütlece %12 melas şekeri karışımı içeren fermantasyon ortamında hacimce %5,22 olarak belirlemişlerdir [58]. Liu ve arkadaşları kalsiyum aljinata tutuklanmış Saccharomyces cerevisiae ile süpürge darısı saplarının sularını şeker kaynağı olarak kullanarak 10 litrelik bir reaktörde etanol üretmişlerdir. Etanol üretimine fermantasyon ortamına eklenen inorganik tuzların etkisini araştırmışlardır. Tuzların en uygun bileşimini %0,2 (NH 4 ) 2 SO 4, %0,05 MgSO 4 ve %0 K 2 HPO 4 olarak belirlemişlerdir. En iyi etanol üretimini 5 saat sonunda hacimce %6,2 ve fermantasyon verimini %91,61 olarak bulmuşlardır [1]. Liang ve arkadaşları şeker kamışı parçalarına tutuklanmış Saccharomyces cerevisiae ile şeker kamışı suyu ve melası karışımını şeker kaynağı olarak kullanarak etanol üretmişlerdir. Tutuklanmış mayalar, aktivitelerinde herhangi bir kayıp olmaksızın 10 defa kullanılabilmişledir. En yüksek etanol üretimi, 89,73 g/l, üretim hızı 62,79 g/lgün ve fermantasyon verimi %99,80 olarak belirlenmiştir [59]. Gomez ve arkadaşları Rio, M81E ve Della adını verdikleri tatlı, Tato ve Thor adını verdikleri yiyecek süpürge darılarından elde ettikleri şekeri, substrat kaynağı olarak kullanarak Saccharomyces cerevisiae ile etanol üretmişlerdir. Süpürge darıları ekstrakte edilmiş ve sonuçta früktoz, sükroz ve glikoz içeren bir karışım oluşturulmuştur. Fermantasyon ortamında azot kaynağı olarak süpürge darılarında bulunan serbest amino kullanılmıştır. En yüksek etanol üretimi Rio adı verilen süpürge darısı ekstraktı ile 56,36 ml/l, fermantasyon verimi ise Tato olarak adlandırılan süpürge darısı ekstraktı ile %89,75 olarak bulunmuştur [60]. Siqueira ve arkadaşları soya fasulyesi melasından elde ettikleri şekeri substrat kaynağı olarak kullanarak Saccharomyces cerevisiae ile etanol üretmişlerdir. Melas mayalar tarafından fermante edilebilir %28,4 (w/w) sükroz içermektedir. Etanol üretimine şeker derişiminin, besi ortamına eklenen maddelerin etkisini araştırmışlardır. MgSO 4 ve NH 4 NO 3 gibi maddelerin

5 etanol üretimin azalttıklarını belirlemişlerdir. Kütlece %30 şeker içeren melas ile en yüksek etanol üretim hızı 1,867 g/lsaat ve fermantasyon verimi ortalama %40,97 olarak bulunmuştur [61] Nişasta İçeren Maddelerden Biyoetanol Üretimi Nişasta, çok önemli ve doğada bol olarak bulunan farklı oranlarda amiloz ve amilopektin polimerlerinin bir bileşimi olan doğal katı bir substrattır. Özellikle mantarlar olmak üzere pek çok mikroorganizma nişastayı hidroliz edebilmektedir, ancak genellikle nişasta etkin bir şekilde hidroliz edildikten sonra kullanılmaktadır. Nişastalı maddeler, su ile ısıtılarak etkileştirilir ve hidroliz edilir. Bu şekilde elde edilen hidrolize nişastada mikroorganizmalar tarafından fermante edilebilir şekerlere dönüştürülmüş olur [56]. Hashem ve arkadaşları patates nişastasını 100 o C %1 H 2 SO 4 (v/v) ile hidrolize ettikten sonra elde ettikleri şeker ile Saccharomyces cerevisiae ile etanol üretmişlerdir. Fermantasyon ortamına ZnCl 2 ve NH 4 NO 3 eklenmesinin ve sıcaklığın etanol üretimine etkisini incelemişlerdir. Maksimum etanol üretimi 36 saat sonunda 35 o C de 0,4 g/l ZnCl 2 içeren fermantasyon ortamında 5,52 g/l olarak bulunmuştur [62]. Amutha ve arkadaşları Cassava ağacının köklerinden elde ettikleri nişastayı -amilaz enzimi yardımıyla hidroliz etmişlerdir. Elde ettikleri 150 g/l şeker ile kalsiyum aljinata immobilize edilmiş Saccharomyces diastaticus ve Zymomonas mobilis karışımı ile etanol üretmişlerdir. İmmobilize kürelerin fermantasyon ortamına oranını hacimce %20 olarak almışlardır. Yalnız S. diastaticus immobilize küreler ile 37,5 g/l, S. diastaticus ve Z. mobilis karışımı ile 46,7 g/l, serbest mikroorganizma karışımı ile 34,5 g/l etanol üretmişlerdir. Mikroorganizma karışımı immobilize edilmiş kürelerden sürekli fermantasyonda etanol üretiminin 53,5 g/l ye kadar ulaştığını bulmuşlardır [63]. Rattanachomsri ve arkadaşları nişasta üretiminde yan ürün olarak çıkan Cassava küspesini Aspergillus niger den ürettikleri sellülaz, pektinaz ve hemisellülaz içeren enzim karışımı ile 48 saat 40 o C hidroliz etmişlerdir. Sonuçta 1 g Cassava küspesinden fermante edilebilir 716 mg glikoz ve 67 mg ksiloz elde etmişlerdir. %4 (w/v) Cassava küspesi içeren fermantasyon ortamında Candida tropicalis ile etanol üretmişler ve 30 saat sonunda etanol derişimini 14,3 g/l, üretim hızını 0,48 g/lh ve fermantasyon verimini %93,7 olarak belirlemişlerdir [64]. Jamai ve arkadaşları (nişasta1) mısır nişastasını -amilaz enzimi yardımıyla ile hidroliz etmişlerdir. Sonuçta nişastadan %96 verimle etanol üretiminde kullanılacak şeker elde etmişlerdir. %9 (w/v) çözünebilir nişasta içeren fermantasyon 15 ortamında 65 saat sonunda etanol derişimini 43,1 g/l ve üretim hızını 0,65 g/lsaat olarak bulmuşlardır [9]. Yamada ve arkadaşları α-amilaz ve glikoamilaz genleri ile rekombinant üç çeşit Saccharomyces cerevisiae suşu ile nişasta atıklarından etanol üretmişlerdir. MT8-1SS ve NBRC1440SS adı verilen mayalar atık nişastayı sırasıyla %58 ve %53 hidroliz etmişler ve sonuçta 84 saat sonunda 26 ve 28 g/l etanol üretmişlerdir. MN8140SS adını verdikleri maya atık nişastayı %89 hidroliz etmiş ve 84 saat sonunda 39 g/l etanol üretmiştir. MN8140SS suşunun etanol üretim hızını diğerlerine oranla 1,5 kat fazla bulmuşlardır [65] Lignoselülozik Biyokütlelerden Biyoetanol Üretimi Lignoselüloz, bitki hücre duvarlarının içinde selüloz mikrofibrilleri, lignin, hemiselüloz ve pektinden oluşan bir yapıdır. Bitki materyalleri her bir kimyasal bileşikten değişik oranlarda içermektedir. Lignoselülozun parçalanarak kullanımını sınırlayan iki önemli unsur vardır; (I) selülozun, selüloz 1-4 olarak bilinen dört tanınmış kristal yapısı vardır. Çeşitli kimyasal ya da termal işlemlerle bu kristal yapıları amorf hale getirilebilir veya (II) selülozu parçalayarak fermante edilebilir şekerlere çevirmek için hücre içi ve dışı sellülaz veya sellobiaz gibi farklı enzimler gerekmektedir [56,66]. Lignoselülozik malzemeler bol ve ucuz bir kaynak olduğu için sıvı ulaşım yakıtlarının sürekli üretimine destek verebileceği düşünülmektedir[67]. Sert ağaç ve bitki artıklarındaki hemiselülozda bulunan en önemli şeker 5 karbonlu ksilozdur, bundan sonra en çok glikoz bulunmaktadır. 6 karbonlu şekerlerin yanında hemiselülozda bulunan ksilozunda biyoetanol üretiminde kullanılması fiyatları önemli ölçüde azaltacaktır [68]. Gupta ve arkadaşları Prosopis juliflora bitkisi artıklarını H 2 SO 4 ile hidroliz etmişlerdir. En uygun H 2 SO 4 derişimini %3 (v/v) olarak belirlemişlerdir. Daha sonra oluşan selülozik artıkları sellülaz ve - glukosidaz enzim karışımıyla hidroliz etmişlerdir ve elde ettikleri pentoz şekerlerinden Pichia stipitis ve Saccharomyces cerevisiae mayaları ile etanol üretmişlerdir. Maksimum enzimatik hidroliz oranı %82,8 olarak bulunmuştur. 18,24 g/l şeker içeren hemiselülozik hidrolizattan P. stipitis mayası ile etanol üretimini 7,13 g/l, üretim hızını 0,3 g/lsaat ve verimi 0,39 g/g olarak bulmuşlardır. Buna karşılık 37,47 g/l şeker içeren selülozik hidrolizattan S. cerevisiae mayası ile maksimum etanol üretimini 18,52 g/l, üretim hızını 1,16 g/lsaat ve verimi 0,49 g/g olarak belirlemişlerdir [69]. Ballesteros ve arkadaşları kavak, okaliptüs, süpürge darısı, buğday samanı ve Brassica carinata bitkisi artıklarını hidrolize ederek bunlardan

6 Kluyveromyces marxianus mayası ile etanol üretmişlerdir. Artıkları ilk olarak H 2 SO 4 ile hidroliz etmişlerdir. Daha sonra elde edilen selülozik hidrolizatı sellülaz enzimi ile tekrar hidroliz ederek aynı ortamda etanol üretmişlerdir. Bütün artıklar için elde ettikleri etanol üretimini 16,2-19,0 g/l ve etanol verimini 0,31-0,36 g/g aralığında değişen değerlerde bulmuşlardır [70]. Taherzadeh ve arkadaşları huş ve ladin ağacı artıklarını seyreltik asit ile hidroliz ederek, elde ettikleri şekerlerden Saccharomyces cerevisiae mayası ile etanol üretmişlerdir. Huş ağacı artıklarından S. cerevisiae tarafından fermante edilebilir 39 g/l glikoz elde edilmiştir. Huş ağacı hidrolizatından ml/saat besleme hızında 60 saat sonunda 48 g etanol üretmişlerdir [71] İmmobilize Mayalar Kullanılarak Biyoetanol Üretimi Mikroorganizma immobilizasyonu; istenilen katalitik aktivitenin varlığında gerekli bölgelere mikroorganizmaların yerleşmesi veya fiziksel hapsolması olarak tanımlanır. İmmobilizasyon serbest mikroorga- nizmalarla karşılaştırıldığında, mikroorganizmaların kararlılığını arttırması, yüksek hücre yoğunluğu dolayısıyla fermantasyon verimini arttırması, düzenlemenin düşük maliyeti, tekrar tekrar kullanılabilmesi, sürekli fermantasyona uygun olması gibi avantajları sebebiyle fermantasyon çalışmalarında büyük öneme sahiptir. Son yıllarda, yakıt etanol üretimi için fermantasyon işlemlerinde immobilize mikroorganizma teknolojisine daha çok önem verilmektedir. İmmobilize hücre sisteminin fermantasyon performansında önemli bir rol oynadığı kabul edilmektedir [4,7,72-79]. İmmobilize mayalardan biyoetanol üretim süreci Şekil 4. te gösterilmiştir. Polimer+Maya Immobilize Mayalar Maya hücreleri Hammadde Stok Kültür Erlen Kültür Polimer Çözeltisi Çapraz Bağlayıcı Ön Büyütme Ortamı Fermanter ETANOL Susuzlaştırma Damıtma Şekil 3. İmmobilize mayalardan biyoetanol üretim süreci Mikroorganizmaların immobilizasyonu için organik veya anorganik materyaller, doğal veya sentetik polimerler olmak üzere çeşitli destekler kullanılmaktadır. İmmobilizasyon için kullanılan desteklere; üzüm kabuğu[80], portakal kabuğu[81], süpürge darısı[17] gibi organik materyaller, mineral kil[82] ve γ-alümina[83] gibi anorganik materyaller, sodyum aljinat[4,10], kitosan[84], 16 - karragenan [85,86] gibi doğal veya poli(vinil alkol)[87], poli(akril amit)[88], poliüretan[89] gibi sentetik polimerler örnek olarak verilebilir. Bu destek materyalleri ile yapılan çalışmalardan bazıları ve üretilen biyoetanol miktarları şöyle özetlenebilir. Yu ve arkadaşları doğal süpürge darısına Saccharomyces cerevisiae hücrelerini adsorpsiyon

7 yoluyla immobilize etmişlerdir. Kesikli fermantasyon deneylerinde başlangıç şeker derişimi 200g/L olduğunda fermantasyonun 16 saatte tamamlandığını ve etanol verimi ve etanol üretim hızını sırasıyla 4,9 g/g ve 5,72 g/l.saat olduğunu bulmuşlardır. İmmobilize hücrelerin etanol üretim hızının serbest hücrelerden 2,24 kat daha büyük olduğunu belitmişlerdir [17]. Chendel ve arkadaşları ısıya dayanıklı Saccharomyces cerevisiae yı şeker kamışı saplarına immobilize etmişler ve maksimum etanol üretimini 22,85 g/l, etanol verimini ise 0,45 olarak bulmuşlardır [90]. Castellar ve arkadaşları da karbon kaynağı olarak glikoz kullanarak Saccharomyces bayanus ile etanol üretimine ortama eklenen zeolit miktarının etkisini incelemişlerdir g/l aralığında glikoz kullandıkları fermantasyonun sonunda g/l etanol üretimine ulaşmışlardır. Ayrıca etanol verimi 0,39-0,43 ve etanol üretim hızı da 1,5-3,0 g/l.saat aralığında değişmektedir [91]. Nigam ve arkadaşları agara Saccharomyces cerevisiae immobilize ederek yaptıkları fermantasyonda 255 g/l glikoz kullandıklarında 94.4 g etanol ürettiklerini belirtmişler ve etanol verimini 0,37 olarak bulmuşlardır [92]. Yine Nigam yaptığı başka bir çalışmada Saccharomyces cerevisiae yı κ-karregenana immobilize ettikten sonra sürekli fermantasyonda kullanmış ve yaklaşık 48 g/l etanol ürettiğini bildirmiştir [93]. Guo ve arkadaşları K. marxianus ve Saccharomyces cerevisiae kültür karışımını aljinata immobilize etmişler ve 100 g/l toplam şekerden serbest K. Marxianus % 3,8 (v/v) etanol üretirken, immobilize karışık kültürün % 5,3 (v/v) etanol ürettiğini bulmuşlardır [94]. Baptista ve arkadaşları iki farklı Saccharomyces cerevisiae mayası suşunu poliüretan köpük materyaline immobilize ettikten sonra sürekli sistemde etanol üretiminde kullanmışlardır. 100g/L glikoz kullanarak yürüttükleri fermantasyon işleminde 28 ve 40 g/l etanol üretirken etanol üretim hızlarını ise 11 ve 16 g/lsaat olarak bulmuşlardır [95]. Öztop ve arkadaşları hidroksimetilmetakrilat /akrilamit hidrojellerine Saccharomyces cerevisiae immobilize ederek yaptıkları fermantasyonda, hidrojeldeki hidrofilik karakteri arttıran akrilamit yüzdesi arttıkça etanol üretiminin arttığını ve 3-6 g/l/g jel aralığında olduğunu bulmuşlardır [96]. Gökgöz ve Yiğitoğlu poli(n-vinil-2-pirolidon) u karboksimetilselüloza farklı oranlarda aşılayarak elde ettikleri aşı kopolimerlere Saccharomyces cerevisiae immobilize etmişler ve immobilize Saccharomyces cerevisiae yı etanol fermantasyonunda kullanmışlardır. Kopolimerdeki poli(n-vinil-2-pirolidon) yüzdesi arttığında ve başlangıç glikoz derişimi 100g/L olduğunda, etanol üretiminin 46,4 g/l den 59,3 g/l ye yükseldiğini ve en yüksek etanol üretim hızının 1,75-2,25 g/lsaat aralığında olduğunu bulmuşlardır. Ayrıca maya immobilize edilmiş sistemlerin aktivitelerini kaybetmeden 4 kez tekrar tekrar kullanılabilidiğini belirtmişlerdir [97]. İnal ve Yiğitoğlu yaptıkları çalışmada sodyum aljinat-aşı-poli(n-vinil-2-pirolidon) kopolimerlerine Saccharomyces cerevisiae immobilize ederek, maya immobilize edilmiş kürelerin etanol üretimleri üzerine aşılama yüzdesinin, çapraz bağlayıcı derişiminin ve immobilize maya miktarının etkisini araştırmışlardır. En yüksek etanol üretim miktarı, üretim hızı ve verimini ise sırasıyla 69,68 g/l, 8,71g/Lsaat ve 0,697 g/g olarak bulmuşlardır [98]. 4. SONUÇ VE ÖNERİLER Yurtdışı petrol alım miktarının azaltılması ve çevrenin korunması bakımından ülkemizde biyoetanol üretiminin ve kullanımının yaygınlaştırılması, yasal olarak teşvik edilerek desteklenmesi son derece önemlidir. Kaynaklar [1] Liu, R., Li, J., Shen, F., Refining bioethanol from stalk juice of sweet sorghum by immobilized yeast fermentation. Renew. Energ., 33, , [2] Staniszewski, M., Kujawski, W., Lewandowska, M., Ethanol production from whey in bioreactor with co-immobilized enzyme and yeast cells followed by pervaporative recovery of product Kinetic model predictions. J. Food Eng., 82, , [3] Bai, F.W., Anderson, W.A., Moo-Young, M., Ethanol fermentation technologies from sugar and starch feedstocks. Biotechnol. Adv., 26, , [4] Najafpour, G., Younesi, H., Ismail, K.S.K., Ethanol fermentation in an immobilized cell reactor using Saccharomyces cerevisiae. Bioresource Technol., 92, , [5] Anonim, Properties of fuels, f. (Erişim tarihi: ). [6] Ar, F.F., Biyoyakıtlar Tehdit mi-fırsat mı?, Mühendis ve Makina, 49: 3-9, [7] Kourkoutas, Y., Bekatorou, A., Banat, I.M., Marchant, R., Koutinas, A.A., Immobilization technologies and support materials suitable in alcohol beverages production: a review. Food Microbiol., 21, , [8] Isono, Y., Araya, G.-İ., Hoshino, A., Immobilization of Saccharomyces cerevisiae for ethanol fermentation on γ-alumina particles using a spray-dryer. Process Biochem., 30, , [9] Jamai, L., Ettayebi, K., El Yamani, J., Ettayebi, M., Production of ethanol from starch by free and immobilized Candida tropicalis in the presence of α-amylase. Bioresource Technol., 98, ,

8 [10] Liu, C.Z., Wang, F., Ou-Yang, F., Ethanol fermentation in a magnetically fluidized bed reactor with immobilized Saccharomyces cerevisiae in magnetic particles. Bioresource Technol., 100, , [11] Kannan, T.R., Sangiliyandi, G., Gunasekaran, P., Improved ethanol production from sucrose by a mutant of Zymomonas mobilis lacking sucrases in immobilized cell fermentation. Enzyme Microb. Tech., 22, , [12] Telli-Okur, M., Eken-Saraçoğlu, N., Fermentation of sunflower seed hull hydrolysate to ethanol by Pichia stipitis. Bioresource Technol., 99, , [13] Guo, G.L., Chen, W.H., Chen, W.H., Men, L.C., Hwang, W.S., Characterization of dilute acid pretreatment of silvergrass for ethanol production. Bioresource Technol., 99, , [14] Ruanglek, V., Maneewatthana, D., Tripetchkul, S., Evaluation of Thai agro-industrial wastes for bioethanol production by Zymomonas mobilis. Process Biochem., 41, , [15] Phisalaphong, M., Budiraharjo, R., Bangrak, P., Mongkolkajit, J., Limtong, S., Alginate-loofa as carrier matrix for ethanol production. J. Biosci. Bioeng., 104, , [16] Plessas, S., Bekatorou, A., Koutinas, A.A., Soupioni, M., Banat, I.M., Marchant, R., Use of Saccharomyces cerevisiae cells immobilized on orange peel as biocatalyst for alcoholic fermentation. Bioresource Technol., 98, , [17] Yu, J., Zhang, X., Tan, T., An novel immobilization method of Saccharomyces cerevisiae to sorghum bagasse for ethanol production. J. Biotechnol., 129, , [18] Madigan, M.T., Martinko, J.M., Parker, J., Nutrition and metabolism. Brock biology of microbiology, 9th edition. Prentice Hall, New Jersey, [19] Mills, G.A., Ecklund, E.E., Alcohols as Components of Transportation Fuels. Annu. Rev. Energy, 12, 47 80, [20] Berg, C., World Fuel Ethanol Analysis and Outlook, F.O. Licht, April html (Erişim tarihi: ). [21] Lodgsdon, J.E., Ethanol. In the Encyclopedia of Chemical Technology Ed by J.I. Kroschwitz, John Wiley & Sons New York, [22] Kumar, S., Singh, N., Prasad, R., Anhydrous ethanol: A renewable source of energy. Renew. Sust. Energ. Rev., 14, , [23] Balat, M., Global bio-fuel processing and production trends. Energ. Explor. Exploit., 25, , [24] Malça, J., Freire, F., Renewability and life-cycle energy efficiency of bioethanol and bio-ethyl tertiary butyl ether (bioetbe): assessing the 13 implications of allocation. Energy, 31, , [25] Wang, M., Saricks, C., Santini, D., Effects of fuel ethanol use on fuel-cycle energy and greenhouse gas emissions. Argonne (IL): Argonne National Laboratory, [26] Bowman, C. T., Control of combustion-generated nitrogen oxide emissions: Technology driven by regulation. Symposium (International) on Combustion, 24, , [27] Anonim, BP Statistical Review of World Energy, June (Erişim tarihi: ). [28] Taşdan, K.,Biyoyakıtların türkiye tarım ürünleri piyasalarına olası etkileri biyobenzin- etanol, Tarım ve mühendislik, 75, 27 29, [29] Türkiyeden: Yakıt Biyoetanolünün Türkiye İçin Stratejik Önemi, ews&file=article&sid=12421 (Erişim tarihi: ) [30] Anonim, Tarkim hakkında, (Erişim tarihi: ) [31] Anonim, Tezkim hakkında ve ürünlerimiz, (Erişim tarihi: ) [32] Oruç, N., Şeker Pancarından Alternatif Yakıt Kaynağı Olarak Biyoetanol Üretimi: Eskişehir Şeker-Alkol Fabrikası, VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, Aralık 2008, İstanbul. [33] Karaosmanoğlu, F.,Yakıt Alkolü: Mevcut Durumu ve Geleceği, Su ve Çevre Teknolojileri, 54 60, [34] Recep Konuk, Konya Şeker Fabrikası Yön. Krl. Bşk. ve Pankobirlik Genel Başkanı, Biyoetanol ülke için bir fırsattır, (Erişim tarihi: ) [35] Biyoetanol ve biyoetanol üretimi, =208&text=208 (Erişim tarihi: ) [36] Stanbury, P.F., Whitaker, A., Hall, S.J., Principles of Fermentation Technology, Butterworth- Heinemann Elsevier Science, İngiltere, [37] Çetin, E.T., Endüstriyel mikrobiyoloji, İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi Vakfı Yayınları, İstanbul, [38] Gupta, R., Sharma, K.K., Kuhad, R.C., Separate hydrolysis and fermentation (SHF) of Prosopis juliflora, a woody substrate, for the production of cellulosic ethanol by Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis-ncim Bioresource Technol., 100, , [39] Bai, F.W., Anderson, W.A., Moo-Young, M., Ethanol fermentation technologies from sugar and starch feedstocks. Biotechnol. Adv. 26: , 2008.

9 [40] Mohanty, S.M., Behera, S., Swain, M.R., Ray, R.C., Bioethanol production from mahula (Madhuca latifolia L.) flowers by solid-state fermentation. Appl. Energy., 86, , [41] Enguídanos, M., Soria, A., Kavalov, B., Jensen, P., Techno-economic analysis of bioalcohol production in the EU: a short summary for decision-makers. IPTS/JRC, Report EUR EN, Sevilla; May (Erişim tarihi: ) [42] Kim, S., Dale, B.E., Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass. Bioenerg., 26, , [43] Nguyen, T.L.T., Gheewala, S.H., Garivait, S., Fossil energy savings and GHG mitigation potentials of ethanol as a gasoline substitute in Thailand. Energ. Policy, 35, , [44] Lechon, Y., Cabal, H., Sa ez, R., Life cycle analysis of wheat and barley crops for bioethanol production in Spain. Int. J. Agric. Resour. Gov. Ecol., 4, , [45] Macedo, I.C., Seabra, J.E.A., Silva, J.E.A.R., Green house gases emissions in the production and use of ethanol from sugarcane in Brazil: the 2005/2006 averages and a prediction for Biomass Bioenerg., 32, , [46] Balat, M., Balat, H., Recent trends in global production and utilization of bio-ethanol fuel. Appl. Energ., 86, , [47] Kim, S., Dale, B.E., Environmental aspects of ethanol derived from no-tilled corn grain: nonrenewable energy consumption and greenhouse gas emissions. Biomass Bioenerg., 28, , [48] Reijnders, L., Ethanol production from crop residues and soil organic carbon. Resour. Conserv. Recycl.,52, , [49] Najafi, G., Ghobadian, B., Tavakoli, T., Yusaf, T., Potential of bioethanol production from agricultural wastes in Iran. Renew. Sust. Energ. Rev., 13, , [50] Dien, B.S., Jung, H.J.G., Vogel, K.P., Casler, M.D., Lamb, J.F.S., Iten, L, Mitchell, R.B., Sarath, G., Chemical composition and response to diluteacid pretreatment and enzymatic saccharification of alfalfa, reed canarygrass, and switchgrass. Biomass Bioenerg., 30, , [51] Sassner, P., Galbe, M., Zacchi, G., Technoeconomic evaluation of bioethanol production from three different lignocellulosic materials. Biomass Bioenerg., 32, , [52] Luo, L.,Van der Voet, E., Huppes, G., Life cycle assessment and life cycle costing of bioethanol from sugarcane in Brazil. Renew. Sust. Energ. Rev., 13, , [53] Saha, B.C., Iten, L.B., Cotta, M.A., Wu, Y.V., Dilute acid pretreatment, enzymatic saccharification and fermentation of wheat straw to ethanol. Process. Biochem., 40, , [54] Kaparaju, P., Serrano, M., Thomsen, A.B., Kongjan, P., Angelidaki, I., Bioethanol, biohydrogen and biogas production from wheat Straw in a biorefinery concept. Bioresource Technol., 100, , [55] Aden, A., Ruth, M., Ibsen, K., Jechura, J., Neeves, K., Sheenhan, J., Wallace, B., Montague, L., Slayton, A., Lukas, J., Lignocellulosic biomass to ethanol process design and economics utilizing cocurrent dilute acid prehydrolysis and enzymatic hydrolysis for corn stover. National renewable energy lab golden Co., June (Erişim tarihi: ) [56] Prasad, S., Singh, A., Joshi, H.C., Ethanol as an alternative fuel from agricultural, industrial and urban residues. Resour. Conserv. Recy., 50, 1 39, [57] Kopsahelis, N., Agouridis, N., Bekatorou, A., Kanellaki, M., Comparative study of spent grains and deligniwed spent grains as yeas supports for alcohol production from molasses. Bioresource Technol., 98, , [58] Cáceres-Farfán, M., Lappe, P., Larqué-Saavedra, A., Magdub-Méndez, A., Barahona-Pérez, L., Ethanol production from henequen (Agave fourcroydes Lem.) juice and molasses by a mixture of two yeasts. Bioresource Technol., 99, , [59] Liang, L., Zhang, Y.-P., Zhang, L., Zhu, M.-J., Liang, S.-Z., Huang, Y.-N., Study of sugarcane pieces as yeast supports for ethanol production from sugarcane juice and molasses. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 35, , [60] Davila-Gomez, F.J., Chuck-Hernandez, C., Perez- Carrillo, E., Rooney, W.L., Serna-Saldivar, S.O, Evaluation of bioethanol production from five different varieties of sweet and forage sorghums (Sorghum bicolor (L) Moench). Ind. Crop. Prod., 33, , [61] Siqueira, P.F., Karp, S.G., Carvalho, J.C., Sturm, W., Rodríguez-León, J.A., Tholozan, J.L., Singhania, R.R., Pandey, A., Soccol, C.R., Production of bio-ethanol from soybean molasses by Saccharomyces cerevisiae at laboratory, pilot and industrial scales. Bioresource Technol., 99, , [62] Hashem, M., Darwish, S.M.I., Production of bioethanol and associated by-products from potato starch residue stream by Saccharomyces cerevisiae. Biomass Bioenerg., 34, , [63] Amutha, R., Gunasekaran, P., Production of Ethanol from Liquefied Cassava Starch Using Co- Immobilized Cells of Zymomonas mobilis and Saccharomyces diastaticus. J. Biosci. Bioeng., 92, ,

10 [64] Rattanachomsri, U., Tanapongpipat, S., Eurwilaichitr, L., Champreda, V., Simultaneous non-thermal saccharification of cassava pulp by multi-enzyme activity and ethanol fermentation by Candida tropicalis. J. Biosci. Bioeng., 107, , [65] Yamadaa, R., Bitoa, Y., Adachia, T., Tanakab, T., Oginoa, C., Fukudab, H., Kondoa, A., Efficient production of ethanol from raw starch by a mated diploid Saccharomyces cerevisiae with integrated -amylase and glucoamylase genes. Enzyme Microb. Tech., 44, , [66] Raimbault, M., General and microbiological aspects of solid substrate fermentation. Electr. J. Biotechnol., 1, , [67] Pitkanen, J., Aristidou, A., Salusjarvi, L., Ruohonen, L., Penttila, M., Metabolic flux analysis of xylose metabolism in recombinant Saccharomyces cerevisiae using continuous culture. Metabol. Eng., 5, 16 31, [68] Olsson, L., Hahn-Hagerdal, B., Fermentation of lignocellulosic hydrolysates for ethanol production. Enzyme Microb. Tech., 18, , [69] Gupta, R., Sharma, K.K., Kuhad, R.C., Separate hydrolysis and fermentation (SHF) of Prosopis juliflora, a woody substrate, for the production of cellulosic ethanol by Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis-ncim Bioresource Technol., 100, , [70] Ballesteros, M., Oliva, J.M., Negro, M.J., Manzanares, P., Ballesteros, I., Ethanol from lignocellulosic materials by a simultaneous saccharification and fermentation process (SFS) with Kluyveromyces marxianus CECT Process Biochem., 39, , [71] Taherzadeh, M.J., Niklasson, C., Liden, G., Conversion of dilute-acid hydrolyzates of spruce and birch to ethanol by fed-batch fermentation. Bioresource Technol., 69, 59-66, [72] Karel, S.F., Libicki, S.B., Robertson, C.R., The immobilization of whole cells: Engineering principles. Chem. Eng. Sci., 40, , [73] Margaritis, A., Merchant, F.J.A.,. Advances in ethanol production using immobilized cell systems. Crit. Rev. Biotechnol. 2, , [74] Stewart, G.G., Russel, I.,. One hundred years of yeast research and development in the brewing industry. J. Inst. Brew., 92, , [75] Tzeng, J.-W., Fan, L.-S., Gan. Y.R., Hu, T.-T., Ethanol fermentation using immobilized cells in a multistage fluidized bed bioreactor. Biotechnol. Bioeng., 38, , [76] Gikas, P., Livingston, A.G., Specific ATP and specific oxygen uptake rate in immobilized cell aggregates: Experimental results and theoretical analysis using a structured model of immobilized cell growth. Biotechnol. Bioeng., 55, , [77] Divies, C., Cachon, R., Gavin, J.-F., Prevost, H., Immobilized cell technology in wine fermentation. Crit. Rev. Biotechnol., 14, , [78] Singh, R. S., Sooch, B.S., High cell density reactors in production of fruits wine with special reference to cider-an overview. Indian Nat. Prod. Res., 8, , [79] Karandikar, S., Prabhune, A., Kalele, S.A., Gosavi, S.W.,. Kulkarni, S.K., Immobilization of Thermotolerant Kluyveromyces marxianus on Silica Aerogel for Continuous Production of Invert Syrup. Res. J. Biotechnol., 1, 16 19, [80] Mallouchos, A., Reppa, P., Aggelis, G., Koutinas, A.A., Kanellaki, M., Komaitis, M., Grape skins as a natural support for yeast immobilization. Biotechnol. Lett., 24, , [81] Plessas, S., Bekatorou, A., Koutinas, A.A., Soupioni, M., Banat, I.M., Marchant, R., Use of Saccharomyces cerevisiae cells immobilized on orange peel as biocatalyst for alcoholic fermentation. Bioresource Technol., 98, , [82] Bakoyianis, V., Kanellaki, M., Kalliafas, A., Koutinas, A.A., Low-temperature wine making by immobilized cells on mineral kissiris. J. Agr. Food Chem., 40, , [83] Loukatos, P., Kiaris, M., Ligas, I., Bourgos, G., Kanellaki, M., Komaitis, M., Koutinas, A.A., Continuous wine making by γ-alumina-supported biocatalyst quality of the wine and distillates. Appl. Biochem. Biotech., 89, 1 13, [84] Spagna, G., Barbagallo, R.N., Casarini, D., Pifferi, P.G., A novel chitosan derivative to immobilize α- L-rhamnopyranosidase from Aspergillus niger for application in beverage Technologies. Enzyme Microb. Tech., 28, , [85] Chi, M.-C., Lyu, R.-C., Lin, L.-L.,Huang, H.- B.,Characterization of Bacillus kaustophilus leucine aminopeptidase immobilized in Caalginate/ -carrageenan beads. Biochem. Eng. J., 39, , [86] Adinarayana, K., Jyothi, B., Ellaiah, P., Production of Alkaline Protease With Immobilized Cells of Bacillus subtilis PE-11 in Various Matrices by Entrapment Technique. AAPS PharmSciTech., 6, E391 E397, [87] Bezbradica, D., Obradovic, B., Leskosek- Cukalovic, I., Bugarski, B., Nedovic, V., Immobilization of yeast cells in PVA particles for beer fermentation. Process Biochem., 42, , [88] Öztop, H.N., Öztop, A.Y., Karadağ, E., Işıkver, Y., Saraydın, D., Immobilization of Saccharomyces cerevisiae on to acrylamide sodium acrylate hydrogels for production of ethyl alcohol. Enzyme Microb. Tech., 32, , [89] Liu, C., Moon, K., Honda, H., Kobayashi, T., Immobilization of rice (Oryza sativa L.) callus in 15

11 polyurethane foam using a turbine blade reactor. Biochem. Eng. J., 4, , [90] Chandel, A.K., Narasu, M.L., Chandrasekhar, G., Manikyam, A., Venkateswar Rao, L., Use of Saccharum spontaneum (wild sugarcane) as biomaterial for cell immobilization and modulated ethanol production by thermotolerant Saccharomyces cerevisiae VS3. Bioresource Technol., 100, , [91] Castellar, R., Barros, M.R., Cabral, J.M.S., Iborra, J.L., Effect of Zeolite Addition on Ethanol Production from Glucose by Saccharomyces bayanus. J. Chem. Technol. Biotechnol., 73, , [92] Nigam J.N., Gogoi B.K., Bezbaruah R.L., Alcoholic fermentation by agar immobilized yeast cells. World J. Microb. Biot. 14: , [93] Nigam, J.N., Continuous ethanol production from pineapple cannery waste using immobilized yeast cells. J. Biotechnol., 80, , [94] Guo, X., Zhou, J., Xiao, D., Improved Ethanol Production by Mixed Immobilized Cells of Kluyveromyces marxianus and Saccharomyces cerevisiae from Cheese Whey Powder Solution Fermentation. Appl Biochem Biotechnol. 160, , [95] Baptista, C.M.S.G., Coias, J.M.A., Oliveira, A.C.M., Oliveira, N.M.C., Rocha, J.M.S., Dempsey, M.J., Lannigan, K.C., Benson P.S., Natural immobilisation of microorganisms for continuous ethanol production. Enzyme Microb. Tech., 40, , [96] Öztop, H.N., Öztop, A.Y., Işıkver, Y., Saraydın, D., İmmobilization of Saccharomyces cerevisiae on to radiation crosslinked HEMA/AAm hydrogels for production of ethyl alcohol. Process Biochem., 37, , [97] Gökgöz, M., Yiğitoğlu, M., İmmobilization of Saccharomyces cerevisiae on to modified carboxymethylcellulose for production of ethanol. Bioprocess Biosyst Eng., 34, , [98] İnal, M., Yiğitoğlu, M., Production of bioethanol by immobilized Saccharomyces Cerevisiae onto modified sodium alginate gel. J. Chem. Technol. Biotechnol., 86, ,