กระบวนการชีวภาพสำหรับการผลิตแอลกฮอลล์ไขมันแบบต่อเนื่อง ด้วยวิธีเคมีของไหลและการแยกสารแบบอินไลน์
ชื่อผู้แต่งข้างต้นเป็นข้อความจากระเบียนผลงาน ไม่ได้ผูกกับรหัสนักวิจัย จึงกดดูผลงานอื่นของบุคคลนี้ไม่ได้ — ในคลังนี้ 142,080 ผลงาน (63.6% ของทั้งหมด) มีชื่อผู้แต่งที่เชื่อมกับหน้าผู้แต่งได้ และ 60,298 ผลงาน (27.0%) มีผู้แต่งที่ผูกกับรหัสนักวิจัยจริง ส่วนอีก 81,382 ผลงานไม่มีข้อมูลผู้แต่งเลย (มีชื่อผู้แต่งเป็นข้อความอยู่ 142,009 ผลงาน = 63.5%)
บทคัดย่อ
โครงการวิจัยนี้ มีจุดประสงค์ที่จะพัฒนากระบวนการผลิตแอลกฮอลล์ไขมัน ให้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยผนวกองค์ความรู้ด้านกระบวนชีวภาพ (Bioprocess) เคมีของไหล (Flow chemistry) และการแยกสารแบบอินไลน์ (In-line separation) โดยทางทีมวิจัยได้นำเซลล์ E.coli ที่ถูกวิศวกรรมเมแทบอลิกด้วยชุดยีน 2 ชุด ได้แก่ ชุดยีนผลิต Fatty Alcohol ชนิด Fatty Acyl Coenzyme-A Reductase (far) และชุดยีน reductase มาใช้ในการพัฒนากระบวนการชีวภาพควบคู่ไปกับการสกัดด้วยตัวทำละลาย (In-situ extraction) ด้วย dodecane และอัตราส่วนที่ 1:10 (buffer: dodecane) ซึ่งจะช่วยให้ผลผลิตสูงขึ้น นอกจากนี้ เพื่อให้สามารถใช้เซลล์ในกระบวนการชีวภาพแบบต่อเนื่องได้ ทางทีมวิจัยได้ศึกษาวิธีการตรึงตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ โดยเทียบระหว่าง วิธีการตรึงเซลล์แบบ adsorption กับวิธีแบบ entrapment โดยพบว่าวิธีแบบ adsorption ให้ผลที่ดีกว่า และสามารถนำมาบรรจุใน Packed bed reactor เพือศึกษาการผลิตแอลกฮอลล์ไขมันแบบต่อเนื่องได้ ทีมวิจัยได้พัฒนาการแยกสารแบบอินไลน์ ด้วยวิธี Membrane separation โดยสามารถแยกวัฏภาคของเหลวที่ได้จากกระบวนการผลิตแอลกฮอลล์ออกจากกันได้ และทำให้ทีมวิจัยสามารถบูรณาการเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์อื่นๆ ได้โดยตรง ในโครงการวิจัยนี้ ทางทีมได้ต่อระบบเข้ากับเครื่องปฏิกรณ์ของไหลที่ใช้ทำปฏิกิริยา esterification เพื่อผลิต Wax esters โดยพบว่า กระบวนการมีประสิทธิภาพสูง ได้ % Conversion ของแอลกอฮอล์ไขมันมากกว่า 95% และ เมื่อคิดคำนวณเป็นค่า Space-time yield มีค่าอยู่ระหว่าง 6.38 ถึง 23.35 mg/(L.h) นอกจากนี้ ทีมวิจัยได้ต่อยอดองค์ความรู้ที่เกี่ยวข้อง โดยได้ประยุกต์เทคนิคการตรึงตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพเพื่อใช้ในการผลิต Alpha-olefins ทางทีมวิจัยพบว่า การตรึงเอนไซม์สองชนิด ได้แก่ P2O และ OleTJE บนพื้นผิวของ Graphene oxide แบบ co-immobilization ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “co-localization effect” ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราการถ่ายโอนของสารตัวกลาง ทำให้ % relative activity สูงขึ้นถึง 141-144% นอกจากนี้ ทางทีมวิจัย ยังได้ทำการศึกษาการทำแบบจำลองเพื่อวิเคราะห์กระบวนการผลิตกรดไขมัน และทำการเปรียบเทียบระหว่างวิธี subcritical water hydrolysis (SWH) และ วิธี lipase catalyzed hydrolysis (LPH) พบว่า กระบวนการ LPH มีความคุ้มทุนทางเศรษฐศาสตร์มากกว่ากระบวนการ SWH นอกจากนี้ การวิเคราะห์ผลกระทบเชิงสิ่งแวดล้อม ทำให้พบว่า กระบวนการ LPH ยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่น้อยกว่ากระบวนการ SWH ในทุกด้าน อีกด้วย คำสำคัญ: กระบวนการเคมีแบบไหลต่อเนื่อง, แอลกฮอลล์ไขมัน, กระบวนการเอนไซม์, กระบวนการชีวภาพ, การแยกสารแบบอินไลน์