BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉNÖKI KAR OLÁH GYÖRGY DOKTORI ISKOLA
LIGNOCELLULÓZOK LEBONTÁSA FERMENTÁLHATÓ CUKROKKÁ BIOETANOL GYÁRTÁS CÉLJÁBÓL PHD ÉRTEKEZÉS TÉZISEI
Sipos Bálint Témavezető:
Dr. Réczey Istvánné Egyetemi docens
Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Non-Food Kutatócsoport 2010
1
BEVEZETÉS, A KUTATÁS CÉLJA
A Föld egyre gyarapodó népessége új kihívás elé állította a biotechnológiát: az emberiség ellátása megújuló nyersanyagokból előállított termékekkel, a jelenleg használatos fosszilis nyersanyagokból gyártottak helyett. A fogyasztási cikkeket előállító biotechnológiai iparágnak érzékenynek kell lennie arra, hogy a társadalom figyelme egyre inkább a fenntartható nyersanyagok felé fordul. Az utóbbi években környezettudatosabbá váltak az emberek, és megnőtt az igény a jó minőségű, környezetet kevésbé károsító termékek iránt. Ezek elterjedése anyagi szempontból is kedvező lenne. Mivel a nyersanyag ára gyakran domináns faktorként jelenik meg a fogyasztási cikkek árképzése során, megújuló nyersanyagok nagy mennyiségben történő felhasználása kívánatos. Mi több, a megújuló nyersanyagok földrajzilag egyenletesen oszlanak el, így a helyben előállított termékek az ellátás biztonságát javítanák. A növényi biomassza nagy mennyiségben rendelkezésre álló nyersanyagbázist jelent. Ezek a nyersanyagok többnyire lignocellulózokat tartalmaznak fő komponensként, és a bennük található szénhidrát frakciók pompás nyersanyagot jelentenek a biotechnológia iparág számára. Azonban a lignocellulózok hasznosítása eddig ismeretlen kihívást ébreszt, például a cellulóz tartalmú biomassza természetes ellenálló képességének a legyőzését. A lignocellulóz biomasszából előállított etanol vonzó és fenntartható alternatíva a közlekedési szektor üzemanyag szükségletének kielégítésére és a kőolaj alapú termékek kiváltására. A jelenlegi etanol termelés (az úgynevezett első generációs technológia) az élelmiszer célra is felhasználható terményeket, mint a cukornád vagy a kukorica, egy régóta ismert és ipari léptékben alkalmazott technológia segítségével alakítja termékké. Ezzel szemben a második generációs etanol gyártás az olcsóbb és humán élelmezési célra nem hasznosítható nyersanyagokat, mint például lignocellulózokat vagy kommunális hulladékot dolgoz fel, ami javítja a versenyképességét a fosszilis üzemanyagokkal szemben. A lignocellulózok átalakítása etanollá egy jóval összetettebb technológiát igényel, mint a jelenleg használatos első generációs technológia. A módszer alapvetően négy lépésből áll. Az első lépés a lignocellulóz nyersanyagok előkezelése, ezzel csökkentve a nyersanyag természetes ellenálló képességét. Ezután az előkezelt nyersanyagot hidrolizálják erjeszthető cukrokká, melyek később mikrobiológiai úton etanollá erjeszthetőek. A technológia végső lépése a termék koncentrálására és tisztítása. A felsorolt fázisok még további javításra szorulnak, a nagyipari termelés megkezdődése előtt. Doktoranduszként végzett tevékenységem célja a vázolt lignocellulózokból etanolt előállító technológia fejlesztése volt. Munkám több szempontból közelítette meg a technológiát; újszerű nyersanyagokat vizsgáltam meg etanol gyártás szempontjából, megnövelve az előkezelt nyersanyagok enzimes bonthatóságát. Cukorcirok bagasz, kender és kenderszilázs szubsztrátok gőzrobbantással történő előkezelését vizsgáltam és maximalizáltam a szubsztrátok cukorhozamát és etanol potenciálját. A gőzrobbantott nyersanyagok enzimes hidrolízisét több aspektusban vizsgáltam; (1) kísérleteimben a kiegészítő enzimek, mint például a β-glükozidázok vagy a xilanázok hatását vizsgáltam a cellulózbontás hatékonyságának a függvényében, és (2) a polietilén-glikol adagolás enzimes hidrolízisre gyakorolt hatásának a mechanizmusát feltáró kísérletsorozatban vizsgáltam ezt a jelenséget.
1
2
IRODALMI HÁTTÉR
A lignocellulóz alapú etanol gyártás jóval összetettebb technológiát igényel, mint a keményítőt feldolgozó technológia. Bár vannak hasonlóságok, a technológiai és gazdaságossági kihívás, melyet a második generációs technológia képvisel, jelentős. Számos feladat van, melyet meg kell oldani egy versenyképes árú technológia eléréséhez, mint a (1) cellulóz és hemicellulóz hatékony lebontása monomerekké, (2) a hidrolizátumok hatékony erjesztése, (3) az energiafelhasználás minimalizálása vagy (4) a lignin költséghatékony hasznosítása. A növényi sejtfalat lignocellulózok építik fel, ami egy cellulózból (lineáris glükóz homopolimer), hemicellulózból (elágazó cukor heteropolimer) és ligninből (fenilpropán alegységekbpl felépülő térhálós polimer) felépülő komplex struktúra. A lignocellulóz hatékony hasznosításához szükség van e komponensek frakcionálására és külön úton történő feldolgozására, a szénhidrát frakciókat etanollá, vagy egyéb termékké kell erjeszteni, míg a lignint szilárd tüzelőanyagként lehet hasznosítani. Mint az 1. ábra is mutatja, a lignocellulózok etanollá konvertálása egy sor technológiai lépés során valósul meg. Az első lépés az előkezelés, ami a nyersanyag biológiai támadásokkal szemben mutatott természetes ellenálló képességének a legyőzését célozza. Az előkezelés elsődleges célja a lignocellulóz komplex feltárása, minek hatására az hozzáférhetővé válik az enzimek számára. Számos előkezelési technika létezik, mint a kémiai, fizikai, biológiai vagy ezek kombinációjából álló technikák. Savkatalitikus gőzrobbantás során (mely előkezelési technika volt a jelen munka alapja) a hemicellulóz frakció részleges bomlása és oldódása történik. Mivel a hemicellulózok gyakran jelentős mennyiségű öt szénatomos cukrot tartalmaznak, melyeket a hagyományos etanologén mikroorganizmusok nem képesek hasznosítani, lehetőség nyílik a a gőzrobbantott nyersanyag szeparálására és a folyadék frakcióban fellelhető hemicellulóz cukrok külön úton történő hasznosítására. Ezáltal egyúttal az inhibítorok eltávolítása is megtörténik. A szilárd és folyadék fázisok elválasztása után az előbbi enzimes hidrolízis során lebontásra kerül, mialatt a cellulózból erjeszthető cukrok szabadulnak fel. Egy sor poliszacharid bontó enzim, mint a cellobiohidrolázok, az endoglükanázok, a hemicellulázok vagy a β-glükozidázok katalizálják ezt a reakciót. Az enzimes hidrolízist optimális paraméterek (50°C, pH 4.8) mellett 48-72 óra alatt, 70-90%-os hatékonysággal lehet véghezvinni, az előkezelés hatékonyságától függően. A felszabadított cukrokat később etanollá erjesztik. A leggyakrabban alkalmazott etanologén mikroorganizmus a pékélesztő (Saccharomyces cerevisiae). A mikrobiális folyamatoknak számos konfigurációja létezik, melyek közül kettőt (SHF és SSF) használtam a munka során. A külön úton történő hidrolízis és erjesztés (SHF) során a hidrolízis és az erjesztés egymást követő lépésekben játszódik le. Ennek az az előnye, hogy (1) mindkét lépés optimális körülmények között játszódik le, (2) lehetőség van élesztővisszaforgatásra illetve hogy (3) a lignint az enzimes hidrolízis után tisztán lehet kinyerni. Egyidejű cukrosítás és erjesztés (SSF) esetében a hidrolízis és az erjesztés egy lépésben történik kompromisszumos paraméterek mellett. Az SSF előnye a végtermékinhibíció csökkenése, mivel a keletkező egyszerű cukrokat az élesztő azonnal etanollá alakítja. A végső lépés a termék tisztítása, mely során először az etanolt tisztaszesszé (96 v/v%-os alkohol) töményítik desztillálással. Ha abszolút (100%) alkoholra van szűkség, a maradék vizet egy újabb lépéssel, mely lehet azeotróp desztilláció vagy molekulaszűrőn történő elválasztás, távolítják el.
2
3 1. ábra
A cellulóz alapú etanolgyártás sematikus ábrázolása.
3
FELHASZNÁLT ANYAGOK ÉS ALKALMAZOTT MÓDSZEREK
Gőzrobbantás A gőzrobbantásos előkezeléseket a Lundi Egyetem Vegyipari Műveletek Tanszékén végeztem el egy 10 liter térfogatú szakaszos reaktorban. A nyersanyagokat előkezelés előtt műanyag zsákokban 20-30 percig kén-dioxiddal impregnáltam. Az előkezelés során a kívánt hőmérsékletet telített gőzbefúvatással állítottam be, majd a kívánt tartózkodási idő lejárta után a nyomást egy szelepen keresztül hirtelen atmoszférikusra terjesztettem ki és a keletkező nyersanyagot egy ciklonban gyűjtöttem össze. Szubsztrátok A hidrolízis kísérletek során szubsztrátként illetve az enzim fermentáció során szénforrásként többféle gőzrobbantot nyersanyagot (lucfenyő, fűzfa, kender, kenderszilázs, cukorcirok bagasz, búzaszalma, kukoricaszár), mikrokristályos cellulózt (Avicel), ligninmentesített fenyőfapépet (Solka Floc 200) és laktózt használtam. Enzimek Kísérleteim során a Novozymes A/S cég kereskedelmi celluláz (Celluclast 1.5L) és β-glükozidáz (Novozym 188) enzimkészítményeit, illetve Trichoderma reesei Rut C30 törzs, különböző szénforrásokon, rázatott lombikban történő fermentálásával nyert fermentleveket használtam. Enzimes hidrolízis Enzimes hidrolízis kísérleteket több céllal végeztem: (1) a gőzrobbantásos előkezelések hatékonyságának a kiértékelésére, (2) vizsgáltam a különböző szénforrásokon termelt T. reesei enzimek hidrolitikus hatékonyságát, illetve (3) teszteltem a polietilén-glikol (PEG) adagolás hatását a lignocellulóz konverzióra és az enzimadszorpcióra. Az enzimes hidrolízist minden esetben laboratóriumi méretben, 1-50 ml térfogat-, 40-50°C hőmérséket-, és 4.8-5.0 pH tartományban végeztem kevertetés mellett. A szubsztrátkoncentráció 2% szárazanyag volt, kivéve a III. és IV. közleményben, ahol rendre 10 g/l szénhidrát és 25 g/l cellulóz szubsztrátadagolást alkalmaztam. A hidrolíziseket követően a felülúszóból a cukorkoncentrációkat egy Shimadzu HPLC rendszerrel határoztam meg, mely Bio-Rad Aminex 87-H vagy Aminex 87-P analitikai kolonnával volt felszerelve. A hidrolízis felülúszók fehérjetartalmát a Bradford-módszerrel, illetve enzim aktivitásait a szűrőpapírbontó aktivitás és a β-glükozidáz aktivitás (p-nitrofenilβ-D-glükozid szubsztráton) aktivitásmérésekkel határoztam meg, a minták ultraszűrőn történő koncentrálása után. Etanol fermentáció Egyidejű cukrosítás és fermentáció (SSF) kísérletekben határoztam meg a gőzrobbantott kender és kenderszilázs etanol-potenciálját, magas szubsztrátkoncentrációt (7.5% vizoldhatatlan szilárd anyag) alkalmazva 2 literes laboratóriumi fermentorokban. Kereskedelmi forgalomban kapható pékélesztőt használtam a kísérletekhez, miután szélesztettem majd adaptáltam a gőzrobbantott zagy folyadékfázisán.
4
4
EREDMÉNYEK
Doktori dolgozatomban bemutatott munka két nagy területet ölel fel, újszerű nyersanyagok (cukorcirok bagasz, kender, kenderszilázs) gőzrobbantással történő előkezelését, illetve gőzrobbantott nyersanyagok enzimes hidrolízisét. Alábbiakban röviden összefoglalom az egyes témakörökben elért eredményeimet. Cukorcirok bagasz A cukorcirok ígéretes energianövény, mivel az édes lé, melyet a frissen aratott növény szárából préselnek ki, közvetlenül erjeszthető cukrokat, szacharózt, fruktózt és glükózt, tartalmaz. A folyamat melléktermékének, a bagasznak a hasznosítása máig megoldatlan probléma. Kísérleteim során gőzrobbantásos előkezelést alkalmaztam cukorcirok bagasz nyersanyagon, hogy fellazítsam a lignocellulóz szerkezetét enzimes bonthatóság elősegítése céljából. Kén-dioxidos impregnálás után különböző hőmérséklet és tartózkodási idő paraméterek beállítása mellett végeztem el a gőzrobbantást. A 190˚C 10 perc és a 200˚C 5 perc paraméterek optimálisnak adódtak az enzimes bonthatóság javításának a tekintetében, ami a cellulóz 90% konverziófokkal történő átalakítását eredményezte. A bagasz etanol gyártás céljára történő hasznosítása 30-40%-kal megnövelné a cukorcirok ültetvény etanolhozamát, ami 3,5-4 t/ha (4400-5000 l/ha) hozamot jelentene, ha az édes lét és a bagaszt is etanollá alakítanák. Kender és kenderszilázs A kender alkalmas energianövény, mivel tág klimatikus spektrumban magas biomassza hozammal termeszthető. A növény rost és biomassza termesztésére is alkalmas. Kén-dioxid katalízis mellett, 210˚C-on 5 percig történő gőzrobbantást alkalmasnak találtam, hogy megnövelje a nyersanyag enzimes bonthatóságát, mind kender, mind kenderszilázs esetében. Egyidejű cukrosítás és erjesztéses kísérletekben sikerült 2% etanol-tartalmú fermentlevet előállítani, ami 173 és 163 g ethanol/kg kihozatalnak felel meg kender és kenderszilázs esetében. Ez 2,5 t/ha (3150 l/ha) etanolhozamot jelent. A folyadék és a szilárd fázis elválasztása gőzrobbantás után jótékonynak bizonyult az etanol hozam értékére, különösen kenderszilázs esetében. A silózás jótékony hatását az előkezelés paramétereire illetve az etanolhozamra gyakorolt hatását nem sikerült bizonyítani, de alkalmas tartósítási eljárásnak bizonyult. Különböző szénforrásokon termelt cellulázok enzim-profiljai Kísérleteimben különböző szénforrásokon Trichodermai reesei Rut C30 rázatott lombikos fermentációjával előállított enzimkomplexeket hasonlítottam össze. A különböző szénforrások eltérő módon indukálták az enzimtermelést és szekréciót, ezáltal eltérő fermentleveket eredményezve, különösen a celluláz (szűrőpapírbontó képesség), xilanáz és β-glükozidáz aktivitások tekintetében. A xilanáz és mannanáz illetve az α-arabinofuranozidáz és α-galactozidáz aktivitások ko-szekrécióját sikerült bebizonyítani a specifikus enzimaktivitások statisztikai összehasonlításával. A β-glükozidáz és a xilanáz enzimek fontosságát xilán tartalmú szubsztrátok esetében sikerült bebizonyítani, ami valószínűleg annak a következménye, hogy a cellulóz és az előkezelés után maradó hemicellulóz erős kölcsönhatásban van egymással. Kimutattam, hogy az Aspergillus Cel3A (β-glükozidáz) enzim adagolásnak hatása van a xilán konverzióra, ami valószínűleg a Cel3A enzim rövid oligomereken vagy dimereken tapasztalható hatásában rejlik, mivel ezek inhibeálják a xilanázokat.
5
Szabad fehérjekoncentráció [mg/ml], FPA [FPU/ml], β-glükozidáz [IU/ml], endoglükanáz [0.1 IU/ml], Cel7A, Cel7B és Cel5A [IU/ml] aktivitások
PEG adagolás hatása a lignocellulózok enzimes hidrolízisére Kísérleteim során megvizsgáltam a PEG adagolás hatását gőzrobbantott lucfenyő enzimes hidrolízisére, mely során pozitív változást tapasztaltam. Megemelkedett a cellulóz konverzió mértéke, és a hidrolízis sebessége is megnőtt, különösen a hidrolízis korai szakaszában. Ez azt eredményezte, hogy 24 óra alatt lejátszódott a cellulóz hidrolízise. A PEG adagolás hatására megemelkedett a hidrolízis felülúszóban jelen levő szabad enzimek aktivitása. Ennek a lehetséges magyarázata, hogy a PEG adszorbeálódik a lignin felületén, ezáltal kizárja az enzimeket a lignin felületén történő nemproduktív kötődéstől. A PEG adagolás a különböző enzimaktivitásokat (FPA, CMCáz, Cel7A, Cel7B, Cel5A) eltérő mértékben változtatta meg, mint ahogy a 2 ábra is mutatja.
kiindulási aktivitás
0.5
PEG adagolás nélkül 100%
PEG adagolással
100%
100%
100%
0.4
73% 63%
0.3 56%
43%
0.2 100%
100% 100%
15%
0.1
72%
57%
40% 4%
5%
2%
6% 4%
9%
Cel7B
Cel5A
0 Protein
2 ábra
FPA
BG
CMCáz
Cel7A
Szabad fehérjekoncentrációl és enzimaktivitások SPS 72 órás hidrolízise után, 2% DM szubsztrátkoncentráció mellett, PEG adagolással, és nélküle.
A β-glükozidáz aktivitás csökkenésének a mértéke jelentősen függött az enzimet termelő mikroorganizmustól. Amikor Celluclast 1.5L és Novozym 188 enzimek keverékével végeztem a hidrolízist, csekély mértékben csökkent a β-glükozidáz aktivitás, ezzel szemben, amikor csak Celluclast 1.5L enzimet használtam, a β-glükozidáz aktivitás adszorbeálódott, és eltűnt a hidrolízis felülúszóból. Ez az eredmény azt sejteti, hogy a Trichoderma reesei β-glükozidáz ok jelentős mértékben adszorbeálódnak a lignocellulóz vagy a lignin felületén, szemben az Aspergillus β-glükozidázokkal. Amikor különböző gőzrobbantott lignocellulózok hidrolízisét vizsgáltam, mint például lucfenyő, cukorcirok bagasz, kender, fűzfa, búzaszalma vagy kukoricaszár, a pozitív PEG hatás mértéke eltérő volt az egyes szubsztrátok esetében, ami valószínűleg a nyersanyag karakterisztikájával, ezen belül a lignin szerkezetével van összefüggésben.
6
5
AZ ÉRTEKEZÉS ÚJ, TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEI
1. Megállapítottam, hogy a kén-dioxid katalizátor jelenlétében 190°C 10 perc és 200°C 5 perc reakciókörülmények között végzett gőzrobbantás után az előkezelt cukorcirok bagasz 89-92% hatékonysággal enzimesen fermentálható cukrokká bontható (I. közlemény). 2. Kender és kenderszilázs nyersanyagok esetében megállapítottam, hogy a 2% kéndioxid katalizátor jelenlétében 210°C-on 5 percig történő gőzrobbantás az optimális előkezelési paraméter. Az előkezelést követően egyidejű cukrosítás és erjesztés (SSF) technikát magas (7.5% WIS) szubsztrátkoncentráció mellett alkalmazva meghatároztam a nyersanyagok bioetanol potenciálját, melyek kenderre és kenderszilázsra rendre 171 és163 g etanol/kg nyersanyagnak adódtak (II. közlemény). 3. Megállapítottam, hogy a gőzrobbantással előkezelt nyersanyagok esetében a szilárd és a folyadék fázisok szétválasztásával növelhető a cukor illetve az etanol hozam az enzimes hidrolízis (I. közlemény) illetve az egyidejű cukrosítás és erjesztés (SSF) során (II. közlemény). A gőzrobbantott zagy szétválasztása szilárd és folyadék fázisokra a gőzrobbantott kenderszilázs esetében volt a leghatékonyabb: az etanol hozam 30%-os emelkedését értem el ennek a lépésnek a beiktatásával az SSF során (II. közlemény). 4. Megfigyeltem, hogy Trichoderma reesei Rut C30 által végzett enzimfermentáció során a xilanáz és a mannanáz aktivitások között egyenes arányosság tapasztalható, ami alapján feltételeztem, hogy ezek az enzimek együtt szekretálódnak, és az enzimtermelést a szénforrás xilán tartalma indukálja. A szekretált enzimmenyiség és a szénforrás xilán tartalma között nem találtam összefüggést (III. közlemény). 5. Megállapítottam, hogy enzimes hidrolízis során történő Aspergillus Cel3A (β-glükozidáz) adagolás nemcsak a glükán, hanem a xilán konverziót is növeli. Ezt a jelenséget azzal magyaráztam, hogy a hozzáadott enzim csökkenti a kisebb vízoldható cukor oligomerek vagy dimerek, mint a cellobióz vagy a xilobióz inhibíciós hatását (III. közlemény.) 6. Jótékony hatásúnak bizonyult a PEG 4000 adagolása gőzrobbantott lucfenyő enzimes hidrolízise során, a cellulóz lebontása gyorsabban és nagyobb konverziófokot eredményezve játszódott le (IV. és V. közlemény). A konverziónövekedést 50°C-on, 72 órás hidrolízist követően 22% és 15%-nak találtam, 5% illetve 2% szubsztrárkoncentráció mellett. 7. Megállapítottam, hogy a gőzrobbantott lucfenyő enzimes hidrolízise során a cellulázok nemproduktív kötődése megakadályozható PEG adagolással, ezáltal növelve a felülúszóban az enzimaktivitásokat. Az enzimadszorpció és a PEG pozitív hatásának a mértékét különböző gőzrobbantott lignocellulóz nyersanyagok enzimes hidrolízise során eltérőnek találtam, melyet valószínűleg a ligninek eltérő szerkezete okoz (VI. közlemény). PEG adagolása csökkentette a Cel7A és Cel7B enzimek adszorpcióját izolált lucfenyőligninen (IV. közlemény). 8. Azt tapasztaltam, hogy az enzimes hidrolízis során a β-glükozidáz aktivitás csökkenésének mértéke függ az enzimforrástól: a Trichoderma reesei eredetű β-glükozidáz nagyobb arányban adszorbeálódott, mint az Aspergillus eredetű β-glükozidáz (VI. közlemény). Ez azt jelenti, hogy a Trichoderma fermentlevek hidrolitikus hatásának a növelését nem feltétlenül a β-glükozidáz szekréció növelésével célszerű elérni. Eltérő enzimforrásból (Aspergillus) történő β-glükozidáz kiegészítés eredményesebb lehet.
7
6
KÖVETKEZTETÉSEK, ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEK
A növényi biomassza bőséges, megújuló nyersanyag, melyet a biotechnológia is hasznosíthat a jövőben. Napjainkban a lignocellulózokat feldolgozó és erjeszthető cukrokká bontó technológia még kutatási fázisban van. A biomassza egyik lehetséges felhasználási területe, a folyékony üzemanyag, mint például etanol előállítás. Kutatásaimmal a cellulóz alapú etanol gyártás vizsgálatába kapcsolódtam be. Megállapítottam, hogy a cukorcirok bagasz és a kender a magyarországi klimatikus viszonyok között is jó alapanyag az etanol gyártáshoz. Kimutattam, hogy a silózás megfelelő tartósítási eljárás biomassza termelés céljából termesztett kender nedves körülmények közötti tartósítására. Megvizsgáltam a Trichoderma reesei Rut C30 különböző szénforrásokon termelt fermentleveit és következtetéseket vontam le enzimszekréciós tulajdonságairól és egyes enzimkomponenseinek a cellulóz (lignocellulóz) hidrolízisben betöltött szerepéről. Megvizsgáltam a polietilén-glikol adagolás hatását gőzrobbantott nyersanyagok enzimes hidrolízisére, és megállapítottam, hogy hatásos mind a konverziófok mind a hidrolízis felülúszójában található enzimaktivitások növelésére. Ez a megállapítás megalapozhatja a hidrolízis idejének a csökkentésére, alacsonyabb enzimdózis alkalmazására irányuló törekvéseket, valamint lehetőséget nyújt az enzim visszaforgatására.
7
KÖZLEMÉNYEK JEGYZÉKE
Az értekezés alapjául szolgáló publikációk I.
Sipos B., Réczey J., Somorai Z., Kádár Z., Dienes D., Réczey K. (2009) Sweet sorghum as feedstock for ethanol production: Enzymatic hydrolysis of steampretreated bagasse, Applied Biochemistry and Biotechnology, 153, 151-162. IF (2009): 1.420 CI: 5(1)
II.
Sipos B., Kreuger E., Svensson S-E., Réczey K., Björnsson L., Zacchi G. (2010) Steam pretreatment of dry and ensiled industrial hemp for ethanol production, Biomass and Bioenergy, DOI: 10.1016/j.biombioe.2010.07.003. IF (2009): 3.326 CI: 0
III.
Sipos B., Benkő Z., Dienes D., Réczey K., Viikari L., Siika-aho M. (2010) Characterisation of specific activities and hydrolytic properties of cell-wall degrading enzymes produced by Trichoderma reesei Rut C30 on different carbon sources, Applied Biochemistry and Biotechnology 161, 347-364 IF (2009): 1.420 CI: 3(2)
IV.
Börjesson J., Engkvist M., Sipos B., Tjerneld F. (2007) Interaction of cellulose binding modules and poly(ethylene glycol) with lignin in enzyme hydrolysis of lignocellulose, Enzyme and Microbial Technology, 41, 186-195 IF (2007): 1.969 CI: 21(1)
V.
Sipos B., Dienes D., Schleicher Á., Perazzini R., Crestini C., Siika-aho M., Réczey K. (2010) Hydrolysis efficiency and enzyme adsorption on steam pretreated spruce in the presence of poly(ethylene glycol) Enzyme and Microbial Technology, 47, 84-90, IF (2009): 2.638 CI: 1(1)
VI.
Sipos B., Szilágyi M., Sebestyén Z., Dienes D., Jakab E., Várhegyi G., Crestini C., Réczey K. Mechanism of the positive effect of poly(ethylene glycol) addition on conversion and enzyme adsorption in enzymatic hydrolysis of lignocelluloses (manuscript)
8
Egyéb közlemények: Erdei B., Barta Z., Sipos B., Réczey K., Galbe M., Zacchi G. (2010) Ethanol production from mixtures of wheat straw and wheat meal, Biotechnology for Biofuels, 3, 16. IF (2009): 4.12 Kreuger E., Sipos B., Svensson S-E., Réczey K., Björnsson L., Zacchi G. (2010) Bioconversion of industrial hemp to ethanol and methane: The benefits of steam pretreatment and co-production, Bioresource Technology, (submitted)
Konferencia kiadványok Sipos B., Dienes D., Réczey I.: Lignocellulóz tartalmú termények és melléktermékek hasznosítása fermentálható szénhidrátok és bioetanol előállítás céljából (Utilisation of lignocellulose containing crops and byproducts for production of fermentable carbohydrates and bioethanol) Proceedings of LI. Georgikon Days, Keszthely, 823-831, ISBN: 978-9639639-35-5.
Szóbeli előadások Sipos B.: Measurement of cellulase activity – Effect of dilution and β-glucosidase supplementation on FPA (Filter Paper Activity) value (Celluláz aktivitás mérés vizsgálata - A hígítás és β-glükozidáz enzim adagolás hatása az FPA (Filter Paper Activity) értékére) BME Tudományos Diákköri Konferencia, November, 2004. Budapest Sipos B., Réczey K.: Biofuels attached to the sustainable development, UNESCO-WABT Conference in Sustainable Development and Innovation Technologies - InformationTelecommunication Technologies-for Bio-Economy, Bio-medicine and Health, 17-19. August, 2006, Budapest Sipos B.: Enhanced enzymatic hydrolysis of cellulose by PEG addition (2006) BME Tudományos Diákköri Konferencia, November, 2006, Budapest Sipos B.: Fuels for sustainability and healthy environment – Conference for the conditions for healthy development from conception to adult age (Üzemanyagok a fenntartható fejlődésért és az egészséges környezetért, - „Az egészséges fejlődés feltételeinek biztosítása a fogantatástól a felnőtt korig”-konferencia) 19-20, October, 2006. Sipos B.: Gőzrobbantott lignocellulóz szubsztrát enzimes hidrolízise - A hidrolízis javítása poli-etilénglikol adagolással (Enzymatic hydrolysis of steam pretreated lignocellulosic substrates – enhancement of hydrolysis by poly(ethylene glycol) addition) MTA Poliszacharidkémiai Munkabizottság Ülése. November, 2007. Budapest. Sipos B., Kreuger E., Björnsson L., Svensson S-E., Réczey K., Zacchi G.: Hemp as a biorefinery feedstock, Second European workshop on biotechnology for lignocellulose biorefineries, 4-5 December, 2008. Biel, Switzerland Sipos B., Dienes D., Réczey I.: Adalékanyag alkalmazása előkezelt lingocellulózok enzimes lebontásában (Use of additives in enzymatic breakdown of pretreated lignocelluloses). 336th Workshop of Central Food Research Institute. 18 th September, 2009. Sipos B., Somorai Z., Sebestyén Z., Dienes D., Jakab E., Várhegyi G., Crestini C., Siika-aho M., Viikari L., Réczey K.: Mechanism of the positive effect of poly(ethylene glycol) addition on conversion and enzyme adsorption in enzymatic hydrolysis of lignocelluloses, Lignobiotech ONE, 28th March-1st April, 2010. Reims, France
9
Poszterek Sipos B., Dienes D., Réczey K.: Enzymatic conversion of softwood, First European workshop on biotechnology for lignocellulose biorefineries, 27-28. March, 2008, Copenhagen, Denmark Sipos B., Réczey J., Somorai Z., Kádár Z., Réczey K.: Steam pretreatment and enzymatic hydrolysis of sweet sorghum bagasse, 30th Symposium on biotechnology for fuels and chemicals, 4-7 May, 2008, New Orleans, USA Sipos B., Barta Z., Gyalai-Korpos M., Sassner P., Réczey K.: Can sweet sorghum be a feasible raw material for ethanol production in Hungary? 16th European Biomass Conference and Exhibition, 2-6. June, 2008, Valencia, Spain Gyalai-Korpos M., Barta Z., Sipos B., Réczey K.: Looking for feedstock – bioethanol potential in Hungary, 16th European biomass conference and exhibition, 2-6. June, 2008, Valencia, Spain Barta Z., Deák A., Sipos B., Réczey K.: Modelling a sweet sorghum processing bioethanol plant – whole crop utilization, Second European workshop on biotechnology for lignocellulose biorefineries, 4-5. December 2008, Biel, Switzerland Sipos B., Réczey J., Somorai Z., Kádár Z., Réczey K.: Steam pretreatment and enzymatic hydrolysis of sweet sorghum bagasse, Oláh György Doktoráns Konferencia, 4. February, 2009 Sipos B., Benkő Z., Dienes D., Réczey K., Viikari L., Siika-aho M.: Activity profile and hydrolytic properties of cell-wall degrading enzymes produced by Trichoderma reesei Rut C30 on different carbon sources, 31th Symposium on biotechnology for fuels and chemicals, 3-6 May, 2009. San Francisco, USA Sipos B., Sebestyén Z., Somorai Z., Dienes D., Jakab E., Várhegyi G., Réczey K.: Effect of poly(ethylene glycol) on enzymatic hydrolysis of different lignocellulosic substrates, Italic5 and 3rd European workshop on biotechnology for lignocellulose biorefineries, 2009 szeptember 1-4, Varenna, Italy Sipos B., Dienes D., Réczey I.: Lignocellulóz tartalmú termények és melléktermékek hasznosítása fermentálható szénhidrátok és bioetanol előállítás céljából (Utilisation of lignocellulose containing crops and byproducts for production of fermentable carbohydrates and bioethanol.) LI. Georgikon Days, Keszthely, 1-2. October, 2009. Sebestyén Z., Jakab E., Sipos B., Réczey K.: Thermal behavior of steam exploded biomass samples, 18th European Biomass Conference & Exhibition, 3-7 May, 2010, Lyon, France.
10
Disszertációk Celluláz aktivitás mérés vizsgálata - A hígítás és β-glükozidáz enzim adagolás hatása az FPA (Filter Paper Activity) értékére) (2004) BME Tudományos Diákköri Konferencia Enhanced enzymatic hydrolysis of cellulose by PEG addition (2006) BME Tudományos Diákköri Konferencia Fuel ethanol from lignocellulosics - Improvement of the process by surfactant addition and feedstock mixing (2007) Diplomamunka, Biomérnök MSc, Alkalmazott biotechnológia szakirány A bioetanol környezetgazdasági és környezeti hatásai – A keményítő és cellulóz alapú technológiák összehasonlítása (2010) Diplomamunka, Környezetmérnök MSc, Környezetmenedzsment szakirány
11
