etanolfermentasjon

Etanolfermentasjon er en biologisk prosess der mikroorganismer omdanner sukkerarter til etanol og karbondioksid i fravær av eller under begrenset tilgang til oksygen. Prosessen er sentral i produksjonen av drikke- og drivstoffetanol (bioetanol) og forekommer både i naturlige gjæringsprosesser og i industriell etanolproduksjon.

Den biokjemiske mekanismen skjer gjennom glykolyse som bryter ned glukose til pyruvat, etterfulgt av omdanning av pyruvat til acetaldehyd av pyruvatdekarboksylase og videre reduksjon til etanol av alkoholdehydrogenase. Den overordnede reaksjonen er C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2. Under anaerobe forhold omdannes hovedsakelig glukose til etanol og CO2, mens energi genereres gjennom fermentativ metabolisme uten full oksidativ respirasjon.

Substrater for etanolfermentasjon er mange. Sukker- og sukkerrike råvarer som sukkerrør, sukkerroer og frukt brukes ofte, samt stivelsesrike kilder som korn og poteter som omdannes til glukose før gjæring. Lignocellulære materialer som halm og restprodukter krever forbehandling og enzymatisk hydrolyse før gjæring. Vanlige gjæringsbetingelser inkluderer temperatur ca. 25–35 °C, pH rundt 4–5 og et næringsrikt miljø med nitrogen og sporstoffer. Saccharomyces cerevisiae er den dominerende gjærarten i industrien; andre gjærarter og bakterier brukes i spesialiserte prosesser.

Industrien benytter vanligvis batch-, fed-batch og kontinuerlig gjæring, etterfulgt av destillasjon eller andre separasjonsmetoder for å oppnå høy etanolkonentrasjon. Drivstoff-etanol og drikkeetanol har ulike renhetskrav. Miljømessige vurderinger viser at prosessen kan være bærekraftig når fornybare råvarer velges og energiforbruket i destillasjonen minimeres; avfallsløp og CO2-utslipp inngår i livssyklusanalyser.