Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Bioenergiák: etanol, butanol. Élesztő anyagcsere.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Bioenergiák: etanol, butanol. Élesztő anyagcsere."— Előadás másolata:

1 Bioenergiák: etanol, butanol

2 Élesztő anyagcsere

3 Alapanyagok Cukor Keményítő Cellulóz

4 Alapanyagok Cukor Keményítő Cellulóz

5 Alapanyagok Cukor Keményítő Cellulóz 2x10 11 tonna biomassza/év/Föld, fele cellulóz Cellulóz, hemicellulóz, lignin Kristályos, stabil szerkezet: nehezen bontható

6 Bioetanol folyamatábra cukorra Biomassza termelés Glükóz fermentáció Etanol kinyerés Etanol tisztítás Fermentációs maradék

7 Bioetanol folyamatábra keményítőre Biomassza termelés Glükóz fermentáció Etanol kinyerés Etanol tisztítás Fermentációs maradék Enzim gyártás: amiláz, glukoamiláz Keményítő enzimes előkezelés Keményítő fiziko-kémiai előkezelés

8 Bioetanol folyamatábra cellulózra Biomassza termelés Glükóz fermentáció Etanol kinyerés Etanol tisztítás Fermentációs maradék + lignin Enzim gyártás: exo-, endo glükanázok, glükozidáz, xilanáz Cellulóz enzimes előkezelés Cellulóz fiziko-kémiai előkezelés Pentóz fermentáció

9 Bioetanol keményítőből Fizikai- kémiai előkezelés – Keményítő hidrofób – Hense edény Hidrátburok főzéssel

10 Bioetanol keményítőből Enzimes előkezelés cefrekádban – Keményítő elágazó cukorpolimer – α-amiláz (1,4-glükozid kötést bont) B. licheniformis, B. subtilis, A. oryzae – Glükoamiláz (1,4-, 1,6-, 1,3-glükozid kötést bont A. niger

11 Bioetanol keményítőből Fermentáció – Élesztő: anaerob fermentorban – ◦ C, kevert, fed-batch vagy folyamatos – % EtOH tartalmú fermentációs termék termékgátlás biomassza

12 Bioetanol keményítőből EtOH kinyerés – Desztilláció Rozsdamentes acél % EtOH + H 2 O

13 Bioetanol keményítőből EtOH tisztítás – Acetaldehid mentesítés 1-2 %, erős oxidálószer Desztilláció rézedényben – Vízmentesítés Adszorpcióval % EtOH – Üzemanyag kiegészítőként – Kémiai ipari alapanyagként

14 Bioetanol gyártás Fejlesztési területek – EtOH tűrő élesztő GMO – EtOH termelő baktérium pl. Zymomonas mobilis – mezofil, gyorsan szaporodik, GMO Thermoanaerobacter aethanolicus – termofil, gyorsan szaporodik, hatásfok nő – Immobilizálás Élesztőre, baktériumra

15 Bioetanol felhasználás Élvezeti cikk

16 Bioetanol felhasználás Üzemanyag adalék – E-15, E-25, E-85 – Brazília kezdte 20% bekeverés – 1970: karburátor probléma – Ma: lehetséges Égéshő ≈ benzin Párolgáshő alacsonyabb – Hidegindítás Csak vízmentes EtOH keverhető benzinnel!

17 Bioetanol felhasználás Vegyipari alapanyag Fermentációs ipari alapanyag – Polihidroxi alkánsavak – Ecetsav Takarmány kiegészítő – Marhahús puhítás Dízel olaj adalék – peroxidokkal

18 Fermentációs maradék: szeszmoslék 1 lit EtOH + 10 lit maradék – Takarmány kiegészítő – Energia: biogáz

19 Bioetanol gazdaságosság Alapanyag: cukor – cukorpolimer Energiaigény – Teljes költség kb. 40 % – Fosszilis vagy megújuló Megújuló: égetés vagy biogáz Hidrolizáló enzimek – Keményítő: teljes költség 25 % – Cellulóz: instabil enzimek, drága, nem hatékony Fermentációs maradék hasznosítás – Takarmány = értékes melléktermék, ha van elég állat – Biogáz = energia igény Életciklus számítások – Helyi körülményektől függ mérsékelt égövben

20 Etil tercier butil éter (ETBE) Tiszta, színtelen vagy halványsárga, éter illatú folyadék Etanol (megújuló is lehet) és izobutilén (fosszilis) alapanyagból Oktán számot növeli Pb-t helyettesít, környezetbarátabb Elosztó hálózatok kezelik 1992-től használják Nem jól oldódik vízben, ez jó Hasonló: metil tercier butil éter

21 Bioetanol cellulózból Legnagyobb mennyiségben keletkező anyag Lignin, cellulóz, hemicellulóz

22 Bioetanol cellulózból Cellulóz, hemicellulóz lebontás – Savakkal (sósav, kénsav) tömény-rövid vagy híg- hosszú kezelés – Hőrobbantás (Steam explosion) – Nagy nyomás, magas hőmérséklet – Enzimatikus – Celluláz, hemicelluláz – Gombák, baktériumok

23 Clostridia: biopolimer bontás Poliszacharidok – Celluláz: celluloszóma – Amiláz

24 Bacillus lebontó enzimek Enzimek – Proteázok, lipázok – Celluláz, amiláz

25 Aceton - Butanol termelés EtOH után a 2. legfontosabb fermentációs termék – Pasteur (1861): mikrobiális butanol fermentáció – szintetikus gumigyártás alapanyaga Clostridium acetobutylicum (1910-) – Weizmann vs. Fernbach

26 ABE termelés Clostridium acetobutylicum – Gram + – Obligát anaerob – Spórát képez – Keményítő hidrolizátumon, melaszon jól nő csicsóka, tejpermeátum, almalé, alga is jó táp – Butanol:Aceton:EtOH = 6:3:1 arányban – Frakcionált desztilláció Szakaszos, folyamatos üzemmódban

27 ABE biokémia C. acetobutylicum – Szerves oldószerek butanol, aceton etanol, i-propanol – Szerves savak ecetsav, tejsav vajsav

28 AB biokémia: Embden-Meyerhof

29 AB biokémia Acetogenezis Szolventogenezis

30 AB szabályzás Intracelluláris redox egyensúly szabályoz – Nehéz befolyásolni – pH kritikus pH ≈ 6-7 → acetogenezis pH ≤ 4 → bespórázik

31 AB szabályzás Intracelluláris redox egyensúly szabályoz Fe limitáció – Acetogenezis utat Fe hiány gátolja Piruvát ferredoxin oxidoreduktáz (PFOR) NADH ferredoxin oxidoreduktáz [FeFe] hidrogenáz Szubsztrát limitáció – Stacioner fázisban szerves savakat újra felhasználja → szolventogenezis

32 Biobutanol előnyök

33 ABE hasznosítás Oldószer, vegyipari alapanyag Melléktermékek – Biomassza: B-vitaminok – H 2, CO 2 : energia, vegyipar Bioüzemanyag – Jobb, mint EtOH bekeverés


Letölteni ppt "Bioenergiák: etanol, butanol. Élesztő anyagcsere."

Hasonló előadás


Google Hirdetések