Előadást letölteni
Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon
1
Aceton, butanol 2,3-butándiol
Biotechnológia Aceton, butanol 2,3-butándiol
2
AB termelés EtOH után a 2. legfontosabb fermentációs termék
Pasteur (1861): mikrobiális butanol fermentáció 1900- szintetikus gumigyártás alapanyaga Clostridium acetobutylicum (1910-) Weizmann vs. Fernbach I. világháború UK: füstmentes lőporhoz aceton kellett Churchill felkéri Weizmann-t ipari termelésre Kukorica keményítőből, de UK-ban kevés volt Termelés Kanadában , USA-ban
3
AB termelés Háború után aceton igény csökkent Autóipar fejlődik
Festék és lakkiparnak butanol kell 1925: 100 tonna butanol/nap 1930: világ első szabadalmi pere Melléktermékek hasznosítása Aceton, i-propanol, H2 + CO2 Keményítő helyett melasz Gazdaságosság megnőtt
4
AB termelés II. Világháború: aceton igény ismét nőtt Háború után
Folyamatos fermentáció Folyamatos desztilláció Melasz alapanyag: USA Szovjetúnió, Japán is termel oldószert Háború után Olajipar fejlődik, olcsó oldószert gyárt Melaszt állati takarmányként dotálva hasznosítják Weizmann: Izrael első államelnöke Ma: ismét igény van a fermentációs iparra Megújuló üzemanyag
5
AB 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
6
AB biokémia C. acetobutylicum Szerves oldószerek Szerves savak
butanol, aceton etanol, i-propanol Szerves savak ecetsav, tejsav vajsav
7
AB biokémia: Embden-Meyerhof
8
AB biokémia Acetogenezis Szolventogenezis
9
AB szabályzás Intracelluláris redox egyensúly szabályoz
Nehéz befolyásolni pH kritikus pH ≈ 6-7 → acetogenezis pH ≤ 4 → bespórázik
10
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
11
AB fejlesztés GMO Clostridia Immobilizáció Melléktermék hasznosítás
Cellulóz hasznosítás Oldószer tolerancia Immobilizáció Folyamatos fermentáció Folyamatos oldószer kivonás Melléktermék hasznosítás Biomassza: B-vitaminok H2, CO2: energia, vegyipar
12
AB hasznosítás Oldószer, vegyipari alapanyag Melléktermékek
Biomassza: B-vitaminok H2, CO2: energia, vegyipar Bioüzemanyag Jobb, mint EtOH bekeverés
13
2,3-butándiol XIX. század óta ismert fermentáció II. világháború
Butadién – műgumi alapanyag Kőolajból vegyipari szintézissel Háború után Verseny a kőolajiparral
14
2,3-butándiol Optikai izomerek Gyógyszeripari alapanyagok
15
2,3-butándiol biokémia Kevert savas fermentáció
Butándiol mellett acetát, etanol, stb.
16
2,3-butándiol biokémia Kevert savas fermentáció
Diacetil = vaj íze = mesterséges vaj
17
2,3-butándiol termeltetés
Enterobacter cloaceae Fakultatív anaerob, Gram - Sok O2 → sok ATP = biomassza termelés Kevés O2 → kevert termékek DOT ≤ 0,3% 2,3-butándiol a fő termék
18
2,3-butándiol termeltetés
Acetát szint szabályoz Több gátló, indukáló és aktiváló hatás Nehezen kontrollálható
19
2,3-butándiol termeltetés
Enterobacter cloaceae
20
2,3-butándiol termeltetés
E. cloaceae Fakultatív anaerob Sok O2 → sok ATP = biomassza termelés Kevés O2 → kevert termékek DOT ≤ 0,3% → 2,3-butándiol a fő termék
21
2,3-butándiol termeltetés
Alapanyag Melasz, tejpermeátum, keményítő vagy cellulóz hidrolizátum 30 – 37 °C pH = 5,0 - 5,8 mikroaerofil (!)
22
2,3-butándiol termeltetés
Kinyerés Oldószeres extrakció nehézkes, drága Vákuum desztilláció (Fp = 180 °C) drága, sok veszteség Vízelvonással: metil-etil-keton (Fp = 80 °C) műgumi alapanyag
23
2,3-butándiol hasznosítás
Üzemanyag adalékként Környezetbarát, de vizet jól köt Fűtőanyag Vegyipar Oldószer Műgumi metil-etil-keton → 1,3-butadién
Hasonló előadás
