1 / 21

Биотехнология и эффективные штаммы-продуценты альтернативного топлива – биобутанола

Биотехнология и эффективные штаммы-продуценты альтернативного топлива – биобутанола 23-24 февраля 2010 г. Ашхабад Шульга Сергей Михайлович Shulga5@i.ua ГУ “ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ И ГЕНОМИКИ” НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНЫ , г. Киев. Создание производства жидких топлив

aurek
Download Presentation

Биотехнология и эффективные штаммы-продуценты альтернативного топлива – биобутанола

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Биотехнология и эффективные штаммы-продуценты альтернативного топлива – биобутанола 23-24 февраля 2010 г. Ашхабад Шульга Сергей Михайлович Shulga5@i.ua ГУ “ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ И ГЕНОМИКИ” НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК УКРАИНЫ, г. Киев

  2. Создание производства жидких топлив из возобнавляемого сырья растительного происхождения (биомассы) 1 Биодизель 2 Биоэтанол 3 Биобутанол

  3. Метанол СН3ОН октановое число 91 Этанол С2Н5ОН октановое число 92 Пропанол С3Н7ОН октановое число 91 Бутанол С4Н9ОН октановое число 94 Бензин смесь октановое число 96

  4. Преимущества бутанола в сравнении с этанолом: • Большее содержание энергии (теплообразующая способность), чем у этанола. • Бутанол в шесть раз меньше испаряется чем этанол и в 13,5 раз меньше испаряется чем бензин, поэтому его безопаснее использовать как добавки к бензину. • Бутанол можно транспортировать через существующие топливные трубопроводы, в то время как этанол необходимо транспортировать железной дорогой, баржами или грузовиками-цистернами. • Бутанол можно использовать вместо бензина в соотношении один к одному, например 100% или любые другие проценты, а этанол может использоваться только как добавка к бензину до 85% и то только после значительных модификаций двигателя. Во всем мире отдают предпочтение смеси с 10% содержанием этанолу. • Бутанол не дает окисей серы или азота.

  5. Бутанол получают: • Путем синтеза химического сырья; • Путем микробиологического синтеза -переработка сахара или крахмала с/х растительных культур; -переработка лигноцелюлози.

  6. Химический синтез бутанола

  7. Биосинтез бутанола из сахаров etanol acetone butanol

  8. Оптимизация технологии биосинтеза метаболитов состоит из следующих основных этапов: 1 Первичная селекция штаммов микроорганизмов; 2 Определение оптимальних значений температуры, рН и потребности в кислороде; 3 Определение оптимального режима питания и накопления биомассы; -выхода продукта в перерасчете на потребленный субстрат; -концентрации продукта; -скорости образования продукта; 4 Иммобилизация клеток продуцентов; 5 Изменение генетической структуры организма для увеличения образования продукта.

  9. Отобранные штаммы-продуценты клостридий 1. Clostridium beijerinckii NCIMB 8052 (АТСС 51743), 2. Clostridium acetobutylicum ATCC-55025, 3. Clostridium acetobutylicum ATCC-4259 (ATCC-39236), 4. Clostridium acetobutylicum ATCC-824, 5. Clostridium tyrobutyricum ATCC-25755.

  10. Образец Контроллер Вход Водяная рубашка Выход Перистальтический насос и

  11. Реактор с взвешенной твердой фазой с иммобилизированными клетками продуцента 4 1 5 3 2 6

  12. 14 12 20 г/л 10 80 г/л 40 г/л 8 10 г/л Бутанол, г/л 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Час, год. Влияние концентрации глюкозы на кинетику образования бутанола

  13. Катализируемые переходы • ацетил-CоА в ацетоацетил-CоА (ацетил-CoA ацетилтрансфераза) • ацетоацетил-CоА в 3-гидроксибутирил-CоА (3-гидроксибутирил-СоА дегидрогеназа) • 3-гидроксибутирил-CоА в кротонил-CоА (кротоназа) • кротонил-CоА в бутирил-CоА (бутирил-СоА дегидрогеназа) • бутирил-CоА в бутиральдегид (бутиральдегид дегидрогеназа) • бутиральдегид в бутанол (бутанол дегидрогеназа)

  14. Метаболическая инженерия клостридий Штаммы АТСС 824 Clostridium acetobutylicum и АТСС 25755 Clostridium tyrobutyricum Штаммы-суперпродуценты Clostridium acetobutylicum и Clostridium tyrobutyricum

  15. Геном и мегаплазмида Clostridium acetobutylicum ATCC 824из работыJournal of Bacteriology 2001, v.183, № 16, p. 4823-4838 • 3778 генов • хромосома 3940880 п.н. • мегаплазмида 192000 п.н.

  16. Гены, кодирующие синтез ацетона • aad, ctfA, ctfB, adc. Гены, кодирующие образование бутанола • bdhA, bdhB, adhE. Праймеры pE1(BamH1 подчеркнуто) 5'-ATGGATCCTTTTATAAAGGAGTGTATATAAA TGAAAG-3'; pE2 (SfoI подчеркнуто) 5'-TTGGCGCCATAATGAAGCAAAGACTATTTTA CATTC-3'. ВекторpGEM-T

  17. 7622 п.н. • Схематическое изображение плазмиды pE5α, 2600 п.н. содержит adhE2 и клонирован в вектор pSOS95 между thl-промотором (Р) и adc-терминатором (Т)

  18. Бутанол Масляная кислота Ферментер 2 Ферментер 1 Крахмал/ глюкоза Биосинтез бутанола в два этапа Бутанол

  19. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

More Related