1 / 28

Bioenergi ák : etanol, butanol

Bioenergi ák : etanol, butanol. Élesztő anyagcsere. Alapanyagok. Cukor Keményítő Cellulóz. Alapanyagok. Cukor Keményítő Cellulóz. Alapanyagok. Cukor Keményítő Cellulóz 2x10 11 tonna biomassza / év / Föld, fele cellulóz Cellulóz, hemicellulóz, lignin

kory
Download Presentation

Bioenergi ák : etanol, butanol

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. Bioenergiák: etanol, butanol

  2. Élesztő anyagcsere

  3. Alapanyagok • Cukor • Keményítő • Cellulóz

  4. Alapanyagok • Cukor • Keményítő • Cellulóz

  5. Alapanyagok • Cukor • Keményítő • Cellulóz • 2x1011 tonna biomassza/év/Föld, fele cellulóz • Cellulóz, hemicellulóz, lignin • Kristályos, stabil szerkezet: nehezen bontható

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

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

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

  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 • 15-35 ◦C, kevert, fed-batch vagy folyamatos • 10-15 % EtOHtartalmú fermentációs termék • termékgátlás • biomassza

  12. Bioetanol keményítőből • EtOH kinyerés • Desztilláció • Rozsdamentes acél • 82-87 % EtOH + H2O

  13. Bioetanol keményítőből • EtOH tisztítás • Acetaldehid mentesítés • 1-2 %, erős oxidálószer • Desztilláció rézedényben • Vízmentesítés • Adszorpcióval • 96-100 % 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. Aceton - Butanol termelés • EtOH után a 2. legfontosabb fermentációs termék • Pasteur (1861): mikrobiális butanol fermentáció • 1900- szintetikus gumigyártás alapanyaga • Clostridium acetobutylicum (1910-) • Weizmann vs. Fernbach

  21. 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

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

  23. AB biokémia: Embden-Meyerhof

  24. AB biokémia Acetogenezis Szolventogenezis

  25. AB szabályzás • Intracelluláris redox egyensúly szabályoz • Nehéz befolyásolni • pH kritikus • pH ≈ 6-7 → acetogenezis • pH ≤ 4 → bespórázik

  26. 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

  27. Biobutanol előnyök

  28. ABE hasznosítás • Oldószer, vegyipari alapanyag • Melléktermékek • Biomassza: B-vitaminok • H2, CO2: energia, vegyipar • Bioüzemanyag • Jobb, mint EtOH bekeverés

More Related