Biotechnolgia Bioetanol Biodzel Glicerin leszt anyagcsere Alapanyagok Cukor

Biotechnológia Bioetanol Biodízel Glicerin

Élesztő anyagcsere

Alapanyagok • Cukor • Keményítő • Cellulóz

Alapanyagok • Cukor • Keményítő • Cellulóz • 2 x 1011 tonna biomassza/év/Föld, fele cellulóz • Cellulóz, hemicellulóz, lignin • Kristályos, stabil szerkezet: nehezen bontható

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

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

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

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

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

Bioetanol keményítőből • Fermentáció – Élesztő: anaerob fermentorban – 15 -35 ◦C, kevert, fed-batch vagy folyamatos – 10 -15 % Et. OH tartalmú fermentációs termék • termékgátlás • biomassza

Bioetanol keményítőből • Et. OH kinyerés – Desztilláció • Rozsdamentes acél • 82 -87 % Et. OH + H 2 O

Bioetanol keményítőből • Et. OH tisztítás – Acetaldehid mentesítés • 1 -2 %, erős oxidálószer • Desztilláció rézedényben – Vízmentesítés • Adszorpcióval • 96 -100 % Et. OH – Üzemanyag kiegészítőként – Kémiai ipari alapanyagként

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

Bioetanol felhasználás • Élvezeti cikk

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 Et. OH keverhető benzinnel!

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

Fermentációs maradék: szeszmoslék • 1 lit Et. OH + 10 lit maradék – Takarmány kiegészítő – Energia: biogáz

Fermentációs maradék: szeszmoslék • 1 lit Et. OH + 10 lit maradék – Takarmány kiegészítő – Energia: biogáz bio m a gy rá iot b as hőenergia, áram sz a szerves anyag en erg ia megújuló a i erg en fenntartható

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

Bioetanol gazdaságosság

Biodízel • Alternatív üzemanyag dízel motorba • Növényi olajból vagy állati zsírból – lebomlik, környezetbarát, megújuló • Monoalkil észter trigliceridészterből FA Fatty Acid Alcohol Glycerin FA FA FA Biodiesel Vegetable Oil

Biodízel • Rudolf Diesel: – földimogyoró olaj • Ma: – növényi olaj vagy átészterezett – tiszta biodízel (B 100) vagy keverhető dízel olajjal • Meglevő motorokban meglevő elosztóhálózaton

Megújuló, környezetbarát Relatív CO 2 emissziók B 100 = 100% Biodízel B 20 = 20% BD + 80% DO B 100 Elektromos B 20 Etanol 85% Dízel Földgáz Benzin 0 20 40 60 80 100 120 140 160 %

Átészterezés • R 1, R 2, R 3 lehet ugyanolyan vagy különböző zsírsav • Meghatározza a biodízel minőségét triglicerid metanol zsírsav észterek glicerin

Biodízel gyártási folyamat

Biodízel alapanyagok • Repce • Napraforgó • Szója

Biodízel felhasználás

Biodízel melléktermékek • Melléktermékek – Dara, olajpogácsa – Növényi biomassza – Glicerin (Me. OH szennyezett) • Felhasználás – Takarmány – Biomassza • Égetés • Biogáz – Glicerin • Kozmetikai ipar • Vegyipar • Biogáz

Biodízel gazdaságosság • Alapanyag – Növénytermesztési költségek, energia igény – GMO vagy hagyományos nemesítés • Életciklus költségszámítás – Fosszilis felhasználás a gyártás során – Állami támogatás • Közvetlen támogatás • Jövedéki adó – Energia a maradékból • Fosszilis energiahordozót vált ki • Költségcsökkentő

Glicerin • Legegyszerűbb poliol • Vegyipar: kőolajból – Krakkolás – Klórozás – Hidroxilezés – Klórozott melléktermékek

Glicerin gyártás • Biodízel melléktermék

Glicerin gyártás: élesztő • Kénessav (H 2 SO 3) – acetaldehiddel komplexet képez – NADH felszaporodik – Alternatív NADH oxidációs útvonal kell – Gyenge hatásfok • 5 -6 % glicerin • Kevert termékek