Biotechnol ógia Bioetanol Biod ízel Glicerin

Élesztő anyagcsere

• Cukor • Keményítő • Cellulóz Alapanyagok

• Cukor • Keményítő • Cellulóz Alapanyagok

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

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

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

Bioetanol folyamatábra cellulózra Biomassza termelés Cellulóz fiziko kémiai előkezelés Pentóz fermentáció Glükóz fermentáció Etanol tisztítás Etanol kinyerés Cellulóz enzimes előkezelés Enzim gyártás: exo-, endo glükanázok, glükozidáz, xilanáz 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 % EtOH tartalmú fermentációs termék • termékgátlás • biomassza

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

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

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

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 EtOH 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 EtOH + 10 lit maradék – Takarmány kiegészítő – Energia: biogáz

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

hőenergia, áram szerves anyag megújuló 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

Biod ízel • Alternatív üzemanyag dízel motorba • Növényi olajból vagy állati zsírból – lebomlik, környezetbarát, megújuló • Monoalkil észter trigliceridészterből FA Fatty Acid Alcohol Glycerin FA FA FA

Vegetable Oil Biodiesel

Biod ízel • Rudolf Diesel: – földimogyoró olaj • Ma: – növényi olaj vagy átészterezett – tiszta biodízel (B100) vagy keverhető dízel olajjal • Meglevő motorokban meglevő elosztóhálózaton

B100 Elektromos B20 Etanol 85% D ízel Földgáz Benzin Megújuló, környezetbarát Relatív CO 2 emissziók

B100 = 100% Bio dízel B20 = 20% BD + 80% DO

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 TERMESZTÉS REPCEMAG NÖVÉNYOLAJ GYÁRTÁS SAJTOLÁS D A R A NÖVÉNYOLAJ (SVO) GL ICE RIN ÁT/ÉSZTEREZÉS

BIODÍZEL KOMPONENS GÁZOLAJ KEVERÉS

TAKARMÁNYOZÁS

Biodízel alapanyagok • Repce • Napraforgó • Szója

Biodízel felhasználás

Biodízel melléktermékek • Melléktermékek – Dara, olajpogácsa – Növényi biomassza – Glicerin (MeOH 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

Glicerin gyártás: Dunaliella •

Dunaliella tertiolecta

– Sótűrő alga (0,1-5M NaCl) – pl. Holt tengerben • Ozmoreguláció glycerol

Glicerin gyártás: Dunaliella •

Dunaliella tertiolecta

– Sótűrő alga (0,1-5M NaCl) – pl. Holt tengerben • Ozmoreguláció

Glicerin gyártás: Dunaliella

Glicerin gyártási folyamat

Glicerin gyártás: kinyerés • Forráspont magas – Vákuum desztilláció – Oldószer extrakció – Spray drying • Alacsony hatásfok – Nagy veszteségek

Glicerin gyártás: melléktermék • β-karotin – Antioxidáns – Tumor prevenció • Más források – Sárgarépa, lazac – Rákok (krill)

Holt tengeri iszap • Bőrtisztító • Ránctalanító • Fiatalító • Hajnövesztő • Idegnyugtató • Izomlazító