LIGNOCELLULÓZ TARTALMÚ HULLADÉKOKBÓL TÖRTÉNŐ BIOETANOL ELŐÁLLÍTÁS
INTENZIFIKÁLÁSA
TERMIKUS ELŐKEZELÉSEKKEL
Lemmer Balázs , III.évf. Biomérnök (BSc) hallgató
Konzulensek:
Prof. Dr. Hodúr Cecilia egyetemi tanár
Beszédes Sándor tanársegéd
Bioetanol termelés potenciális alapanyagai
• Cukor
• Keményítő
• Cellulóz
– Föld éves biomassza termelésének közel fele – Sok magas cellulóz tartalmú (élelmiszer)ipari
melléktermék
Emberi és állati táplálék
Drága
Cellulóz alapú etanolfermentáció fő lépései
Cellulóz fiziko-kémiai
előkezelés Cellulóztartalmú
melléktermékek
Cellulóz enzimes előkezelés
Etanol előállítás
Etanol
finomítás
Anyag és módszerek
• Alapanyag
– Cukorrépaszelet extrahálás utáni szárított majd aprított maradványa
• Különböző szemcseméret: X=0,31; 0,52; 0,71; 0,9 és 1,1 mm
• Előkezelések
– pH: 2; 4; 6; 8; 10; 12
– Különböző időtartam : MW 2-30 perc
– Hagyományos és mikrohullámú hőközlés
MW: 250 és 500 W folyamatos sugárzás
• Enzimes hidrolízis
– Kevertetett fermentorban – 40°C-on és 5,5 pH-n
– Enzimek:
• celluláz (Trichoderma reesei-Sigma) 500 m L/10g sza.
• cellobiáz (Aspergillus niger -Sigma) 500 m L/10g sza.
– Glükózkoncentráció mérése: DNSA reagenssel
• Etanol fermentáció
– Infors Minifors fermentorban
– HEFIX 100 Saccharomyces cerevisiae élesztő
– 35°C-on; 4,5 pH-n
Eredmények
0.05 0.09 0.13 0.17 0.21 0.25
0 1 2 3 4 5 6 7
Idő [nap]
Glükóz [g/g sza.]
pH2 pH4 pH6
pH8 pH10 pH12
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
pH2 pH4 pH6 pH8 pH10 pH12
Glükóz [g/ g sza.]
30 min. 60 min.
250W
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
0 1 2 3 4 5 6 7
Idő [nap]
Glükóz [g/g sza.]
4 min 6 min 8 min
10 min 20 min Kont.
500W
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
0 1 2 3 4 5 6 7
Idő [nap]
Glükóz [g/g sza.]
2 min 3 min 4 min 8 min
10 min 5 min Kont.
Hagyományos hőkezelés
Mikrohullámú kezelések
Besugárzott energia és sugárzási teljesítmény hatása
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
Kont. CH 60 min.
60 90 120 150 300
Glükóz [g/g sza.]
Sugárzott energia [kJ]
250W 500W
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
Glükóz [g/g sza.]
300kJ-250W 300kJ-500W 60kJ-250W 60kJ-500W 150kJ-250W 150kJ-500W
A pH és szemcseméret hatása
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
CH 60m CH 60m pH12 MW250 6m MW500 3m MW500 4m pH12
Glükóz [g/g sza.]
0.31mm 0.52mm 0.71mm 0.9mm 1.1mm 500W
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45
pH2 pH4 pH6 pH10 pH12
Glükóz [g/g sza.]
2min 3min 5min 10min
Etanolkihozatal mértéke
0 5 10 15 20 25 30 35
Kont. 60min
CHpH2 pH12
J-500W J-250W
pH12 pH12
pH2 pH2
pH12 pH12
Etanolkitermelés elméleti maximumhoz vizsonyítva [%]
SHF SSF
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50
Kont.
CH 60m in
CHpH2 CHpH12
300kJ-500W 300kJ-250W
150kJ-500W pH12
150kJ-250W pH12
300kJ-500W pH2
300kJ-250W pH2
300kJ-500W pH12
300kJ-250W pH12
Összes cukorkitermelés [g/g sza.]
SSF SHF
Összefoglalás
• A mikrohullámú kezelés hatékonyabb, mint a hagyományos hőkezelés
– Lignocellulóz struktúra jobban bomlik
– DE(!) az etanolfermentációt inhibiáló anyagok jöhetnek létre
• Legjobb glükóz és etanolkitermelés pH12-n
• Nagy MW telejesítmények esetében
szemcseméret kevésbé meghatározó
KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET !
A munkát a TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KONV-2010-0005 „Kutatóegyetemi Kiválósági Központ létrehozása a Szegedi Tudományegyetemen” és a
TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0012 „Az SZTE Kutatóegyetemi Kiválósági Központ tudásbázisának kiszélesítése és hosszú távú szakmai fenntarthatóságának
megalapozása a kiváló tudományos utánpótlás biztosításával”
című projektek támogatták
