Biotechnologie w aspekcie biopaliw Prof Rymowicz

Biotechnologie w aspekcie biopaliw
- wykorzystanie frakcji glicerynowej
do produkcji drożdży paszowych i
kwasów organicznych
Prof. dr hab. Waldemar Rymowicz
Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności
Akademia Rolnicza we Wrocławiu
Internet – portal „biodiesel”
• autor: zbyszek
data: nie maj 21, 2006 12:56:04
• frakcja glicerynowa sprzedam
• posiadam 80 ton frakcji glicerynowej do sprzedania
autor: zdzich
data: pon maj 22, 2006 04:49:04
• frakcję glicerynową sprzedam
• 30 000 ton estru – 9 000 ton frakcji glicerynowej
• 1 tona rzepaku – 30 - 40 kg gliceryny
• Śruta poekstrakcyjna + gliceryna – może pokryć
30-45% koszt zakupu rzepaku
Grupy kapitałowe realizujące lub planujące inwestycje biopaliwowe:
• (Brasco-Wratislavia, Skotan, Elstar Oil, Zakłady Azotowe Puławy,
J & Energy, Lotos Czechowice, ZPT Olvit Gdańsk, Polskie Młyny SA,
RN Jedlicze S.A., czy firma Womarex),
• kilkudziesięciu mniejszych inwestorów lokalnych wyraża również chęć podjęcia
produkcji biodiesla.
• W sumie, w ramach przygotowywanych przedsięwzięć przewiduje się
wyprodukowanie ponad 1 mln ton biodiesla rocznie.
• Krajowe zdolności produkcyjne biodiesla do roku 2010
powinny wynosić zgodnie z dyrektywą 2003/30/EC około 400 tyś. t/rok.
To generuje około 40 tys. ton gliceryny (ubocznej)- odpadowej
Zgodnie z nową ustawą do ON będzie można dodawać do 20% estrów,
a w dalszej perspektywie nawet do 30%
Frakcja glicerynowa
Wydział Chemii Uniwersytet Wrocławski instalacja pilotowa produkcji estrów etylowych wyższych
kwasów tłuszczowych (biodiesla) z oleju rzepakowego
Skład:
Czysta gliceryna 40-50%,
Wolne kwasy tłuszczowe 40- 60%,
Mydła potasowe,
Zemulgowany ester etylowy 3- 4%,
Lecytyna i inne emulgatory,
Białka, peptydy, barwniki rozpuszczalne i
witaminy.
FRAKCJA
GLICERYNOWA
=
kwasy
tłuszczowe
estry
etylowe
+
+
glicerol
odpadowy
RACHUNEK EKONOMICZNY (na jeden cykl) – firma
Chemifarm – Nowa Cerekwia
Komponenty:
Olej roślinny
1000 L
Metanol
140 L (2.20 zł/L)
Katalizator (KOH)
22 kg (2,50 zł/kg)
Energia elektryczna
Bioester
Gliceryna
1450 zł
308 zł
55 zł
ok.12 zł
Produkty:
850 L –koszt wyprodukowania 1L = 2.08 zł
290 kg –cena skupu na rynku 0.20 zł/kg
Gliceryna surowa
< 0.9 zł/kg – inne źródła
Produkcja drożdży paszowych
FRAKCJA
GLICERYNOWA
=
kwasy
tłuszczowe
estry
etylowe
+
+
glicerol
odpadowy
Frakcja glicerynowa
C. utilis
25
[g/l]
20
15
Biomasa
10
Glicerol
Kwasy
tłuszczowe
5
0
0
2
4
6
Czas hodowli [h]
8
10
Frakcja glicerynowa
B
g/L
Y.lipolytica 8661 UV'1
30
25
20
x
15
substrat
tłuszczowy
glicerol
10
5
0
0
5
Czas hodowli [h]
10
15
Charakterystyka procesu produkcji drożdży paszowych
ILOŚĆ
BIOMASY
[g/L]
Yc
[%]
Qx
[g/Lh]
BIAŁKO
[%]
Frakcja glicerynowa
C. utilis
Y. lipolytica UV
Kultura skojarzona
21,3
24,3
26,2
57
74
79
1,90
2,21
2,38
26,17
36,03
28,93
Glicerol:
C. tropicalis
C. robusta
C. utilis
Y.lipolytica 8661 UV
7,90
14,20
5,60
30,40
10,6
29,8
11,0
87,0
0,46
1,00
0,34
2,58
33,40
32,06
23,73
28,48
Kwasy tłuszczowe:
C. tropicalis
C. robusta
C. utilis
Y.lipolytica 8661
12,50
23,00
22,70
21,14
35,0
66,0
71,0
68,0
1,35
0,92
0,89
1,39
32,26
32,65
30,30
24,46
Estry etylowe:
C. tropicalis
C. robusta
C. utilis
Y.lipolytica 8661 UV
25,90
24,30
26,70
18,20
62,0
70,0
75,0
54,2
1,87
2,03
0,94
1,84
29,18
25,54
26,47
30,46
HODOWLA
Substrat
X
[g/L]
QX
[g/Lh]
YX
[g/g]
Białko
[%]
Y. lipolytica A-101
Gliceryna surowa
27.1
3.6
0.93
46.1
Kwasy tłuszczowe
29.2
2.7
1.20
42.7
Frakcja glicerynowa
22.7
2.1
0.89
49.5
Y. lipolytica Z
Gliceryna surowa
16.5
1.5
0.85
35.0
Kwasy tłuszczowe
17.6
1.6
0.8
35.7
Frakcja glicerynowa
17.2
1.6
0.6
32.2
0.96
37.0
Y. lipolytica 8661 UV’1
Frakcja glicerynowa
26.8
2.7
Profil aminokwasowy białka drożdży [g/100 g białka] uzyskanych w
hodowli z kwasami tłuszczowymi
Aminokwas
Y.lipolytica A-101
WHO/FAO
references
Lizyna
9,0
4,2
Leucyna
7,4
4,8
Izoleucyna
3,7
4,2
Walina
4,9
4,2
Metionina + Cysteina
3,5
4,2
Tryptofan
1,5
1,0
Treonina
5,1
2,8
Fenyloalaniana
11,7
5,6
Skład kwasów tłuszczowych w tłuszczu
wewnątrzkomórkowym drożdży Y. lipolytica
wyprodukowanych na kwasach tłuszczowych
Kwasy tłuszczowe
[%]
16:0
3,5
16:1
3,4
18:1 C9
51,5
18:1 C11
1,6
18:2
27,2
18:3
9,6
Produkcja kwasu cytrynowego
Badania w ramach grantu 2P06T 044 33
”Odpadowy glicerol z produkcji biopaliw jako substrat do
biosyntezy kwasu cytrynowego przez drożdże Yarrowia lipolytica.”
Finansowany w latach 2006-2009
SODIUM CITRATE PRODUCTION
Yarrowia lipolytica
Aspergillus niger
Fermentation
Biomass separation
Bleaching
Titration
Evaporation - Concentrate of sodium
citrate
Crystallization
Filtration
Drying
Technical grade sodium citrate
Molasses treatment
Fermentation
Biomass separation
Treatment with lime
Separation and washing of calcium
citrate
Treatment with H2SO4
Gypsum filtration
Bleaching
Titration
Evaporation
Crystallization
Filtration
Drying
Technical grade sodium citrate
Skrining szczepów Y. lipolytica do
biosyntezy kwasu cytrynowego z glicerolu
technicznego (GT) i odpadowego (GO)
ATCC 20324
GT
GO
ATCC 20460
ATCC 8661
CCY-29-26-40
CA
ICA
GT
GO
GT
GO
GT
GO
CCY-29-26-41
A-101
1.22
GT
GO
GT
GO
GT
GO
1.31
GT
GO
K-1
GT
GO
AWG-7
GT
GO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
[g x dm
-3
]
Charakterystyka procesu biosyntezy kwasu cytrynowego z
glicerolu przez szczepy Y. lipolytica
Szczep
Y. lipolytica
X
[gdm-3]
CA
[gdm-3]
ICA
[gdm-3]
100 CA/
(CA+ICA)
[%]
QCA
[gdm-3h-1]
YCA
[gg-1]
glicerol techniczny
ATCC 20460
23,0
28,0
10,6
72,5
0,52
0,34
1.31
14,1
59,0
5,6
91,3
1,13
0,54
K1
18,9
44,6
5,2
89,6
0,98
0,40
AWG-7
19,1
40,2
2,2
94,8
0,64
0,38
glicerol odpadowy
ATCC 20460
21,4
55,0
15,5
78,0
1,12
0,50
1.31
13,8
59,3
4,0
93,7
0,90
0,59
K1
21,3
50,0
5,8
89,6
0,85
0,47
AWG-7
21,6
18,4
2,8
86,8
0,88
0,44
Przebieg procesu biosyntezy CA z glicerolu odpadowego przez
drożdże Y. lipolytica 1.31 w hodowli periodycznej zasilanej (200 g/l]
20
dodatek glicerolu
150
15
100
10
50
5
0
0
250
0
50
100
150
200
X, ICA [gdm-3 ]
CA, GLY [gdm-3 ]
200
Czas hodowli [h]
CA- kwas cytrynowy
GLY- glicerol
X- biomasa
ICA- kwas izocytrynowy
Wnioski
• Frakcja glicerynowa może być bez
frakcjonowania wykorzystana do produkcji
drożdży paszowych bogatych w białko i
nienasycone kwasy tłuszczowe,
• Surowa gliceryna jest tanim i cennym
surowcem do wydajnej i efektywnej
biosyntezy kwasu cytrynowego przez
wyselekcjonowane mutanty drożdży
z gatunku Y. lipolytica
Zespół badawczy
Prof. dr hab. Waldemar Rymowicz
Prof. dr hab. Maria Wojtatowicz,
Dr hab. Małgorzata Robak
Dr inż. Piotr Juszczyk,
Dr inż. Anita Rywińska,
Dr inż. Barbara Żarowska,
Dr inż. Izabela Musiał