materiale lignocelulozice-obtinerea bioetanolului

8/10/2019 materiale lignocelulozice-obtinerea bioetanolului

1/28

Universitatea Babe Bolyai, Facultatea de Chimie i Inginerie Chimic,

Inginerie Biochimic

Materiale lignocelulozice-sursregenerabil de obinere a

bioetanolului

Popinceanu Andreea Lavinia

grupa II, anul III!

Clu" #apoca, $%&'

&


2/28

Cuprins

1.Introducere

2.Consideraii generale-producere

3.Obinerea bioetanolului din materiale lignocelulozice

3.1. Structura chimic i compoziia de baz ale materialelor

lignocelulozice

3.2. Obinerea bioetanolului din materiale lignocelulozice pe cale

biochimic

3.2.1 !retratarea materialelor lignocelulozice

3.2.1.1. !retratarea "izic

3.2.1.2. !retratarea "izico-chimic

3.2.1.3. !retratarea chimic

3.2.1.#. !retratamentul biologic

3.2.2. $ehnologii utilizate la hidroliz

3.2.2.1. %idroliza chimic

3.2.2.2. %idroliza enzimatic

3.2.3. &ermentaia

3.2.3.1. &ermentaia discontinuu cu alimentare

3.2.#. 'istilarea

#.Importana i domenii de utilizare

$


3/28

1.Introducere

Con(orm )* &+-$%%' privind promovarea utili.rii biocarburan/ilor i a altor

carburan/i regenerabili pentru transport, bioetanolul este de(init ca (iind produs din

biomasa i-sau (rac/ia biodegradabil a deeurilor, 0n vederea utili.rii ca biocarburant1

2ste un combustibil ecologic, (ormula chimic (iind aceeai cu cea a alcoolului etilicC$)'3)!1

4aterii prime utili.ate 0n (abricarea bioetanolului sunt5

4aterii amidonoase5 porumb, gr6u, carto(7

4aterii .aharoase5 melas re.ultat de la procesarea s(eclei, a trestiei de

.ahr, sorg .aharos i unele (ructe7

4aterii lignocelulo.ice5 resturi vegetale, deeuri agricole paie de cereale!,

lemn, etc18n produc/ia actual, cele mai utili.ate materii prime pentru ob/inerea bioetanolului sunt

cerealele, 0n special porumbul1 Cea mai important surs de ob/inere a bioetanolului, din

punct de vedere cantitativ, o repre.int 0ns materiile prime lignocelulo.ice1

Bioetanolul este utili.at ca i alternativ la (olosirea combustibililor clasici cum ar (i

ben.ina1 Folosirea bioetanolului implic reali.area unor amestecuri de ben.in i

bioetanol 0n di(erite propor/ii19e e:emplu5 2&% repre.int un amestec de &%; bioetanol

i


4/28

primele decade ale secolului al >I>?lea1 8n &+@% #icolaus A13tto a utili.at etanolul

pentru alimentarea prototipului motorului su, precursorul motoarelor cu aprindere prin

sc6nteie de ast.i1

4arele constructor de automobile )enry Ford a proiectat motorul modelului &


5/28

Produc/ia mondial de

bioetanol pentru

autovehicule este

dominat de Bra.ilia i

UA, ea ating6nd 0n$%%@ nivelul de =$

milioane tone circa '&

milioane litri!, av6nd o

cretere de &'; (a/ de

&


6/28

un produs petrolier de valoare relativ sc.ut i procese chimice (oarte bine stp6nite1

Proiectul demonstrativ al U2B2 Bioethanol (or sustainable transport! urmrete

con(irmarea avanta"elor date de (olosirea bioetanolului i 0ncura"area conversiei

autovehiculelor la bioetanol1 uedia este un pionier 0n domeniu av6nd circa &=1%%%

autovehicule pe amestecuri de bioetanol i $%% sta/ii de distribu/ie la nivelul anului

$%%'!1otodat, transportul public din oraul tocholm este ba.at 0n e:clusivitate pebiocarburan/i1

Asocia/ia 2uropean pentru Bioetanol 2uropean Bioethanol Fuel Association?2BI3!

eviden/ia. importan/a op/iunii pentru lrgirea ba.ei de materii prime regenerabile pentru

ob/inerea bioetanolului prin urmtoarele avanta"e5

a! e:isten/a unei poten/iale ba.e ma"ore de materii prime s(ecla de .ahr, sorg

.aharat, etc1!

b! de.voltarea unei in(rastructuri industriale care a acumulat o e:perien/

necesar trecerii la produc/ia pe scara mare a bioetanolului1

c! Impactul redus al bioetanolului asupra mediului ambient e:ista poten/ial de

reducere a emisiilor de C3$ cu p6n la H%; ! modi(icrile ce trebuie aduse

motoarelor cu ardere intern pentru a (olosi bioetanol sunt minore unele

amestecuri de combustibili petrolieri i etanol nu necesit nici un (el de

modi(icri!, prin urmare motoarele cu ardere sunt mai e(iciente i au o via/

mai lung1

@


7/28

3.Obinerea bioetanolului din material lignocelulozic

Schema fluxului tehnologic pentru obinerea bioetanolului

8n literatura de specialitate apar di(erite rapoarte care descriu utili.area ca materie prim a

diverse deeuri lignocelulo.ice cum ar (i5 paie de ore., coceni de porumb, plante

ierboase, re.iduuri de palmier,etc1 4aterialele lignocelulo.ice ar putea produce p6n la

$ miliarde de litri de bioetanol pe an1 Paiele de ore. repre.int una dintre cele mai

abundente surse de deeuri lignocelulo.ice din lume1

3.1.Structura chimic i componentele de baz ale materialelor lignocelulozice

Compo.i/ia chimic a materialelor lignocelulo.ice este un (actor?cheie in(luen/6nd

e(icien/a produc/iei de biocombustibil 0n timpul proceselor de conversie1 Compo.i/ia

structural i chimic a materiei lignocelulo.ice este variabil, datorit in(luen/ei

(actorilor genetici i de mediu i interac/iunii acestora1Un e:emplu tipic de compo.i/ie

chimic a materialelor lignocelulo.ice este de +; din greutate carbon, @; din greutate

hidrogen i '; din greutate o:igen, materiile anorganice (iind o component minor1

Lignocelulo.icele constau 0n principal 0n celulo., hemicelulo. i lignin7 aceste

componente constituind apro:imativ


8/28

de e:emplu 0n compui e:tractibili i cenu1 tructura de ba. a tuturor elementelor

biomasei lemnoase este (ormat din trei polimeri5

Celulo. C@)&%3'!:

)emicelulo. cum ar (i :ilan C')+3!m

Lignin JC


9/28

Schema bloc de producere a bioetanolului din materiale lignocelulozice

Schema bloc de producere a bioetanolului din biomasa lignocelulozica . Posibilitiile de

integrare reacie-reacie sunt prezentate n interiorul cutiilor umbrite. SSF-zaharificare

i fermentare simultan SSCF-zaharificare simultan i co-fermentare. Principalele

componente sunt! C-celuloz "-hemiceluloz#$-lignin# %-glucoz# P-pentoze # &-

inhibitori 't("-etanol.

2tapele de ba. ale procesului de producere a bioetanolului din materiale lignocelulo.ice

sunt5 pretratament, hidroli., (ermenta/ie i separare-distilare de produse1

3.2.1.!retratarea materialelor lignocelulozice

Ee.isten/a lignocelulo.ei la tratament este una dintre barierele ma"ore pentru produc/ia

economic a bioetanolului1 Abordarea tehnic pentru rigiditate este pretratarea materiei

prime lignocelulo.ice pentru a elimina barierele i a (ace mai accesibil celulo.a pentru

en.imele hidrolitice pentru conversia la gluco.1


10/28

Schema de pretratare a materialelor lignocelulozice

8n ca.ul 0n care pretratarea nu este destul de e(icient, re.iduurile nu sunt uor

hidroli.abile de en.ima celula. i dac aceasta este mai sever, re.ultatul (iind produc/ia

de compui to:ici care inhib metabolismul microbian1

Pretratarea a (ost privit ca una dintre cele mai scumpe etape de prelucrare a conversiei

biomasei la .ahrul (ermentescibil1 2:ist un enorm poten/ial de reducere a costurilor de

pretratare a procesului prin abordri ample de cercetare i de.voltare1 Pretratarea

biomasei lignocelulo.ice 0n mod rentabil este o provocare ma"or pentru cercetarea i

de.voltarea tehnologiei bioetanolului1

3.2.1.1.!retratarea "izic

a( pul)erizarea mecanic

4aterialele lignocelulo.ice pot (i mrun/ite printr?o combina/ie de spargere, mcinare i

(re.are, pentru a reduce cristalinitatea celulo.ei1 Cerin/ele de alimentare depind de

pulveri.area mecanic, de mrimea (inal a particulelor i caracteristicile biomasei1

b( piroliza

Piroli.a a (ost deasemenea utili.at pentru pretratarea materialelor lignocelulo.ice,

deoarece biomasa poate (i utili.at ca substrat pentru o piroli. rapid, pentru conversia

termic de celulo. i hemicelulo. 0n .aharuri (ermentabile cu randamente bune1C6nd

&%


11/28

materialele celulo.ice sunt tratate la temperature mai mari de 'H=M, celulo.a se

descompune rapid pentru a produce produse ga.oase i crbune re.idual1

3.2.1.2.!retratarea "izico-chimic

a( e*plozia de aburi +autohidroliza(2:plo.ia de aburi este cea mai (recvent

utili.at metod de tratare prealabil a materialelor lignocelulo.ice1 2(ectele

e:plo.iei cu abur5&! tratamentul cu e:plo.ie de aburi crete cristali.area celulo.ei i promovea.

cristalinitatea por/iunilor amor(e7

$! hemicelulo.a este uor de hidroli.at de tratamentul cu e:plo.ie de aburi7

=! nu e:ist nici o dovad c e:plo.ia de aburi promovea. deligni(ierea

8n aceast metod biomasa mrun/it este tratat la presiune mare cu abur saturat,

apoi presiunea este redus rapid, ceea ce (ace ca materialul s (ie supus unei

descompuneri e:plo.ive1 2:plo.ia de aburi 0n compara/ie cu alte metode de

pretratament, o(er poten/ial pentru investiga/ii de capital mai mici, un impact

semni(icativ mai mic asupra mediului, e(icien/a energetic, procesul chimic este mai

pu/in periculos i condi/ii complete de recuperare a .ahrului1

b( tratarea cu amoniac a biomasei1 2:plo.ia cu amoniac a (ibrelor AF2>! este

unul dintre procesele alcaline cu pretratare (i.ico?chimic1 8n acest proces,

materialul lignocelulo.ic 0n amestec cu amoniacul este supus unor temperaturi i

presiuni mari, precum i ulterior unei decompresii rapide,similar e:plo.iei cu

abur, care determin o .ahari(icare rapid a materialului lignocelulo.ic1c( !retratarea lichid cu ap cald1 Pregtirea materialelor lignocelulo.ice 0n ap

(ierbinte L)N! este unul dintre procesele de pretratare hidrotermal aplicate

pentru pretratarea materiei lignocelulo.ice cu c6teva decenii 0n urm 0n (osta

industrie a celulo.ei1

3.2.1.3.!retratarea chimic

a( ozonoliza5 3.onoli.a implic (olosirea de ga.e cu o.on pentru a rupe lignina i

hemicelulo.a i pentru a crete biodegradabilitatea celulo.ei1Pretratarea se des(oar de

obicei la temperatura camerei (iind e(icient la 0ndeprtarea ligninei (r (ormarea de

produse to:ice1 ?a demonstrat c prin o.onoli. se distruge


12/28

accesibilitatea en.imelor la celulo. i hemicelulo.1Acest proces utili.ea. temperaturi

i presiuni mai sc.ute 0n compara/ie cu alte tehnologii de pretratare1

Pretratarea alcalin poate (i e(ectuat la condi/ii de mediu, dar timpul de pretratare este

msurat 0n termeni de ore sau .ile, mai degrab dec6t minute sau secunde1 Indi(erent de

avanta"e,aceast metod pre.int di(icult/i din punct de vedere al economiei procesului

de ob/inere al combustibilului1)idro:idul de sodiu, de potasiu, calciu i hidro:idul deamoniu sunt produse chimice adecvate pentru pretratare19intre acestea patru, #a3) a

(ost studiat cel mai mult1

c( !retratamentul acid5 Pretratamentul acid are scopul de a reali.a randamente

ridicate de .aharuri din materiale lignocelulo.ice1Acest pretratament acid implic

utili.area de aci.i sul(uric, a.otic, clorhidric sau implic eliminarea componentelor

hemicelulo.ice i e:pune celulo.a pentru digestia en.imatic1 2l poate (unc/iona (ie sub o

concentra/ie sc.ut de acid i temperaturi ridicate pretratamentul cu acid diluat! sau la

temperaturi sc.ute i concentra/ie ridicat de acid preatratamentul cu acid concentrat!1

)idroli.a cu acid diluat a (ost de.voltat cu succes pentru pretratarea materialelor

lignocelulo.ice1Pretratamentul cu acid diluat (unc/ionea. destul de bine pentru materii

prime agricole, cum ar (i coceni de porumb i paie de ore. i gr6u18n timp ce metodele

pretratrii cu acid diluat sunt cunoscute pentru 0mbunt/irea hidroli.ei en.imatice, costul

acestora este relativ (oarte mare 0n compara/ie cu pretratrile (i.ico?chimice1

3.2.1.#.!retratamentul biologic

Pretratarea biologic implic microorganisme, cum ar (i ciuperci de putregai albe i marosunt cele mai e(iciente pentru pretratarea biologic a materiei lignocelulo.ice1Avanta"ele

acestui tip de pretratament includ cerin/e reduse de energie i condi/ii uoare de mediu1

Cu toate acestea, rata de hidroli. 0n procesul de pretratare biologic este (oarte sc.ut1

3.2.2. $ehnologii utilizate la hidroliz

Polimerii glucidici din materialele lignocelulo.ice necesitO pentru a (i trans(orma/i 0n

.aharuri simple, 0naintea procesului de (ermenta/ie, aplicarea unui proces numit hidroli.O1

Eecent au (ost descrise diverse metode pentru hidroli.a materialelor lignocelulo.ice1

4etodele aplicate cel mai (recvent pot (i clasi(icate 0n douO grupe 5 hidroli.a chimicO cu

acid diluat i concentrat! i hidroli.a en.imaticO1 2:istO c6teva alte metode de hidroli.O 0n

care sunt utili.ate procedee neconven/ionale1 9e e:emplu, lignocelulo.a poate (i

hidroli.atO prin iradierea cu radia/ii gamma sau iradierea cu electroni accelera/isau

iradierea cu microunde1 Cu toate acestea, aceste procese sunt comercial neimportante1

&$


13/28


14/28

Con*ersia hemicelulozei la xiloz

9egradarea :ilanului duce la opt produse principale5 apO, metanol, acid (ormic,

acid acetic, acid propionic, &?hidro:ipropanonO, &?hidro:i?$?butanonO i (ur(uraldehide1

8n condi/ii de temperaturO i presiune ridicatO :ilo.a este degradatO 0n continuare la

(ur(urol1 8n mod similar, '?hidro:imetil?(ur(urolul )4F! este (ormat din degradarea

he:o.elor1 Celulo.a este hidroli.atO la gluco.O, urmOtoarea reac/ie este propusO pentru

hidroli.a celulo.ei5

%lucoza%lucanCeluloza

&


15/28

Con*ersia celulozei la glucoza

3.2.2.1%idroliza chimic

%idroliza acid

!rocedeul In)enta /0

Acest procedeu (oloseste acid sulfuric diluatla concentra/ia de %,@; 0n greutate ,

materialul lignocelulo.ic (iind mrun/it1 )idroli.a se (ace 0ntr?un reactor &! care lucrea.

sub presiune de &%%Pa i la temperatura de &%?&+%C1e hidroli.ea. at6t hemicelulo.a

c6t i celulo.a din paie lemnoase, produsele 0n (unctie de degradare (iind :ilo.a si

gluco.a1 olu/ia acid con/in6nd glucidele (ermentescibile, este adus 0n colectorul

rcitor $! , de unde ies de la partea superioar vaporii de (ur(ural care sunt condensa/i

0ntr?un rcitor =! , iar pe la partea in(erioar iese solu/ia glucidic ce se neutrali.ea. 0n

vasul cu agitator !, unde se aduce carbonat de calciu1 olu/ia neutrali.at trece 0n (iltrul'!, unde se separ de sul(atul de calciu (ormat , iar solu/ia este trimis la un rcitor Q

(lash @!, de unde iarai se separ (ur(ural care se condensea. 0ntr?un rcitor =!, lichidul

(iind trimis 0n instala/ia de (ermentare?distilare?recti(icare 0n coloana a.eotropic ,

ob/in6ndu?se alcool carbonat1

&'


16/28

Schema de principiu a instalaiei de funcionare dup+ Procedeul &n*enta ,%

!rocedeul C International S/

Folosete hidroli.a cu acid sul(uric diluat 0n $ trepte5

?o treapt 0n care se hidroli.ea. hemicelulo.ele, ob/in6ndu?se o solu/ie acid con/in6nd

0n principal :ilo.

?o treapt 0n care se hidroli.ea. celulo.a, ob/in6ndu?se o solu/ie acid care con/ine 0n

principal gluco.a1

8n ambele etape se lucrea. la temperaturi 0nalte19upa neutrali.area hidroli.atelor i

(iltrarea acestora, se reali.ea. (ermentarea cu 21coli modi(icat genetic cu gena de la

Rymomonas!14icroorganismul ob/inut prin recombinare genetic este capabil s

&@


17/28

(ermente.e at6t gluco.a c6t i pento.a cu o e(icacitate de


18/28

Schia de principiu a instalaiei de funcionare Procedeul ,renol S/,0

3.2.2.2.%idroliza enzimatic

)idroli.a acidO are un de.avanta" ma"or 0n ca.ul 0n care .aharurile sunt convertite prin

degradare 0n produse de tip gudroane1 AceastO degradare poate (i prevenitO prin utili.area

unor en.ime care (avori.ea. selectiv conversia celulo.ei la gluco.O &%%;1 Atunci c6nd

hidroli.a este catali.atO de en.ime, procesul este cunoscut ca hidroli.O en.imaticO1

)idroli.a en.imaticO a materialelor lignocelulo.ice este un proces (oarte lent , deoarece

procesul de hidroli.O a celulo.ei este 0mpiedicat de structura parametrilor substratului ,

cum ar (i lignina i con/inutul de hemicelulo.O , supra(a/a i cristalinitatea celulo.ei1

Costul acestui proces este scO.ut 0n compara/ie cu hidroli.a acidO, deoarece este e(ectuat,

&+


19/28

de obicei 0n condi/ii uoare p) 1+! i temperatura =&+?=$=M! i nu pre.intO probleme

legate de coro.iune1 )idroli.a en.imaticO are 0n general randamente ridicate H'?+';! i

0mbunOtO/iri sunt 0ncO proiectate +'?


20/28

negli"abil la concentra/ii 0n etanol mai mici de $%g-l, dar pentru ma"oritatea tulpinelor,

producerea de etanol si creterea celular se opresc complet la apro:imativ &&% g etanol-l1

Inhibi/ia prin etanol este corelat direct cu inhibarea i denaturarea en.imelor glicolitice

importante, precum i cu modi(icarea membranei celulare1

2(ectul o:igenului

2ste important evitarea unui metabolism aerob 0n propor/ie mare, deoarece se utili.ea.substratul .aharat (ara producere de alcool1Cantit/i mici de o:igen pot stimula mai bine

(ermenta/ia13:igenul este necesar 0n creterea dro"diilor pentru biosinte.a aci.ilor grai

polinesatura/i i a lipidelor necesare 0n mitocondrii i 0n membrane plasmatice1

2(ectul p)?ului

Site.a de (ermenta/ie este sensibil la p), dar ma"oritatea dro"diilor de distilerie pre.int

un p) optim 0ntre si @1 4a"oritatea dro"diilor pot tolera e:punerea la solu/ii acide la

p)T$ (r distrugerea lor1

2(ectul temperaturii

oleran/a temperaturii 0nalte este o caracteristic dorit pentru selectarea dro"diilor,

ma"oritatea av6nd o temperatur optim de cretere de =%111='1 emperatura optim de

(ermentare la concentra/ii mici de alcool este adesea ceva mai mare, pana la =+C, dar

toleran/a la alcool este 0mbunt/it la temperaturi reduse1

#ecesarul de nutrien/i adi/ionali

#utrien/ii sunt (olosi/i pentru creterea i men/inerea activit/ii celulare1Pentru

preparatele din material lignocelulo.ic sunt neutrali.ate cu lapte de var i suplimentate cu

hidro:id de amoniu sau uree 0n propor/ie de %,%&?%,%@ g-&%%l plamada1

Inhibi/ia prin compui secundari

Cresterea dro"diei si producerea etanolului pot (i inhibate de ctre subproduii de

(ermenta/ie sau de ctre componen/ii nemetaboli.a/i din plmada de alimentare1Aceta/ii

i lacta/ii sunt cei mai importan/i subprodui de (ermenta/ie care au e(ect inhibitor1 Leiile

sul(itice pot con/ine cantit/i mari de acid sul(uros i de (ur(ural1

3.2.3.1.&ermentarea discontinu cu alimentare

!rocedeul &5'-/$C%

2a poate (i considerat ca o combinare a acoperirii pe sar"e cu cea continu, este un

procedeu (oarte (recvent utili.at 0n industria etanolului1 8n acest procedeu, solu/ia de

alimentare, care con/ine substratul (ermentescibil, cultura de dro"die, minerale, i

$%


21/28

vitaminele necesare, este alimentat la intervale constante, 0n timp ce e(luentul este

ndeprtat discontinuu din bioreactor1

Avanta"ul principal al sistemului de (ermentare discontinu cu alimentare este acela c

sunt prevenite inhibi/ia prin substrat sau represia catabolic prin alimentare intermitent a

substratului1 9aca substratul are un e(ect inhibitor, alimentarea intermitent a acestuia

0mbunt/ete productitatea (ermentrii prin men/inerea unei concentra/ii mici desubstrat1

Pornirea (ermentrii discontinue cu alimentare este similar cu pornirea (ermentrii pe

sar"e1 Ulterior substratul este alimentat 0n bioreactor 0ntr?o manier speci(icat, dupa ce

substratul limitat pentru cretere, care a e:istat la 0nceputul procesului, 0n general sursa de

carbon, a (ost consumat1 Concentra/ia substratului trebuie men/inut constant 0n

bioreactor 0n timp ce se (ace alimentarea1 8n acest mod, inhibi/ia prin substrat poate (i

men/inut la un nivel minim prin adugarea de substrat cu aceeai rat cu care el este

consumat1 Alimentarea poate (i controlat prin msura concentra/iei substratului1C6nd

aceasta nu poate (i masurat direct, rata de consum a substratului poate (i calculat din

al/i parametri msurabili, ca de e:emplu vite.a de producere a dio:idului de carbon1

Procesul continu p6n c6nd un alt nutrient devine limitativ i sau se atinge concentra/ia

inhibitorie a produsului1

Avanta"ele procesului constau 0n5

?ob/inerea unui randament mai mare 0n etanol, deoarece este posibil un timp de cultivare

bine stabilit, bioreactorul oper6nd 0n sistem discontinuu at6ta timp c6t este necesarcreterea dro"diilor1

? nivel ridicat de (le:ibilitate1

3.2.#.'istilarea

9istilarea se de(inete ca (iind opera/ia unitar de trans(er termic i de mas care au drept

scop separarea componen/ilor unui sistem multicomponent lichid pe ba.a di(eren/elor

dintre temperaturile de (ierbere ale constituen/ilor1Aceste di(eren/e de temperatur au

drept consecin/ presiuni de vapori di(erite speci(ice (iecrui constituent18n timpul

(ermenta/iei alcoolice se (ormea. ca produse principale alcoolul etilc i dio:idul de

carbon, iar ca produse secundare alcooli superiori, aci.i organici, eter, aldehide, i al/i

compui organici19easemenea plmada (ermentat mai con/ine dro"dii i eventual

microorganisme de contaminare1Concentra/ia alcoolic varia. 0ntre @ si &$ ;1

$&


22/28

9istilarea se reali.ea. prin 0ncl.irea p6n la (ierberea biomasei (ermentate 0n instala/ii

speciale, prin care alcoolul etilic i al/i componen/i volatili trec 0n (a.a de vapori i sunt

apoi condensa/i prin rcire cu apa1

Pentru a se 0n/elege mai bine procesul de separare a alcoolului din plmada prin distilare

se poate asimila plmada (ermentat cu un amestec binar miscibil (ormat din alcool etilic

i ap, av6nd o concentra/ie alcoolic egal cu a biomasei (ermentate1epararea alcoolului etilic se ba.ea. pe di(eren/a de volatilitate dintre aceasta i apa1

Alcoolul etilic este mai volatil dec6t apa, av6nd o temperatura de (ierbere de H+,=< C, 0n

timp ce temperatura de (ierbere a apei este de &%% C, la presiunea atmos(eric1

Pentru a ob/ine un produs cu un con/inut ridicat 0n alcool sunt necesare distilri repetate

i odat cu creterea con/inutului 0n alcool al lichidului supus distilrii se reali.ea. o

concentra/ie din ce 0n ce mai redus p6n 0n momentul 0n care se a"unge la aa numitul

punct azeotropic1 Pentru amestecul de alcool etilic i apa acest punct corespunde unei

concentra/ii de


23/28

SCHEMA BLOC

Plamada fermentata

$=

Biomasalignocelulozica

De ozitare

Pretrataremacinare!

Hidroliza acida

"ermentare

Apa

Plamada dedro#die

"aza II deinmultirea in

sectia deculture pure

"aza I dela$orator

Enzime

Biomasa epuizata

Distilare

Bioetanol

CO%

&ectificare

Separare

/lcool

'eshidratare


24/28

Sc'ema instala(iei de o$(inere a etanolului din material lignocelulozic

SCQ Schimb+tor de c+ldur+

& 1 2laz

P - Produs

MP1 3aterie prim+

A&1 ,p+ rezidual+

AS1 ,p+ de sp+lare

)- 4ransportor elicoidal

%- C5ntar

*- 3oar+

+1 Fierb+tor

,- 6aharificator

-1 7eactor

.- Coloan+ de distilare

/- Coloan+ de rafinare

0- 7ezer*or C(8

)1-7ezer*or enzime fluidificare

))- 7ezer*or enzime zaharificare

)%- 7ezer*or pl+mad+ dro9die

$


25/28

#.Importan i domenii de utilizare

Folosirea bioetanolului 0n amestec cu ben.ina 0n motoarele cu ardere intern are o serie

de consecin/e1

6educerea smogului

e reali.ea. prin5

?scderea emisiei de dio:id de carbon cu +?=% ; 0n ca.ul (olosirii a &%; etanol 0n

ben.in,etanolul adugat 0n ben.ina prin con/inutul su 0n o:igen (ace mai e(icient

combustia, reducerea emisiilor to:ice sul(, ole(ine, componen/i aromatici cum ar (i

ben.en,toluen etc! cu '?&' ; (r a in(luen/a per(orman/a carburantului

?reducerea stratului de o.on de la un nivel in(erior (a/ de cel de mare 0nl/ime1

tratul in(erior de o.on se (ormea. atunci c6nd o:i.ii de a.ot i compuii organici

volatili se combin 0n pre.en/a luminii1

3:i.ii de a.ot se (ormea. la temperaturi ridicate de ardere a combustibilului 0n

motoarele cu ardere intern,dar re.ult i 0n emisiile u.inelor care (olosesc combustibili

(osili1

Formarea statului in(erior de o.on este mai mare vara c6nd masele de aer stacnate permit

concentrarea o.onului 0n anumite arii mai "oase1 3.onul este poluant iritant (oarte

puternic pentru nas, g6t produc6nd di(icult/i 0n respira/ie1 3.onul din stratul in(eriormrete susceptibilitatea asmaticilor la alergii obinuite1

Eeducerea gradului de poluare se reali.ea. prin incinerarea controlat a deeurilor

agricole,0n condi/iile 0n care acestea sunt (olosite pentru produc/ia de biocarburanti,deci

nu mai sunt supuse arderii 0n c6mp 0n care ca. se produc di(erite substan/e to:ice, 0n plus

solurile pe care ard deeurile agricole devin mai pu/in productive1

2tanolul pre.int bune propriet/i pentru a putea (i utili.at drept combustibil 0n

motoare cu aprindere cu sc6nteie deoarece are o ci(r octanic ridicat, iar pre.en/a

o:igenului determin caracteristici de ardere di(erite de ale ben.inei5 temperatura (lacrei

mai mic, caldura de ardere mai sc.uta , necesit un volum de aer de ardere mai mic i

caracteristici di(erite ale emisiilor de ga.e 1

9atorit acestor aspecte creterea continu a procentului de bioetanol 0n ben.in alterea.

propriet/ile blendelor i are un impact negativ asupra operabilit/ii vehiculului1

$'


26/28

2tanolul este mai pu/in volatil 0n compara/ie cu ben.ina i (ormea. a.eotro(i cu

acesta de regula la concentra/ii mici determin6nd creterea presiunii de vapori a ben.inei

cu implica/ii 0n operarea vehiculului i volatilitatea speci(ic a amestecului re.ultat1

9atorit di(eren/ei de polaritate dintre etanol i ben.in blendele ob/inute sunt

instabile1 Pre.en/a apei sau temperaturile sc.ute pot determina separarea blendei 0n dou

(a.e5 ?una bogat 0n etanol,?una bogat 0n hidrocarburi,

amestecul separat determin6nd o (unc/ionare necorespun.toare a motorului , motiv

pentru care se impune utili.area unui etanol anhidru de minim


27/28

Utili.area bioetanolului 0n ben.in 0ntr?un procent de '?&% ; nu necesit

modi(icri ale motoarelor autovehiculelor1 Adaptarea corespun.toare a motorului

este necesar numai pentru combustibilul 2 +' +'; bioetanol si &' ; ben.in! i

2 &%%1

2ste amestecat i distribuit la sta/iile de ben.in cu mi"loace clasice utili.ate

pentru produse petroliere1 2l se ob/ine din resurse interne i ast(el reduce dependen/a de import de /i/ei,

particip6nd ast(el la independen/a energetic a /rii1

Utili.area bioetanolului 0ncura"ea. economia rural1

Bioetanolul promovea. biotehnologiile1

2l se poate utili.a i la ob/inerea 4B21

Bioetanolul nu poate (i utili.at 0n avia/ie,brci cu motor i nave maritime18n

consecin/ 0n condi/ii aviatice i maritime blenderele etanol?ben.in trebuie evitate1Alcoolul cu


28/28

Pretreatment o( Lignocellulosic Nastes to Improve 2thanol and Biogas

Production5 A Eevie7 4ohammad 1 aher.adeh &,V and Meihosro Marimi &, $

&?chool o( 2ngineering, University o( BorWs, '%&

materiale lignocelulozice-obtinerea bioetanolului

Documents

Transcript of materiale lignocelulozice-obtinerea bioetanolului