Materiale Lignocelulozice-sursă Regenerabilă de Obţinere a Bioetanolului

8/10/2019 Materiale Lignocelulozice-surs Regenerabil de Obinere a Bioetanolului

1/15

Materiale lignocelulozice-

surs regenerabil deobinere a bioetanolului

Popinceanu Andreea Lavinia

IB, grupa 2


2/15

Bioetanolul este un combustibil ecologic, formula chimic fiind aceeai cucea a alcoolului etilic (C2H5OH).Bioetanolul este folosit ca o alternativ labenzin,n amestecuri de proporii diferite cu aceasta sau n stare pur(E100).

Folosirea bioetanolului implic realizarea unor amestecuri de benzin ibioetanol n diferite proporii.De exemplu: E10 reprezint un amestec de10% etanol i 90% benzin.Pn n prezent se utilizeaz amestecuri de

85% etanol i15% benzin,combustibil denumit E85. Utilizarea n proporie de 100% a bioetanolului la motoarele cu ardereimplic modificri constructive ale motoarelor respective.Folosireabioetanolului drept combustibil are avantaje nete deoarece este uncombustibil ecologic, iar cantitatea de dioxid de carbon rezultat n urmaarderii e mult mai mic n comparaie cu dioxidul de carbon rezultat dinarderea cumbustibililor fosili.

Etanolul prezintbune proprietipentru a putea fi utilizat drept combustibiln motoare cu aprindere cu scnteie deoarece are o cifroctanicridicat,iar prezena oxigenului determin caracteristici de ardere diferite de alebenzinei: temperatura flacrei mai mic, caldura de ardere mai sczuta ,necesit un volum de aer de ardere mai mic i caracteristici diferite aleemisiilor de gaze .

Ce este bioetanolul?


3/15

bioetanolul se obine din materii prime regenerabile emisia de gaze este mult mai mic comparativ cu emisiile de gaze rezultate la

utilizarea benzinei din petrol (emisia de fum , hidrocarburi);

bioetanolul are o cifra octanic ridicat;

comparativ cu combustibilii fosili bioetanolul este biodegradabil i nu este toxic;

bioetanolul se obine din resurse interne i reduce dependena de import de iei,participnd astfel la independea energetic a rii;

utilizarea bioetanoluluincurajeazeconomia rural;

utilizarea bioetanolului n benzinntr-un procent de 5-10 % nu necesitmodificriale motoarelor autovehiculelor.Adaptarea corespunztoare a motorului estenecesar numai pentru combustibilul E85 (85% bioetanol si 15 % benzin) i E

100.

Totui de ce bioetanol???(avantaje)


4/15

Materii prime utilizate n fabricarea bioetanolului sunt:

-materii amidonoase: porumb, gru, cartof;

-materii zaharoase: melas rezultat de la procesarea sfeclei, a trestiei de zahr,

sorg zaharos i unele fructe;-materii lignocelulozice: resturi vegetale, deeuri agricole (paie de cereale), lemn,

etc.

!Materialele lignocelulozice ar putea producepn la 442 miliarde de litri debioetanol pe an.Paiele de orez reprezint una dintre cele mai abundente surse de deeuri

lignocelulozice din lume.


5/15

Producia de bioetanol


6/15

Schema f luxulu i tehnolo gic p entru ob t inerea bioetanolu lu i :

Obinerea bioetanolului din materialelignocelulozice


7/15

Etapele de baz ale procesului de producere a bioetanolului din materiale

lignocelulozice sunt: 1. pretratament

2. hidroliz

3. fermentaie4.separare/distilare de produse


8/15

Rezistena lignocelulozei la tratament

este una dintre barierele majore pentruproducia economic a bioetanolului.Abordarea tehnic pentru rigiditateaeste pretratarea materiei prime

lignocelulozice pentru a elimina barierele

i a face mai accesibil celuloza pentruenzimele hidrolitice pentru conversia la

glucoz.Pretratarea a fost privit ca una dintrecele mai scumpe etape de prelucrare a

conversiei biomasei la zaharul

fermentabil. Exist un enorm potenial dereducere a costurilor de pretratare a

procesului prin abordari ample decercetare i dezvoltare. Pretratareabiomasei lignocelulozice n mod rentabil

este o provocare major pentrucercetarea i dezvoltarea tehnologieibioetanolului.

1.Pretratarea


9/15

n cazul n care pretratarea nu este destul de eficient, reziduurile nu sunt uorhidrolizabile de enzima celulaz i dac aceasta este mai sever, rezultatul fiindproducia de compui toxici care inhib metabolismul microbian.

a)Pretratarea fizic

b)Pretratarea fizico-chimicc)Pretratarea chimic

Hidroliza cu acid diluat a fost dezvoltat cu succes pentru pretratarea materialelorlignocelulozice.Pretratamentul cu acid diluat funcioneaz destul de bine pentrumaterii prime agricole, cum ar fi coceni de porumb i paie de orez i gru.n timp cemetodele pretratrii cu acid diluat sunt cunoscute pentru mbuntirea hidrolizeienzimatice, costul acestora este relativ foarte mare n comparaie cu pretratrilefizico-chimice.

d)Pretratarea biologic


10/15

Polimerii glucidici din materialele

lignocelulozice necesit pentru a fitransformate n zaharuri simple, naintea

procesului de fermentaie, aplicarea unuiproces numit hidroliz. Recent au fostdescrise diverse metode pentru hidroliza

materialelor lignocelulozice. Metodele

aplicate cel mai frecvent pot fi clasificate

n dou grupe: hidroliza chimic(cuacid diluat i concentrat) i hidrolizaenzimatic.

Hidroliza acid are un dezavantaj majorn cazul n care zaharurile sunt convertite

prin degradare n produse de tip

gudroane. Aceast degradare poate fiprevenit prin utilizarea unor enzime carefavorizeaz selectiv conversia celulozei laglucoz 100%. Atunci cnd hidroliza estecatalizat de enzime, procesul estecunoscut ca hidroliz enzimatic.

Procedeul BC International SUA

Folosete hidroliza cu acid sulfuricdiluat n 2 trepte:

-o treapt n care se hidrolizeazhemicelulozele, obinndu-se o soluieacid coninnd n principal xiloz

-o treapt n care se hidrolizeazceluloza, obinndu-se o soluie acidcare conine n principal glucoza.

n ambele etape se lucreaz latemperaturi nalte.Dupa neutralizarea

hidrolizatelor i filtrarea acestora, serealizeaz fermentarea cu E.colimodificat genetic (cu gena de la

Zymomonas).Microorganismul obinutprin recombinare genetic este capabils fermenteze att glucoza ct ipentoza cu o eficacitate de 90%

2.Tehnologii utilizate la hidroliz


11/15

Schia de principiu a instalaiei de funcionare a Procedeului BC Internat ional SUA


12/15

Fermentaia este procesul central din ntreaga instalaie de obinere a bioetanoluluideoarece ea dicteaz concentraia n zahr a mediului de fermentare, precum iconcentraia de etanol i celule microbiene, impunnd astfel concentraiile i fluxurilemajore pentru ntreaga instalaie.

Factorii care influeneaz fermentaia alcoolic:

Efectul concentraiei n zahr Efectul etanolului

Efectul oxigenului Efectul temperaturii

Efectul pH-ului Necesarul de nutrieni adiionali

4.Distilarea

Distilarea se definete ca fiind operaia unitar de transfer termic i de mas care audrept scop separarea componenilor unui sistem multicomponent lichid pe bazadiferenelor dintre temperaturile de fierbere ale constituenilor.

Distilarea se realizeaz prin nclzirea pn la fierberea biomasei fermentate ninstalaii speciale, prin care alcoolul etilic i ali componeni volatili trec n faza devapori i sunt apoi condensai prin rcire cu apa.

3.Fermentaia


13/15


14/15

SC Schimbtor de cldur

R Blaz

P - Produs

MPMaterie prim

ARAp rezidual ASAp de splare

1- Transportor elicoidal

2- Cntar

3- Moar

4Fierbtor

5- Zaharificator

6Reactor

7- Coloan de distilare

8- Coloan de rafinare

9- Rezervor CO2

10-Rezervor enzime fluidificare 11- Rezervor enzime zaharificare

12- Rezervor plmad drojdie


15/15

1.Bioalcoolul combustibilul viitorului, coordonator Constantin Banu, ed. Agir an 2006

2.Biotechnology and Molecular Biology Review Vol. 6(8), pp. 172-182, November

2011; Bishnu Joshi1* Megh Raj Bhatt1 Dinita Sharma1 Jarina Joshi1 Rajani Malla1

and Lakshmaiah Sreerama2(1-Central Department of Biotechnology, Tribhuvan

University, Kirtipur, Nepal 2-Department of Chemistry, St Cloud State University, St

Cloud, MN 56301, USA)

3.Pretreatment of Lignocellulosic Wastes to Improve Ethanol and Biogas Production:

A Review; Mohammad J. Taherzadeh 1,* and Keikhosro Karimi 1, 2

(1-School of Engineering, University of Bors, 501 90 Bors, Sweden 2- Department

of Chemical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan

4.Hydrolysis of Lignocellulosic Biomass for Bioethanol Production-Parameswaran

Binod*, K.U. Janu, Raveendran Sindhu, Ashok Pandey

5.Bioethanol from Lignocellulosic Biomass- Xin-Qing Zhao, Li-Han Zi, Feng-Wu Bai,Hai-Long Lin, Xiao-Ming Hao,Guo-Jun Yue and Nancy W. Y. Ho; Springer-Verlag

Berlin Heidelberg 2011 Published Online: 3 December 2011

Materiale Lignocelulozice-sursă Regenerabilă de Obţinere a Bioetanolului

Documents

Transcript of Materiale Lignocelulozice-sursă Regenerabilă de Obţinere a Bioetanolului