Βιοχημικές τεχνολογίες μετατροπής

Σχετικά έγγραφα
Βιολογικοί πόροι: Σύσταση, Προκατεργασίες

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.)

6. Διεργασίες παραγωγής αιθανόλης από λιγνινοκυτταρινούχα υλικά

ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

Οργανικά απόβλητα στην Κρήτη

Διπλ. Μηχανικός Βασιλειάδης Μιχαήλ ΑΟΥΤΕΒ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Α.Ε. 04 Φεβρουαρίου 2011 Hotel King George II Palace Πλατεία Συντάγματος Αθήνα

Ανάπτυξη Έργων Βιοαερίου στην Κρήτη

Η Βιοδιύλιση ως Αειφόρος Μέθοδος Παραγωγής Ενέργειας και Χημικών Εφοδίων από Βιομάζα

ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ, ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕΘΑΝΟΤΡΟΦΩΝ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΣΕ ΜΕΘΑΝΟΛΗ

Ειδικά κεφάλαια παραγωγής ενέργειας

ΥΔΡΟΘΕΡΜΙΚΗ ΠΡΟΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΑΠΟ ΤΗ ΒΑΓΑΣΣΗ ΣΟΡΓΟΥ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΑΠΕ. Βισκαδούρος Γ. Ι. Φραγκιαδάκης Φ. Μαυροματάκης

Τεχνολογία Παραγωγής Τσιμέντου και Σκυροδέματος

Ενεργειακή Αξιοποίηση Βιομάζας. Δρ Θρασύβουλος Μανιός Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΕΙ Κρήτης ΣΕΠ στην ΠΣΕ50

IV, ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΏΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ

Για την αντιμετώπιση του προβλήματος της διάθεσης των παραπάνω αποβλήτων, τα Ελληνικά τυροκομεία ως επί το πλείστον:

EΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ. Ι. Δόγαρης, Ε. Παλαιολόγου, Δ. Μαμμά, Π. Χριστακόπουλος, Δ.

Διαχείριση Αποβλήτων

ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΜΟΝΑΔΑ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΥΡΟΚΟΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ

LIFE08 ENV/GR/ Μ. Κορνάρος & Κ. Βαβουράκη, Μ. Δαρειώτη. Eργ. Μηχανικής Περιβαλλοντικών Διεργασιών, Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Aξιοποίηση μικροφυκών για παραγωγή ενέργειας

Διαχείριση αστικών στερεών αποβλήτων

Αρχές Βιοτεχνολογίας Τροφίμων

Ολοκληρωμένη αξιοποίηση αποβλήτων από αγροτοβιομηχανίες. για την παραγωγή ενέργειας. Μιχαήλ Κορνάρος Αναπλ. Καθηγητής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Βιοτεχνολογία. Μικροβιακή παραγωγή προϊόντων, κάθετη επεξεργασία

Περιβαλλοντική Τεχνολογία και Διαχείριση

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΌ ΛΥΜΑΤΑ ΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΒΙΟΑΕΡΙΟ ΑΦΟΙ ΣΕΪΤΗ Α.Ε. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ ΣΥΝΘΕΣΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ

Αρχές Βιοτεχνολογίας Τροφίμων

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Πτυχιακή διατριβή

Παραγωγή φυσικού αερίου κίνησης από οικιακά ζυμώσιμα απορρίμματα

Τεχνική Προστασίας Περιβάλλοντος Αρχές Αειφορίας

Περιβαλλοντική Τεχνολογία και Διαχείριση

Σήµερα οι εξελίξεις στην Επιστήµη και στην Τεχνολογία δίνουν τη

Ενεργειακή αξιοποίηση βιοαερίου. Χρήστος Ζαφείρης

Δ. ΚΕΚΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΜΠ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΑΚΟΥ ΣΙΔΗΡΟΥ ΣΤΗΝ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΘΑΡΙΣΜΩΝ

ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΜΟΝΑ Α ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΥΡΟΚΟΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑ ΩΝ

Ορθή περιβαλλοντικά λειτουργία μονάδων παραγωγής βιοαερίου με την αξιοποίηση βιομάζας

10. Βιοκαύσιμα τρίτης γενιάς

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΟΝΑ ΩΝ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΑΠΟ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΜΕΣΩ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων

Γεωπονικό Πανεπιςτήμιο Αθηνών Τμήμα Αξιοποίηςησ Φυςικών Πόρων και Γεωργικήσ Μηχανικήσ

ΔΙΑΘΕΣΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΚΑΙ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΣΤΟ ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Βελτίωση αναερόβιων χωνευτών και αντιδραστήρων µεθανογένεσης

Μάρκος Σκληβανιώτης Δρ. Χημικός Μηχανικός

Το βιοντίζελ στην Ελληνική Αγορά

Παράρτημα καυσίμου σελ.1

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων

Να σχεδιάστε ένα τυπικό διάγραμμα ροής μιας εγκατάστασης επεξεργασίας αστικών λυμάτων και να περιγράψτε τη σημασία των επιμέρους σταδίων.

«Ενεργειακή αξιοποίηση παραπροϊόντων αγροτοβιομηχανικών δραστηριοτήτων»

ΥΓΡΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ. Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ

Καλλιεργειών και Καθαρών Καλλιεργειών του Βακτηρίου Ruminococcus albus

Εναλλακτικών & Ανανεώσιμων Καυσίμων FUELS

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Αναερόβια χώνευση - Κομποστοποίηση Απαραίτητος συνδυασμός για ολοκληρωμένη ενεργειακή αξιοποίηση οργανικών αποβλήτων

Biodiesel quality and EN 14214:2012

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Περιεχόμενα

ΒΙΟΑΕΡΙΟ. Αναξιοποίητος Ενεργειακός Αγροτικός Πλούτος στην Ελλάδα Η Ενέργεια του Μέλλοντος?

Ρύπανση-Ενέργεια και Τεχνολογίες Αντιρύπανσης

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΩΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ

Ενέργεια από Μονάδα Βιοαερίου

Οινολογία Ι. Ενότητα 5: Το σταφύλι στο οινοποιείο: Κοινές φυσικοχημικές κατεργασίες - Βελτίωση πρώτης ύλης- Ρυθμίσεις (3/5), 1ΔΩ

Η βιολογική κατάλυση παρουσιάζει παρουσιάζει ορισμένες ορισμένες ιδιαιτερότητες ιδιαιτερότητες σε

Βιοµηχανική παραγωγή βιοντίζελ στην Θεσσαλία. Κόκκαλης Ι. Αθανάσιος Χηµικός Μηχ/κός, MSc Υπεύθυνος παραγωγής

Δείκτες Αειφορίας (Ν.4062/ Οδηγία 2009/30/ΕΚ)

ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΕ ΜΕΘΑΝΙΟ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΚΑΙ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΣΙΔΗΡΟΥ Ή ΜΑΓΝΗΣΙΟΥ

Αρχές Βιοτεχνολογίας Τροφίμων

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΟΥ 2 ΗΣ ΓΕΝΙΑΣ

ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΑΖΩΤΟΥ από υγρά βιομηχανικά απόβλητα

Κεφάλαιο 8: Λοιπές Πηγές Ενέργειας. Αιολική & Ηλιακή ενέργεια 30/5/2016. Αιολική ενέργεια. Αιολική ενέργεια. Αιολική ισχύς στην Ευρώπη

Αρχές Βιοτεχνολογίας Τροφίμων

ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ Βασικές γνώσεις - Παραδείγματα

ΒΙΟΧΗΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. Γ.Λυμπεράτος και Δ.Κέκος

Μικροβιολογία Τροφίμων Ι

ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΓΗΓΕΝΩΝ ΑΝΘΙΣΜΑΤΩΝ ΜΙΚΡΟΦΥΚΩΝ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ 07 ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2014

Ήπιες και νέες μορφές ενέργειας

ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

ΦΟΙΤΗΤΗΣ: ΔΗΜΑΣ ΝΙΚΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΕΙΡΑΙΑ ΣΧΟΛΗ: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Παραγωγή Βιοαερίου Από Βαμβακόπιτα & Ακάθαρτη Γλυκερίνη. Μαρινέλλα Τσακάλοβα

Βιοκαύσιμα 2 ης Γενιάς


ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ 2 ΗΣ ΓΕΝΙΑΣ : MΟΝΟΔΡΟΜΟΣ ΓΙΑ ΤΟ 2020

Τεχνική Προστασίας Περιβάλλοντος Αρχές Αειφορίας

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

ΣΥΝΕΧΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΜΕΘΑΝΙΟΥ ΑΠΟ ΤΑ ΣΤΕΡΕΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΠΟΥΛΟΥ ΜΑΡΙΑ

ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΕ ΜΕΘΑΝΙΟ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΣΙΔΗΡΟΥ ΚΑΙ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΛΑΣΠΗΣ

ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ

Πρόλογος Το περιβάλλον Περιβάλλον και οικολογική ισορροπία Η ροή της ενέργειας στο περιβάλλον... 20

Περιβαλλοντική Χημεία

Ενεργειακή Αξιοποίηση Βιομάζας. Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας, ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΣ 2007, ΠΤΟΛΕΜΑΙΔΑ

Τεχνικές διεργασίες. Βιομάζα Βιομόρια Οργ. μόρια Ανοργ. μόρια


ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ και ΡΥΠΑΝΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ. Απόστολος Βλυσίδης Καθηγητής ΕΜΠ

Η συμβολή του Βιομεθανίου σε Βιοβάσιμες. δίκτυα αερίων. Χρήστος Ζαφείρης Υπεύθυνος Έργων Βιοαερίου Τμήμα Βιομάζας

Βιοκαύσιμα υποκατάστατα του πετρελαίου Ντίζελ

Βιοχημεία Τροφίμων Ι. Ενότητα 8 η Δημητριακά ΙΙ (μέρος β) Όνομα καθηγητή: Έφη Τσακαλίδου. Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων & Διατροφής του Ανθρώπου

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος. ΜΑΘΗΜΑ: Γενική Οικολογία

Transcript:

Βιοχημικές τεχνολογίες μετατροπής Κούκιος Εμμανουήλ Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Χημικών Μηχανικών, ΕΜΠ koukios@chemeng.ntua.gr

Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

Μικροοργανισμοί Μήκυτες (παράγουν ένζυμα) Βακτήρια... 3

Παραδείγματα 4

Βιοχημική μετατροπή σε αιθανόλη Πολλοί υδατάνθρακες Πολλά στερεά (Λίγο νερό) 5

Fundamentals The chemical equations below summarize the fermentation of sucrose (C 12 H 22 O 11 ) into ethanol (C 2 H 5 OH). Alcoholic fermentation converts one mole of sucrose into two moles of ethanol and two moles of carbon dioxide. The overall chemical formula for alcoholic fermentation is: C 6 H 12 O 6 + Zymase 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Sucrose is a dimer of glucose and fructose molecules. In the first step of alcoholic fermentation, the enzyme invertase cleaves the glycosidic linkage between the glucose and fructose molecules. C 12 H 22 O 11 + H 2 O + invertase Wikipedia 2 C 6 H 12 O 6 6

H ιδέα: 1) υδρόλυση & ζύμωση ξεχωριστά ή 2) υδρόλυση & ζύμωση μαζί (απευθείας) Πολυσακχαρίτες -Κυτταρίνη -Ημικυτταρίνη Υδρόλυση (όξινη ή ενζυμική) Μονομερή (ή ολιγομερή) σάκχαρα Αιθανόλη Αλκοολική Ζύμωση -Με ζύμη (εάν μονομερές/διμερές) -Με μικροοργανισμό (εάν πολυμερές) 7

Θεωρητικές Αποδόσεις (όρια) 162 g (ξηρή) κυτταρίνη 180 g γλυκόζη 180 g γλυκόζη 92 g (2Χ46) αιθανόλη 8

Ζαχαρότευτλο (sugar beet) Wikipedia 9

Sugar Production & Co-products (Greek Sugar Industry) Equi-Agry: efficiency and equity trade off in European agroenergy districts Foggia, June-July 2014 10

Παράδειγμα: Πολτός σακχαρότευτλου 11

Sugar Beet Pulp (SBP) Direct Bioconversion Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) to Bioethanol By Fusarium oxysporum, strain F4 12

Component Chemical composition (%) SBP Cellulose 24.6±0.4 Hemicellulose 27.9±0.3 Lignin 2.6±0.2 Ash 3.5±0.2 Crude fibres 23.5±0.2 Fat 1.5±0.3 Total insoluble sugars 65.0±0.5 Total pectines 10.5±0.3 Chemical composition of untreated sugar beet pulp (SBP) in % dry weight basis (Average of 4 replications ±SD) Moisture content = 10% Total proteins (N 2 x6.25) 9.6±0.2 Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 13 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007

Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 14 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007 SBP bioconversion The SSF process SBP Sterilization C-source Medium Fungus Aerobic phase Anaerobic phase Solid Residue Ethanol

Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 15 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007 Materials & methods Substrate Oven dried sugar beet pulp from Greek Sugar Industry Milled to pass through 1mm sieve To compare: sucrose, glucose, cellobiose, xylose Aerobic phase C-source: Cellulose 123

Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 16 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007 Materials & methods Direct Fermentation (in 2 phases) Fungus: Fusarium oxysporum strain F4 Shaking flasks (150 rpm), 30 o C C-source for aerobic phase: Cellulose 123 C-source for anaerobic phase: SBP pre-sterilized at 120 o C for 30 min

Sugar beet pulp bioconversion results 17

Determination of ph optimum combination in aerobic and anaerobic culture of Fusarium oxysporum, max. ethanol production (g/l) and max. ethanol yield as % of the theoretical value. (Average of 3 replications) Aerobic culture 4 5 6 7 ph Anaerobic culture 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 4 5 6 7 Results Max. ethanol production (g/l) 1.40 1.70 2.10 1.80 3.10 6.65 7.85 4.70 3.20 6.75 8.50 5.30 1.30 4.70 5.10 4,35 Ethanol yield % of the theoretical 7.75 9.42 11.63 9.97 17.17 36.83 43.49 26.03 17.72 37.38 47.07 29.35 7.20 26.03 28.25 24.09 Ethanol yield g ethanol/100g sugar beet pulp 2.33 2.83 3.50 3.00 5.16 11.08 13.08 7.83 5.33 11.25 14.16 8.83 2.16 7.83 8.50 7.25 Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 18 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007

Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 19 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007 Results Ethanol - CMCase 20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 CMCase IU/ml Ethanol g/l Avicellase IU/ml β-glucosidase IU/ml Sugars g/l 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 Sugars-β-glucosidase-aviselase 0,00 0,00 0 2 4 6 8 10 12 days Aerobic conditions // Anaerobic conditions Evolution in time of the activity of cellulase CMCase (IU/mL) and the produced ethanol (g/l) during the aerobic phase (ph=5 and substrate 1% cellulose) and anaerobic phase (ph=6 and substrate 6% sugar-beet pulp) of the culture of Fusarium oxysporum F4

Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 20 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007 Results 8,00 Ethanol (g/l) & CMCase(IU/ml) 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 Ethanol g/l 0,00 Aerobic conditions 0 2 3 // 4 5 7 Anaerobic conditions 8 9 10 days Evolution in time of the activity of cellulase CMCase (IU/mL) and the produced ethanol (g/l) during the aerobic phase (ph=5 and substrate 1% cellulose) and anaerobic phase (ph=6 and substrate 6% sugar-beet pulp) of the culture of Fusarium oxysporum F4

Overall results of the culture of Fusarium oxysporum F4 strain on different substrates, the max. values of ethanol produced (g/l) and the max. yield as % of the theoretical value, as well as reference data of the culture of the F3 strain Substrates of Fusarium oxysporum F4 culture Results Max. ethanol produced (g/l)** Max. yield as % of the theoretical (%)** Reference data with Fusarium oxysporum F3*** Glucose* 12.6 82.35 80.2 Xylose * 8.5 55,55 48.0 Cellobiose * 13.3 79.02 82.7 Ethanol yield g ethanol/100g sugar beet pulp* Cellulose 123 * 11.7 69.52 89.2 Sugar beet pulp (6% w/v) Sugar beet pulp (10% w/v) 8.5 47.07 13.1 43.52 14.16 13.10 * 3% w/v, ** Average of 3 replications, ***2% w/v Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 21 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007

Δ. Οικονόμου et al., Παραγωγή αιθανόλης από ζαχαρόπιτα με το μύκητα Fusarium οχysporum, 22 ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ, 29(2), 2007 Concluding remarks It is possible to convert SBP to bioethanol with a minimal pretreatment Ethanol concentration varies 8,5-13 g/l from 6-10 % (w/v) SBP suspensions Almost 50% of the theoretical ethanol yield is achieved > 14 g bioethanol/100 g dry SBP is produced Cellulose and hemicellulose are both fermented NB: level-off phenomenon Further research is necessary on the processing and biochemical system (complexity) ACTUALLY BIOREFINING! SUGAR PRODUCTION + ETHANOL PRODUCTION

LHC example: STRAW 23

Role of SSA 272 Enzyme Microb. Technol., 1991, vol. 13, March 24

Size-SSA-Crystallinity 272 Enzyme Microb. Technol., 1991, vol. 13, March 25

Role of Crystallinity/order 272 Enzyme Microb. Technol., 1991, vol. 13, March 26

Effect of lignin - Ethanol Bioresource Technology 35 (1991) 297-300 27

Effect of lignin - Sugars Bioresource Technology 35 (1991) 297-300 28

Sugar crop cellulosic: SWEET SORGHUM 29

Wikipedia 30

EtOH from Sweet sorghum Process Biochemistry Vol. 31, No. 4, pp. 377-381, 1996 31

Αριστοποιήσεις;;; Να μην ζυμώνουμε το σακχαρούχο σόργο (υψηλή υγρασία, αραιώνουν τα σάκχαρα/αιθανόλη, υπερδιαστασιολόγηση, κτλ...) Να παραλάβω οικονομικά ένα πυκνό σε σάκχαρα χυμό και να το ζυμώσω με ζύμη γρήγορα, εύκολα, οικονομικά Να παραλάβω (διαχωρισμός) στερεά και να τα ζυμώσω σχετικά αργότερα Να ελαττώσω τις ποσότητες κάθε φορά 32

Πώς;; Θερμή εκχύλιση (εξάτμιση) κενό κοστίζουν ή αλλοιώνουν Ψυχρή μηχανική συμπίεση φαίνεται ελκυστική 33

Κλασμάτωση σόργου σε υγρό χυμό και στερεή πίττα (νωπή) Σακχαρούχο Σόργο (αποφυλλωμένο και κομμένο) Μηχανική Συμπίεση Χυμός Πίττα 34

SS fractionation (juice-cake) 35

Why fractionate SS? Juice fermented in 1,5 d very rich in sucrose good yields and EtOH conc. Smaller fermentors etc. for cake (better dimensioning saving money and resources) Minimizing inhibitions, accidental damages, etc. Improved overall yields 36

Ethanol from juice 37

Ethanol from cake 38

Βιοχημική μετατροπή σε αιθανόλη Πολλοί υδατάνθρακες και πολλά στερεά (Λίγο νερό) + υψηλές συγκεντρώσεις αιθανόλης, για ελάττωση κόστους διαχωρισμού από το νερό - Ζύμωση σε στερεή φάση (δύσκολη) 39

Παραγωγή βιοαερίου Λίγοι υδατάνθρακες και λίγα στερεά (πολύ νερό) 40

Παραγωγή βιοαερίου Tί είναι; Το βιοαέριο, παράγεται από την αναερόβια χώνευση κτηνοτροφικών κυρίως αποβλήτων (λύματα από χοιροστάσια, βουστάσια),αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων και λυμάτων, καθώς και από αστικά οργανικά απορρίμματα. Αποτελείται από 65% μεθάνιο και 35% διοξείδιο του άνθρακα και μπορεί να αξιοποιηθεί ενεργειακά, μέσω της τροφοδοσίας του σε μηχανές εσωτερικής καύσης, σε καυστήρες αερίου ή σε αεροστρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας. Tο βιοαέριο, με την κατάλληλη επεξεργασία και αναβάθμιση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως καύσιμο μεταφορών, με ιδιαίτερα ανταγωνιστική τιμή. Στη Σουηδία ήδη αρκετά οχήματα κινούνται με μεθάνιο και λειτουργούν σταθμοί διανομής βιοαερίου. http://www.helbio.gr/ Eλληνικός Σύνδεσμος Βιοαερίου 41

Η αναερόβια χώνευση αναφέρεται στην αποσύνθεση οργανικής ύλης παρουσία μικροοργανισμών, τα οποία αναπτύσσονται σε περιβάλλον «απουσία οξυγόνου» και αποτελεί μια από τις παλαιότερες μεθόδους βιολογικής επεξεργασίας. Το προερχόμενο από την διεργασία της αναερόβιας χώνευσης βιοαέριο περιέχει μεθάνιο (CH4) σε ποσοστό 50-70%, διοξείδιο του άνθρακα (CO2) σε ποσοστό που κυμαίνεται από 30-50% καθώς και ίχνη H2,, O2, H2S, N2 και υδρατμών. http://www.helbio.gr/ Eλληνικός Σύνδεσμος Βιοαερίου 42

Η διεργασία της Αναερόβιας Χώνευσης είναι µια αρκετά γνωστή και δοκιµασµένη τεχνολογία για την επεξεργασία των οργανικών αποβλήτων. Η ιστορία της χρονολογείται από το 1630 όταν επιστήµονες αντιλήφθηκαν ότι από αποσύνθεση οργανικής ύλης αναπτύσσονται καύσιµα αέρια. Το 1776 ο Α. Volta κατέληγε στο συµπέρασµα ότι υπάρχει ποσοτική σχέση µεταξύ του ποσού της οργανικής ύλης και του αερίου που παράγεται, συλλέγοντας αέριο σε ελώδεις περιοχές της λίµνης Κόµο στην Ιταλία. Το 1794 ο J. Dalton θα αποδείξει ότι το αέριο το οποίο παράγεται σε ελώδεις περιοχές είναι το µεθάνιο καθορίζοντας και την πυκνότητα του. Το 1808 από την αναερόβια χώνευση κοπριάς αγελάδων οριστικοποιείται ότι το αέριο το οποίο παράγεται είναι το µεθάνιο. Η πρώτη εφαρµογή αναερόβιας χώνευσης πραγµατοποιήθηκε στο Exeter στην Αγγλία το 1895 και συγκεκριµένα οι λάµπες του δηµοτικού φωτισµού της πόλης λειτουργούσαν από καύση βιοαερίου που προερχόταν από τα αστικά λύµατα. http://www.helbio.gr/ Eλληνικός Σύνδεσμος Βιοαερίου 43

Σήμερα, και με βάση την διαδικασία της αναερόβιας χώνευσης, έχει δημιουργηθεί ένας τεράστιος κλάδος στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, ο κλάδος της παραγωγής βιοαερίου απο αναερόβια χώνευση οργανικών αποβλήτων. Τα τελευταία χρόνια, οι κυβερνήσεις ανά την Ευρώπη έχουν επενδύσει πάνω από 90 Δισεκατομμύρια $ στην βιομηχανία των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Οι σύγχρονες Κοινωνίες έχουν πλέον ως βασικό στόχο την προστασία του περιβάλλοντος και το τέλος της κλιματικής αλλαγής. Σε συνέχεια των παραπάνω τόσο οι Ευρωπαϊκές όσο και οι χώρες της Αμερικής χρησιμοποιούν όλο και μεγαλύτερο ποσοστό των δημοσίων δαπανών σε ΑΠΕ. Παρά τις πολλές προκλήσεις, που παρουσιάζει η αγορά του βιοαερίου, προσελκύει τόσο δημόσιες όσο και ιδιωτικές επενδύσεις, έχοντας ως βασικό πλεονέκτημα το γεγονός ότι η αναερόβια χώνευση είναι η καλύτερη δυνατή λύση διαχείρισης των επικίνδυνων για το περιβάλλον αποβλήτων, προστατεύοντας τις φυσικές πηγές ενέργειας, αντιμετωπίζοντας την κλιματική αλλαγή και ταυτόχρονα παράγοντας ενέργεια. http://www.helbio.gr/ Eλληνικός Σύνδεσμος Βιοαερίου 44

ΘΔ = ~22 MJ/Nm3 ή 19 ΜJ/kg 1 t org -> 80-130 m3 http://www.helbio.gr/ Eλληνικός Σύνδεσμος Βιοαερίου 45

Παραγωγή βιοντίζελ Από χρησιμοποιημένα έλαια (π.χ. τηγανέλαια, κτλ.) καθαρισμός, εκχυλίσεις, κτλ. Από ελαιούχα φυτά (π.χ. ελαιοκράμβη) εκχυλίσεις Από ΛΚ - πυρόλυση Από υδάτινα οικοσυστήματα, (π.χ. μικροφύκη) καλλιέργεια, διαχωρισμοί 46

Σ. Δαμήλος, Διατριβή ΔΠΜΣ, 2014 47

Παραγωγή βιοντίζελ According to the US microalgal species program ASP five groups of microalgae are considered having high priority for biofuel production: diatoms (Class Bacillariophyceae), green algae (Class Chlorophyceae), golden brown algae (Class Chrysophyceae), prymnesiophytes or haptophytes (Class Prymnesiophyceae), and eustigmatophytes (Class Eustigmatophyceae). 48

Συνθήκες καλλιέργειας μικροφυκών [ a ] CO [ b] θρεπτικά + ηλίακήενέργεια [ c O + 2 + ] 2 (Θρεπτικά: Ν, Ρ,...) βιοµ άζα Είδος Μικροφυκών Ένταση Ακτινοβολίας (μmol/m 2 /s) Θερμοκρασία ( o C) ph Botrycoccus braunii 150 ± 10 25 6,3 Schizochytrium limacinum 25 7,5 8,0 Nannochloropis sp. 300 26 27 7,0 8,0 Nitzischia laevis UTEX - 20 8,2 Chlorella vulgaris 76 25 6,0 Chlorella emersonii 76 25 6,0 Chlorella minutissima UTEX2341 50 25 Chlorella protothecoides UTEX256 28 6,8 Σ. Δαμήλος, Διατριβή ΔΠΜΣ, 2014 49

Καταναλώσεις CO 2 και παραγωγή βιομάζας μικροφυκών Μικροφύκη CO 2 (%) Θερμοκρασία ( o C) Παραγωγικότητα Βιομάζας (g/lt ημέρα) Ρυθμός δέσμευσης CO 2 (L ημέρα) Chlorococcum littorale 40 30 Ν/Α 1 Chlorella kessleri 18 30 0.087 0.163a Chlorella sp. UK001 15 35 Ν/Α >1 Chlorella vulgaris 15 Ν/Α 0.624 Chlorella vulgaris Air 25 0.04 0.075a Chlorella vulgaris Air 25 0.024 0.045a Chlorella sp. 40 42 N/A 1 Dunaliella 3 27 0.17 0.313a Haematococcus pluvialis 16-34 20 0.076 0.143 Scenedesmus obliquus Air 0.009 0.016 Scenedesmus obliquus Air 0.016 0.031 Botryococcus braunii 25-30 1.1 >1.0 Scenedesmus obliquus 18 30 0.14 0.26 Spirulina sp. 12 30 0.22 0.413a aυπολογισμένο βάση της παραγωγής της βιομάζας μέσω της εξίσωσης: Ρυθμός δέσμευσης CO 2 = 1,88 παραγωγή βιομάζας, η οποία προέρχεται από την τυπική μοριακή σύνθεση της βιομάζας των μικροφυκών, CO 0.48 H 1.83 N 0.11 P 0.01 Σ. Δαμήλος, Διατριβή ΔΠΜΣ, 2014 50

Ανοικτές Δεξαμενές (open raceway ponds) 51

Photo Bioreactor (PBR) Wikipedia 52

Lipid content of various microalgae 53

Chemical composition of selected microalgae 54

Processing microalgae biomass 55

Comparison of types of sources for the oil production 56

Comparison of algal biodiesel with iesel and EN 14214 biodiesel standard 57

Comparison of algal biodiesel with iesel and EN 14214 biodiesel standard 58

Τransesterification Οι α ύλες περιέχουν τριγλυκερίδια Triglycerides (1) are reacted with an alcohol such as ethanol (2) to give ethyl esters of fatty acids (3) and glycerol (4): Wikipedia 59

Flow chart of direct transesterification method Methanol Acid catalyst Acetyl chloride Sulfuric Acid Microalgal Biomass (Dried powder) FAME Methanol Glycerol Reformed Acid Catalyst Un-transesterified lipids Cell Debris FAME 60

Comparison of transesterification technologies 61

Μικροφύκη: - Παράγονται βιοχημικά - down-stream διεργασίες (παραλαβή λιπαρών, τρανσεστεροποίηση, αναβάθμιση, κτλ...) 62

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.