Jellemzői biobutanol - cikkek Directory
Jellemzők butanol
Butanol egy alkohol (színtelen folyadék, jellegzetes szagú kozmaolajmentes) négy szénatomos (C4H9OH).
Butanolt használunk oldószerként a festékiparban, a termelés gyanták és lágyítószerek, a szintézis sok szerves vegyület. Ezt fel lehet használni, mint egy komponens a hagyományos üzemanyagok, vagy független üzemanyag járművekhez.
Butanol biomasszából, úgynevezett biobutanol, bár pontosan ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a butanol előállított olaj (vegyipari alapanyagok).
Butil-alkoholt (butanolt), valamint etil-alkohol (etanol) állíthatjuk elő:
* Feldolgozásától cukor vagy keményítő / x Crop (I biobutanol generáció);
* Keresztül a feldolgozó növényi cellulóz (biobutanol II generációs);
* Kémiai szintézissel nyersanyag (butanol).
History butanol termelés
Az ipari termelés a butanol kezdődött 1916-ban. Ezután a fermentációs módszert alkalmaztuk ABE (aceton, butanol, etanol) baktériumokat használva Clostridiumok acetohutyli-cum organizmusból. Ezt a mikroorganizmus, amely termel aceton, először azonosították Haim Veytsman (Haim Weizmann), US szabadalom száma 1 315 585. Abban az időben az I. világháború brit fordult a fiatal mikrobiológus azzal a kéréssel, hogy adjanak neki a jogot, hogy a gyártás ilyen módszer aceton későbbi lőpor (füstmentes por ). Az alkalmazott eljárás, amíg a 1920-as években, hogy készítsen kizárólag aceton. Azonban, minden egyes liter acetont erjedés során kaptunk további két liter butanol. Valaki egyszer vett nitrocellulóz, keverte butanol és volt gyorsan szárad. Három évvel később, az autó drasztikusan megváltoztatta az egész piacon, és 1927-ben a fő termék a folyamat ABE lett butanol, míg az aceton volt a melléktermék. A második világháború idején, butanol használják a szintetikus gumi.
ABE fermentációs mellékterméket jelentése hidrogénatom, izopropanol, ecetsav, tejsav, propionsav és vajsav, valamint a szén-dioxid és a lipidek. Annak szükségességét, elválasztását a fő termékek fermentációs, és a kiszedési oldalon - hatása, különösen, hogy növeli a költségeket minden liter butanolban.
1954 óta, az olaj ára alá esett a cukor ára - annak a ténynek köszönhető, hogy az Egyesült Államok elvesztette az olcsó cukorellátásának Kubából. Ennek eredményeként az állandó kereslet a butanol fermentációs termelés csökkenni kezdett. Jelenleg, butanol készült kőolaj leghatékonyabb módszerek - hidrolízisével halogén-alkánok vagy hidrolízis és hidratációja alkének.
Ma, butanolt használunk elsődlegesen ipari oldószerben. A globális piac erre a termékre becsült 1,6 milliárd liter évente, ebből 1 milliárd liter évente, esik a részesedése az USA-ban.
Butanol, mint üzemanyag
Butanol helyettesítheti benzin, mint üzemanyag, hogy még nagyobb mértékben, mint az etanol miatt fizikai tulajdonságai, a gazdaság, a biztonság, valamint annak a ténynek köszönhető, hogy használata nem igényel utómunka az autó motorja.
Ennek fő oka az, amely a közelmúltig senki sem tudta, butanol, mint alternatív üzemanyag, hogy a termék gyártása sohasem tekintették gazdaságilag megvalósítható. Amint fentebb említettük, ez a termék elsősorban, mint egy ipari oldószer, az ár, amely nagyobb, mint körülbelül háromszorosa a gáz árát. A hagyományos fermentációs eljárás ad egy véka (35 liter) szemcsék csupán 6 liter butanol, 3 liter aceton, 1,5 liter etanol és 0,3 kg hidrogén. Az ilyen butanol termelés nem tud versenyezni az etanol-előállítási technológia, amely 13 liter termék per véka. Progress in biotechnológia lehetővé tette, hogy kapcsolja a kukorica és más biomassza meglehetősen gazdaságos forrása biobutanol, de az ipari termelés megkezdése kapcsolódik a megoldás számos problémát.
Összehasonlítva etanol, butanol lehet keverni nagyobb arányokban benzinnel és felhasználhatók a meglévő járművekre módosítása nélkül képező rendszer a levegő-üzemanyag keverék. Butanolos extraktumokat nettó energia egy munkaciklus nagyobb, mint etanol vagy metanol, és körülbelül 10% -kal több, mint a benzin. Ezzel kapcsolatban az akvizíció az új technológiák nagyon hatékony a termelés biobutanol, jelenleg előállított kukorica butanol vonz egyre több figyelmet szakértők tüzelőanyagként való felhasználásra. A siker határozza meg számos előnyt etanol butanol, köztük:
Így, butanol gazdaságosabb, mint etanol benzinnel, javítja az üzemanyag-hatékonysági a jármű, és növeli a kilométer egységnyi elfogyasztott tüzelőanyag. Biobutanol kinyerhetjük ugyanabból a nyersanyagból - kukorica, a cukorrépa, cirok, manióka, cukornád, kukorica szára és más biomassza például etanol, de helyettesítheti benzin azonos térfogatú.
Fejlesztési butanol I generációs technológiák
1. Környezeti Energia
ABE fermentáció baktériumok Clostridium acetohutyli-cum organizmusból - az egyik első eljárás, amelyeket ipari fermentációs butanol. Segítségével az anaerob mikroorganizmusok említik először ezt a ág jött létre a világon, mint a mikrobiológiai termelés. Ahhoz azonban, hogy kapjunk egy olyan törzs nevű Clostridium beijerinkii, és hozzon létre egy új technológiai cég Environmental Energy, erjedés bonyolult és nehéz kezelni a folyamat.
Egy tipikus fermentációs ABE első baktérium, a Clostridium acetohutyli-cum organizmusból termék vajsav, propionsav, tejsav és ecetsav (lépésben savtermelés), majd a pH-értékét a tenyészet csökken, és ezáltal kiváltott metabolikus eltolódását, hogy az oldószer előállítási lépést, így a butanol, aceton, izopropanol és etanol elegyében .
Az elmozdulás által kezdeményezett koncentrációjának növelésével vajsav, mint 2 g / l, és a csökkentés a hidrogén-indexe kisebb, mint 5. A hagyományos ABE fermentáció butanol hozammal glükózszintje alacsony: körülbelül 15%, és csak ritkán haladja meg a 25% -ot. butanol termelése korlátozódik, hogy a koncentrációban 1-2% butanol jelentősen blokkolt sejtek növekedését okozhatja, és a fermentáció befejeződéséig. Ezért, a butanol koncentrációja a hagyományos ABE folyamat általában nem haladja meg a 1,3%. Minden tett kísérletek az elmúlt 20 évben, lehetővé tette, hogy megkapjuk a legjobb butanol koncentrációban kevesebb, mint 2%, a termelékenység 4,46 g / l / h-butanolban, és kilépő kevesebb, mint 25 tömeg% glükóz.
Hans Blaschek használta a szabadalmaztatott szabadalmaztatott genetikailag módosított mikroorganizmus C. beijerinkii, sikeresen transzformált kukoricából történő butanol. Ezen túlmenően, professzor bázisok kifejlesztett technológiát butanolban eltávolítják a gázból. Ebben az esetben, butanol olcsó és szennyeződéstől mentesnek, a lehetséges technológiák alkalmazásával használatán alapuló membránok.
A tervek tudós - léptékű fermentációs előállítására szolgáló eljárás butanol meglévő törzs C. beijerinkii, vegye hatékony kiőrlésű gabona nyersanyag, és a szálak típusa, a termelés butanol, valamint hozzon létre egy második generációs mikroorganizmusok.
Egy kicsit később, a folyamat kombinálásával két szabályos, új baktériumtörzsek és bemutatására számos műszaki megoldások, a cég Environmental Energy bejelentette a teljes technológia gyártása biobutanol. Company kiadták amerikai egyesült államokbeli szabadalmi № 5753474 „folyamatos kétlépcsős anaerob fermentációs eljárás előállítására butanol és más szerves oldószerek két különböző baktériumtörzs.” A szabadalmi leírás egy technológia, amely lehetővé teszi, hogy remélem, a hatékony és gazdaságos butanol.
Optimalizálása ABE fermentáció butanol és megszerzése vajsav átalakítható szénhidrátok, hagyjuk hozamának növelése, a termelékenység és a tömeg koncentrációja butanol. Használata most Environmental Energy immobilizált kultúrák C.tyrobutyricum C.acetobutylicum, és lehetővé teszi, hogy optimális teljesítményt butanol 4,64 g / l / óra, és 42 tömeg% glükóz.
Összehasonlítva a hagyományos ABE folyamatát Környezeti Energia technológia kiküszöböli, hogy nemkívánatos termékek, beleértve az ecetsavat, tejsavat, propionsav, aceton, izopropanol és etanol elegyében, így tartva a szén és a termelő csak a szén-dioxid, hidrogén, vajsav és butanol. Ez a folyamat szinte megduplázza a kimenő butanol. Továbbá, az új technológia előállításához kapcsolódó hidrogén melléktermékként, ami szintén egy alternatív üzemanyag.
* 16% biobutanol keveréket ugyanaz a hatása, mint a keverék 10% etanolt;
* Energiasűrűsége biobutanol közelebb ólommentes benzin;
* Biobutanol nem elegyedik vízzel.
3. Fermentációs Biotechnológiai Kutatóközpont
A probléma javítása a technológiai folyamat és a mikroorganizmusok, elvégzi erjedés, csakúgy, mint a hajtóereje a kutatás és a kormányzati kutatás.
Először is, van egy feltűnő funkciót egy mikrobiológiai fermentációs eljárásból butanol: bár butanolobrazuyuschaya baktérium termel enzimeket, hogy átalakítani az egyszerű cukrok alkohollá, butanol önmagában toxikus ezekre a baktériumokra. Az eredmény az ilyen gátlása butanolt egy alacsony koncentrációjú alkohol a fermentációs közegben, ami csökkenti a hozamát butanol és növeli a termelési költségeket. Ezek azok a problémák merülnek fel, amikor a nagy tisztaságú nyersanyagok. Amikor a biológiai olcsóbb nyersanyag, további bakteriális inhibitorokat elő az előkezelési lépésben.
Stratégiák kialakítása toxicitásának csökkentésére butanol és a megnövekedett teljesítmény, beleértve a több integrált rétegeket a folyamatszabályozás mikrobiológiai kultúrák. Összességében folyamat, amely egy kutatócsoport a központtól Fermentációs Biotechnológiai Kutatási előállítására kifejlesztett butanol mezőgazdasági hulladékból, négy szakaszból áll:
* Kezdeti feldolgozására, amely feltárja a celluláris szerkezete bőrt és eltávolítja lignin;
* Hidrolízise hemicellulóz és a cellulóz-be egyszerű hexóz és pentóz-cukrok felhasználásával Enzi-us;
* Fermentációs egyszerű cukrok butanol, használva a tiszta tenyészet C.beijerinckii P206, anaerob baktériumok;
* Megszerzése butanol.
Egy egyedülálló tulajdonsága a folyamat az, hogy az utolsó három szakaszban egyesítjük, és végre egy reaktorban.
A kutatóközpont működik Lars Angenent, egy szakértő a környezetvédelem területén, a Washington Egyetem, valamint más szakértők a kutatás osztály a US Department of Agriculture jövedelmezőségének javítása szakaszban hidrolízis. Az ötlet az, hogy cserélje ki a szükséges enzimeket, amelyek gyakran drága, vegyes kultúráját mikroorganizmusok. Angenent fogja használni a mikrobák gyűjtött iszap metán tartályok, és a bendőben lévő mikrobák juh fermentálni előkezelt kukorica rost a vajsav.
Az együttműködés még gyerekcipőben jár ez által finanszírozott támogatás a US Department of Agriculture. Jelenleg Angenent csapat dolgozik, hogy optimalizálja a gyártási vajsav megváltoztatásával olyan feltételek pH és hőmérséklet.