Prof. dr hab. Waldemar Rymowicz

Transkrypt

1 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

2 Internet portal biodiesel autor: zbyszek data: nie maj 21, :56:04 frakcja glicerynowa sprzedam posiadam 80 ton frakcji glicerynowej do sprzedania autor: zdzich data: pon maj 22, :49:04 frakcję glicerynową sprzedam ton estru ton frakcji glicerynowej 1 tona rzepaku kg gliceryny Śruta poekstrakcyjna + gliceryna może pokryć 30-45% koszt zakupu rzepaku

3 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%

4 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.

5 FRAKCJA GLICERYNOWA estry etylowe kwasy tłuszczowe glicerol odpadowy = + +

6 RACHUNEK EKONOMICZNY (na jeden cykl) firma Chemifarm Nowa Cerekwia Komponenty: Olej roślinny 1000 L 1450 zł Metanol 140 L (2.20 zł/l) 308 zł Katalizator (KOH) 22 kg (2,50 zł/kg) 55 zł Energia elektryczna ok.12 zł Bioester Gliceryna 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

7 Produkcja drożdży paszowych FRAKCJA GLICERYNOWA estry etylowe kwasy tłuszczowe glicerol odpadowy = + +

8 Frakcja glicerynowa 25 C. utilis [g/l] Biomasa Glicerol Kwasy tłuszczowe Czas hodowli [h]

9 Frakcja glicerynowa g/l 30 B Y.lipolytica 8661 UV' x substrat tłuszczowy glicerol Czas hodowli [h]

10 Charakterystyka procesu produkcji drożdży paszowych HODOWLA ILOŚĆ BIOMASY [g/l] Yc [%] Qx [g/lh] BIAŁKO [%] Frakcja glicerynowa C. utilis Y. lipolytica UV Kultura skojarzona 21,3 24,3 26, ,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 ,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

11 Substrat X [g/l] Q X [g/lh] Y X [g/g] Białko [%] Y. lipolytica A-101 Gliceryna surowa Kwasy tłuszczowe Frakcja glicerynowa Y. lipolytica Z Gliceryna surowa Kwasy tłuszczowe Frakcja glicerynowa Y. lipolytica 8661 UV 1 Frakcja glicerynowa

12 Profil aminokwasowy białka drożdży [g/100 g białka] uzyskanych w hodowli z kwasami tłuszczowymi Aminokwas Y.lipolytica A-101 WHO/FAO references Lizyna Leucyna Izoleucyna Walina Metionina + Cysteina Tryptofan Treonina Fenyloalaniana 9,0 7,4 3,7 4,9 3,5 1,5 5,1 11,7 4,2 4,8 4,2 4,2 4,2 1,0 2,8 5,6

13 Skład kwasów tłuszczowych w tłuszczu wewnątrzkomórkowym drożdży Y. lipolytica wyprodukowanych na kwasach tłuszczowych Kwasy tłuszczowe 16:0 16:1 18:1 C9 18:1 C11 18:2 18:3 [%] 3,5 3,4 51,5 1,6 27,2 9,6

14 Produkcja kwasu cytrynowego Badania w ramach grantu 2P06T Odpadowy glicerol z produkcji biopaliw jako substrat do biosyntezy kwasu cytrynowego przez drożdże Yarrowia lipolytica. Finansowany w latach

15 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 H 2 SO 4 Gypsum filtration Bleaching Titration Evaporation Crystallization Filtration Drying Technical grade sodium citrate

16 Skrining szczepów Y. lipolytica do biosyntezy kwasu cytrynowego z glicerolu technicznego (GT) i odpadowego (GO) ATCC ATCC ATCC 8661 GT GO GT GO GT GO CA ICA CCY GT GO CCY GT GO A-101 GT GO 1.22 GT GO 1.31 GT GO K-1 AWG-7 GT GO GT GO [g x dm -3 ]

17 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) [%] Q CA [gdm -3 h -1 ] Y CA [gg -1 ] glicerol techniczny ATCC ,0 28,0 10,6 72,5 0,52 0, ,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 ,4 55,0 15,5 78,0 1,12 0, ,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

18 Przebieg procesu biosyntezy CA z glicerolu odpadowego przez drożdże Y. lipolytica 1.31 w hodowli periodycznej zasilanej (200 g/l] 200 dodatek glicerolu 20 CA, GLY [gdm -3 ] X, ICA [gdm -3 ] Czas hodowli [h] CA- kwas cytrynowy GLY- glicerol X- biomasa ICA- kwas izocytrynowy

19 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

20 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