Зеленая химия. Стратегия развития

1. Зеленая химия. Стратегия развития И.И.Моисеев Л.И.Трусов В.Л.Тарасов

2. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004) Продукты передела Сырье (биомасса) Строительные блоки Продукты ООС Товарные продукты Полупродукты Крахмал Гемицеллюлоза Целлюлоза Лигнин Масло Белок

3. 1.Соединение или технология хорошо освещены в литературе. 2. Известны примеры широкого использования продукта в химической технологии. 3. Известны примеры прямой замены продуктов нефтехимии на производимые из возобновляемого сырья. 4. Известны пути производства продуктов в крупном масштабе. 5. Выбранные соединения дают платформу для производства широкого спектра продуктов. 6. Расширение масштаба выпуска продукции в рамках пилотной, демонстрационной или промышленной установки не вызывает затруднений. 7. Продукт, производимый из биомассы, существует как коммерческий. 8. Производимый продукт может быть использован в качестве платформы для химического производства. 9. Производство продукции в коммерческих масштабах из возобновляемого углерода хорошо известно. J. J. Bozell, G. R. Petersen .Green Chem., 2010, 12, 539–554

4. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

5. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

6. Genomatica & Novamondнамерены производить 40 млн фунтов бутандиола из янтарной кислоты 13000-литровый ферментер пилотной установки производства бутандиола фирмы Genomatica Metabolic engineering of Escherichia coli for direct production of 1,4-butanediol (Nature Chemical Biology Volume: 7, Pages: 445–452 , (2011)

7. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

8. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

9. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

10. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

11. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

12. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

13. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

14. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

15. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

16. Важнейшие химические продукты из биомассы (DOE, 2004)

17. Motor fuel components Microalgae Lubricants Detergents Ethanol Feed

18. Полимеры – производство и цена Ископаемые/биомасса Продукция Evonik Полимеры Полупродукты • Общий рынок в 2010 • Ископаемое сырье – 230 млн т/г • Биомасса - 0,7 тыс т/г CLIB-2012

20. Кадры и деньги решают все! Население (млн) Население (млн) ВВП ($ мрдPPP ) ВВП ($ мрдPPP ) Расходы на НИОКР (%ВВП) Доля компаний (%) Расходы на НИОКР (%ВВП) Доля компаний (%) Ученые и инженеры в отраслевой науке Ученые и инженеры в отраслевой науке CLIB-2012

21. Биогибридные кластеры - строительные блоки будущего Канады CLIB-2012

22. Lanza Tech: революция в технологии ООС Сырье Природные Ферменты Химическая технология Синтетические Продукты Продукты CLIB-2012

23. Lanza Tech: технологическая схема Ферментация СО в топлива и химические продукты Поток газового сырья Сжатие Ферментация Абсорбция Продукты Газгольдер • Водород и СО – источники энергии • Продукты – топливо и другие химические соединения • Потенциальная производительность – выше сотен млрд галлонов в год • Абсолютно непищевое сырье • Эффективное технологическое решение утилизации углерода и производства биотоплив CLIB-2012

24. Lanza Tech: пилотныеиспытанияя • Непрерывный пробег более 24 месяцев • Мощность 15000 гал/год этанола • Сырье – газовые выбросы металлургического завода • Приемлемая для практики производительность • Нечувствительна к любым примесям и изменениям состава газа CLIB-2012

25. Lanza Tech: уникальная вариабельность биотехнологии Инструменты для модификации генома Отобранный микроорганизм Бактерии фирмы Lanza Tech успешно модифицировали с целью селективного производства бутанола, ацетона, изопропанола и янтарной кислоты из газов CLIB-2012

26. Следующий этап: СО2 как сырье для химии Топливо Полимеры Другие продукты Поглощение и конверсия СО2 продемонстрированы при непрерывной ферментации • СО2 – источник углерода, Н2 – источник энергии для синтеза продукта • Разработано применительно к утилизации отходящих газов коксовых батарей CLIB-2012

27. Масштабирование CLIB-2012

28. Бензиновый рынок ЕС Годовое потребление в Европе 90 Мт/год или ~ С75 млрд Цель: 20% биотопливав 2020 г. • Производство 18 Мт биотоплива • Требует 80 Мт биомассы • Произрастающей на 4 Мга земли CLIB-2012

29. Бактерии BluCon-P: цели развития Цена 1 л этанола Оптимизация штамма Оптимизация процесса Метаболическая инженерия (элиминирование побочных продуктов) CLIB-2012

30. Детство «Зеленой» химии Нефтехимия • Продукты «зеленой» химии должны конкурировать с нефтехимическими по цене и качеству • Без субсидий • С новой инфраструктурой • С новой методикой определения стоимости Задачи Уровень оптимизации «Зеленая» химия Время CLIB-2012

31. Промышленная интеграция в Био-Энергетическойдолине Гента. Биоперерабатывающий кластер в Доках Роденхузе CLIB-2012

32. Изобутен из этанола на наноразмерномZnxZryOz J. Sun, K. Zhu, F.Gao, C.Wang, J.Liu, C. H. F. Peden, Y.Wang. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11096–11099

33. Триптан(2,2,3-trimethylbutane) из метанола/ДМЭ N.Nazari, E.Iglesia, J.A. Labinger, D. A.Simonetti. Acc. Chem. Res.,Vol. 45 (2012), No. 4, p. 653–662

34. Конверсия этанола. Катализатор Pt/g-Al2O3: влияние обработки в атмосфере восстановителя Ф.А. Яндиева, А.В. Чистяков, М.В. Цодиков, В.Ю. Мурзин, Я.В. Зубавичус, В.В.Кривенцов, А.Е. Гехман, И.И.Моисеев.

35. Превращение спирта в алкан с углеродным скелетом, насчитывающим по крайней мере удвоенное число атомов углерода по сравнению с углеводородной цепью исходного спирта Г.А.Клигер, Л.С.Глебов, М.В.Цодиков, В.Я.Кугель, Ф.А.Яндиева, В.Г.Заикин, А.И.Микая, Н.А.Платэ, Е.В.Сливинский, А.Е.Гехман, И.И.Моисеев, 2003

36. XANES and EXAFS data Ф.А. Яндиева, М.В. Цодиков, А.В. Чистяков, В.Я. Кугель, Я.В. Зубавичус, А.А. Велигжанов, Л.Е.Китаев, В.В. Ющенко, А.Е. Гехман, И.И.Моисеев. Кинетика и катализ, 2010, 51, № 4, с 572-582

37. Eine Legierung Pt66.6A133.4 wurde aus Elementen (Reinheit >99.9%) im Elektrobogen unter Argon in Kupferkokillen erschmolzen und dreimal umgeschmolzen. Die Normalisierung (6 h 1300 oC) lieferte homogen und grobkristallin die optisch stark anisotrope Phase Pt2Al.h.

39. Состав керосиновой фракции ПЖК+Pt/Al2O3; 350оС; 50 атм, Ar. Этанол Бензин Дизель Керосин ИНХС РАН, ИОНХ РАН

40. Pt2Al/Al2O3 М.В. Цодиков (ИНХС РАН), А.Е. Гехман (ИОНХ РАН)

41. Pt2Al/Al2O3 М.В. Цодиков (ИНХС РАН), А.Е. Гехман (ИОНХ РАН)

42. Pt2Al/Al2O3 М.В. Цодиков (ИНХС РАН), А.Е. Гехман (ИОНХ РАН)

43. Кросс-сочетание этанола с диэтиловым эфиром или ацетоном nС2Н5OH →С2nН2n+2 + n H2O, n ≥1 С3-С12yield ~ 45÷50 % mass С2Н5ОН; (СН3)2СО; (С2Н5)2О conversion ~90 %мас.

44. Pt2Al/Al2O3 М.В. Цодиков (ИНХС РАН), А.Е. Гехман (ИОНХ РАН)

45. Конверсия рапсового масла в компоненты моторного топлива 420oC 460oC 490oC 560oC  95% alkanes С4-С22 Pt/-Al2O3 М.В. Цодиков (ИНХС РАН), А.Е. Гехман (ИОНХ РАН)

46. Конверсия липидов в ароматические углеводороды ZSM-5, SiO2/Al2O3= 70 aromatics Конверсия100% Низкое газовыделение 450oC А.Г.Дедов, А.С.Локтев (РГУ НГ)

47. Мембранный катализКлнверсиябиогаза в синтез-газ PdMn/NiAl М.В. Цодиков (ИНХС РАН), М.Н.Варгафтик (ИОНХ РАН)

48. Масло и биоэтанол Биомасса Европа будет зависеть от импорта возобновляемых ресурсов углерода CLIB-2012

49. Лекарства Здоровье Продукты тонкой и образ жизни химии Еда Питание Корма Продукты основной химии Легкая промышленность Топливо, электричество Энергия и транспорт CLIB-2012 M.Carus (nova-Institut GmbH, Germany)

50. CLIB-2012