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Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Wintersemester 2010/2011

Industrielle Biotechnologie GRUPPENARBEIT Gruppe: 3: Aufreinigung / Downstream processing. Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Wintersemester 2010/2011. Wo befinden wir uns jetzt ???. Biogasentnahme. Biogas und. Downstream processing. Aufarbeitungsschritte:

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Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Wintersemester 2010/2011

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  1. Industrielle Biotechnologie GRUPPENARBEIT Gruppe: 3: Aufreinigung / Downstream processing Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Wintersemester 2010/2011

  2. Wo befinden wir uns jetzt ??? Biogasentnahme Biogas und

  3. Downstream processing • Aufarbeitungsschritte: • Abtrennung der MO‘s von den sezernierten Produkten bzw. Zellaufschluss bei intrazellulärer Synthese 2. Isolierung des Produkts aus der Brühe (Capturing) 3. Anreicherung über verschiedene Reinigungsschritte (Polishing) 4. Bereitstellung des Endproduktes in der gewünschten Form/Reinheit (Formulierung)

  4. Ablauf • 1. Zentrifugation • Entfernung der Mikroorganismen aus der Brühe 2. Destillation • Trennung der Fraktionen (Aceton, Ethanol, Essigsäure/Butanol, Buttersäure) anhand der Siedepunkte (s. Tabelle) • 3. Kristallisation • zusätzliche Trennung der Essigsäure von Butanol aufgrund gleicher Siedepunkte

  5. Berechnung der Fermentationsansätze pro Tag • Im Jahr (365 d) 2400 Fermentationsansätze •  6,63 Fermenter pro Tag • Zentrifuge: • 6,63 Fermenter * 425 t = 2820 t/Tag bzw. 117,5 t/h • Destillationsanlage: • Biomasse: Ca. 15% am Ende der Zentrifugation • 15 * 2820 t/100 = 423 t • 2820 t – 423 t = 2400 t • Es bleiben 2400 t bzw. 2400 L

  6. Berechnung der Fermentationsansätze pro Tag Schlempe: 2400 t – 33,48 t = 2366,5 t Kristallisation: Produktmenge(Butanol) + Produktmenge(Essigsre) = 29,64 t

  7. Einschub: Gasphase • Ableitung vom Fermenter  H2: 1.275.000 L/Fermenter  CO2: 3.825.000 L/Fermenter • Rückführung als Schutzgas und zur Durchmischung  75.000 L/Fermenter • Rest CO2 (24.365.250 L/Tag) ???  DENN: Aufreinigung zu teuer und zu energieaufwendig

  8. 1. Zentrifugation • Menge: 2820 t/d (117,5 t/h)  1 Anlage: Giant3 mit 140.000 L/h Fassungsvermögen & 32 kW Leistung • Bodensatz: Biomasse  Rückführung von 5,525 t/d zur Verbesserung der Wachstumsbedingungen im Fermenter  Rest 417 t  evtl. Verkauf • Überstand der Zentrifugation  Sammelbecken  Destillationskolonne

  9. Zur Trennung genutzte Eigenschaften

  10. 2. Destillation • Menge: 2400 t/d (100 t/h)  1 Kolonne mit 100.000 L Fassungsvermögen • Auftrennung in: • Flüssigphase: Trennung von Aceton, Ethanol, • Essigsäure/Butanol, Buttersäure • ii. Schlempe: Herstellung von Biogas (Methan) Energie für den Prozess

  11. 2.i. Flüssigphase - Destillationskolonne

  12. 2.ii. Schlempe • Ansammlung im Kolonnensumpf  2366,5 t/d • Enthält die Nebenprodukte Riboflavin, Propionsäure, Isovalerinsäure, Valerinsäure, Hexansäure und Önanthsäure • Herstellung von Methan in eigener Biogasanlage  Rückführung zum Ofen zum Heizen der Destillationsanlage • Verkauf als Futtermittel oder Dünger

  13. 3. Kristallisation • Menge: 30 t/d (1,25 t/h)  1 Anlage mit 1,5 t/h Fassungsvermögen • Trennung von Essigsäure und Butanol anhand der Schmelzpunkte:

  14. Downstream processing - Überblick Wärme-tauscher Wasser (l) Atmosphäre Ethanol (l) Aceton (l) Kohlendioxid Wasserstoff Wasser (g) Buttersäure (l) Butanol (l) & Essigsäure (l) Destillations-kolonne Kristallisation Ausgangs-substanzen Überstand Zentrifuge Butanol (l) Essigsäure (s) Fermenter Biogas-herstellung Biomasse Schlempe Abfall Methan Abfall Materialstrom Energiestrom Futtermittel/Dünger

  15. Reinheit der Produkte • Reinheiten: • Aceton: 99% • Essigsäure: 82% • Buttersäure: 97% • Butanol: 95% • Ethanol: 96%

  16. Verwendung der Produkte • Aceton • Herstellung von Plexiglas / Acrylglas • Lösungs- und Extraktionsmittel in der Klebstoff- und Lackindustrie • Nagellackentferner • Reinigung von Dentinflächen und Wurzelkanälen

  17. Verwendung der Produkte • Essigsäure • Speiseessig • Kalklöser • Konservierungsstoff in der Lebensmittelindustrie (E260) • Salze sind Hilfsmittel in der Textil- und Lederindustrie • Zwischenprodukt zur Herstellung von Kunstfasern, Kunststoffen, Riechstoffen und Medikamenten

  18. Verwendung der Produkte • Buttersäure • Zellulosebutyrat (witterungsbeständiger und schlagfester Kunststoff) • Medikamente und Schädlingsbekämpfung • Buttersäureester  Aromastoffe / Duftstoffe (Mixbiere, Parfüm, Joghurt)

  19. Verwendung der Produkte • Butanol • Ausgangsstoff für die Produktion von Synthesekautschuk • Herstellung von Lacken • Extraktionsmittel bei der Gewinnung von Arzneistoffen • Flotationschemikalie beim Papierrecycling • Biokraftstoff der 3. Generation

  20. Verwendung der Produkte • Ethanol • Lösungsmittel • Grundchemikalie in der Industrie • Bioethanol (Kraftstoff) • Trinkalkohol • Desinfektionsmittel

  21. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!  Gruppe 3 (Michelle Aquino Apitz,Eva Dürholt,Marina Renner, Julia Kirchhof,Müberra Ahci,Florian Boecker)

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