slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
Biotechnologiczne metody wytwarzania chemikaliów „Czyste” technologie

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 21

Biotechnologiczne metody wytwarzania chemikaliów „Czyste” technologie - PowerPoint PPT Presentation


  • 163 Views
  • Uploaded on

Biotechnologiczne metody wytwarzania chemikaliów „Czyste” technologie. Biotechnologiczne metody wytwarzania chemikaliów. Związki proste wytwarzane przez drobnoustroje. Biopolimery. Polisacharydy. Etanol Glicerol Aceton Butanol 1,3-propandiol Kwas mlekowy Kwas cytrynowy

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Biotechnologiczne metody wytwarzania chemikaliów „Czyste” technologie' - conan-gates


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide2
Biotechnologiczne metody wytwarzania chemikaliów

Związki proste wytwarzane

przez drobnoustroje

Biopolimery

Polisacharydy

  • Etanol
  • Glicerol
  • Aceton
  • Butanol
  • 1,3-propandiol
  • Kwas mlekowy
  • Kwas cytrynowy
  • Kwas octowy
  • Kwas fumarowy
  • Akrylamid
  • biosurfaktanty
  • Kurdlan
  • Dekstran
  • Gellan
  • Pullan
  • Skleroglukan
  • Ksantan

Biodegradowalne tworzywa

plastyczne - polihydroksykwasy

R = H lub alkil (C1 do C9)

slide3
Produkty metabolizmu beztlenowego różnych drobnoustrojów

R – reakcje prowadzące do regeneracji NADH.

slide5
Wytwarzanie glicerolu

Synteza chemiczna: substrat - chlorek allilu; odpadowe produkty chlorowane

Biosynteza: S. cerevisiae, Bacillus subtilis, Dunaliella tertiolecta (halofilne glony)

  • Strategie nadprodukcji glicerolu:
  • dodatek siarczanu(IV)
  • pH 7 – 8
  • stres osmotyczny
  • W przypadku hodowli S. cerevisiae
  • w obecności siarczanu(IV) osiąga się
  • stężenia 3% glicerolu, 2% etanolu
  • i 1% aldehydu octowego.
  • W chwili obecnej ponad 90% glicerolu
  • otrzymuje się fermentacyjnie.

Metaboliczne warunki „przekierowania” fermentacji

etanolowej w stronę wytwarzania glicerolu

z wykorzystaniem siarczanu(IV) sodu

slide6
Wytwarzanie acetonu i butanolu

Aceton i butanol były jednymi z pierwszych produktów biotechnologicznych,

dla wytwarzania których opracowano przemysłową technologię.

Chaim Weizman opracował w 1914 warunki procesu z wykorzystaniem bakterii

Clostridium acetobutylicum, ze skrobią lub melasą jako źródłem węgla. W 1930

Zastosowano Clostridium saccharobutylicum, które wykorzystując sacharozę

wytwarzają jedynie aceton i butanol

Chemiczna metoda

wytwarzania acetonu

Kinetyka zmian pH i wytwarzania produktów

metabolizmu podczas hodowli Clostridium

acetobutylicum.

Wydajność procesu: 30% substratu zostaje

przekształcone w produkty. Stosunek molowy

butanol: aceton: etanol – 6:3:1

slide7
Wytwarzanie acetonu i butanolu
  • Powody zarzucenia
  • oryginalnej metody
  • biotechnologicznej:
  • niezadowalająca wydajność;
  • niemożliwość przekroczenia
  • granicznych stężeń etanolu
  • i butanolu toksycznych
  • dla producenta
  • fagowrażliwość szczepów
  • produkcyjnych
  • autoliza komórek
  • w fazie stacjonarnej
  • wysoki koszt substratu
  • i destylacji
  • petrochemiczna metoda
  • wytwarzania acetonu
  • okazała się tańsza
  • Nowe perspektywy:
  • konstrukcja szczepów mogących wykorzystywać
  • surowce odpadowe, w tym celulozę
  • wprowadzenie anaerobowej fermentacji odpadów z wytwarzaniem biogazu
  • prowadzenie fermentacji w 60 C
  • z jednoczesnym usuwaniem produktów przez odparowanie
  • usuwanie produktów przez odwróconą osmozę,
  • ekstrakcje membranową, odparowywanie membranowe
slide8
Kwas cytrynowy

Zastosowanie – przemysł spożywczy (głównie), przemysł farmaceutyczny

Pierwotnie izolowany z soku cytrynowego. Obecnie 99% z fermentacji Aspergillus spp.

Kolonie Aspergillus niger

Schemat procesu wytwarzania kwasu

cytrynowego metodą fermentacyjną

slide9
Inne chemikalia
  • Kwas mlekowy. Zastosowanie – przemysł spożywczy, wytwarzanie lakierów, pokostów
  • Metoda chemiczna – utlenienie propenu.
  • Metoda fermentacyjna – Lactobacillus delbrueckii; źródła węgla – maltoza, laktoza
  • Kwas octowy. Zastosowanie – przemysł spożywczy, przemysł chemiczny.
  • Metoda chemiczna – utlenienie etanolu.
  • Metoda fermentacyjna – Gluconobacter, Acetobacter – otrzymywanie octu winnego
  • Kwas fumarowy. Zastosowanie – przemysł spożywczy, otrzymywanie poliestrów.
  • Metoda chemiczna – z benzenu.
  • Metoda fermentacyjna – Rhizopus spp., Candida spp. ze skrobi.
  • Akrylamid. Zastosowanie – polimery.
  • Metoda chemiczna – uwodnienie acretonitrylu na katalizatorze miedziowym.
  • Metoda biologiczna – biotransforamcja akrylonitrylu przez Pseudomonas spp.
  • (zawierają hydratazę nitrylową).
  • Optycznie czynne minokwasy – większość wyłącznie metodami fermentacyjnymi
  • Polimery biodegradowalne
slide10
Tworzywa plastyczne wytwarzane przez drobnoustroje

Granule kwasu polihydroksymasłowego w komórkach Ralstonia eutropha

slide12
Biosynteza PHB z glukozy

w Ralstonia eutropha

Regulacja biosyntezy i degradacji PHB

w Ralstonia eutropha

slide13
Tworzywa plastyczne wytwarzane przez drobnoustroje

Skład polimerów polihydroksykwasów (PHA) wytwarzanych przez różne gatunki

bakterii z różnych źródeł węgla

slide16
Znanych jest co najmniej 300 gatunków bakterii wytwarzających PHA.

Fizjologiczna rola PHA – „magazyn” energetyczny w warunkach

ograniczenia składników odżywczych.

Niektóre gatunki bakterii wymagają wyraźnego sygnału w postaci

braku składnika odżywczego dla zainicjowania biosyntezy PHA;

Inne akumulują PHA w trakcie wzrostu.

I grupa – np. Ralstonia eutropha. Hodowla 60 h w podłożu glukoza/sole

w warunkach ograniczenia fosforanu. Osiąga się 45 – 80 % zawartości

PHA w suchej masie. Dodając kwas propionowy do pożywki otrzymuje

się kopolimer P(3HB + 3HV).

Kopolimer P(3HB + 3HV) jest wytwarzany na skalę przemysłową przez

firmę Zeneca I sprzedawany pod nazwą Biopol. Cena 3 $/kg.

Możliwości obniżenia kosztów – tańsze źródła węgla.

Inne możliwości: a/ rekombinowane komórki E. coli; b/ transgeniczne

rośliny – Arabidopsis thaliana (akumulacja PHA w plastydach);

rośliny oleiste – Brassica napus, bawełna, kukurydza.

slide17
Czyste technologie

Etapy przemysłowego procesu produkcyjnego z zaznaczeniem możliwości

zastosowania biotechnologii

slide18
Czyste technologie z zastosowaniem drobnoustrojów

i enzymów w procesach przemysłowych.

  • Odsiarczanie ropy naftowej i węgla. Usuwanie związków azotu z ropy
  • Zastosowanie enzymów to produkcji proszków do prania
  • Zastosowanie drobnoustrojów i enzymów do biotransformacji
  • związków organicznych
  • Zastosowanie drobnoustrojów i białek ekstremofilnych w przemyśle
  • spożywczym
  • Wykorzystanie enzymów proteolitycznych i hydrolaz polisacharydów
  • w przemyśle tekstylnym, papierniczym i skórzanym
slide19
Czyste technologie

Zalety i wady procesów biotechnologicznych w porównaniu

z technologiami tradycyjnymi

Wady

Zalety

  • łagodne warunki
  • specyficzność reakcji
  • duża szybkość i efektywność
  • zastosowanie surowców odnawialnych
  • możliwość polepszenia parametrów
  • dzięki zastosowaniu technik
  • optymalizacji biokatalizatora
  • możliwość zastosowania enzymów
  • z organizmów ekstremofilnych
  • konieczność wyodrębnienia
  • produktu z rozcieńczonego roztworu
  • niekiedy problemy z oddzieleniem
  • biokatalizatora od produktu
  • niebezpieczeństwo zainfekowania
  • środowiska reakcji
  • ograniczona trwałość biokatalizatorów
slide21
Biotransformacje związków sterydowych

Progesteron

Rhizopus

nigricans

11-hydroksyprogesteron

Kortyzon i pochodne

Alternatywa – synteza chemiczna,

28 etapów

ad