Introduktion til Sektion for Bæredygtig Bioteknologi Mette Lübeck



Relaterede dokumenter
Bioraffinering og Enzymer. Mette Lübeck

Forest & Landscape Sukker, bioethanol og biomasse Den store udfordring for planteavlen!

-kan landbruget lave både mad og energi samtidig? Claus Felby Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet Københavns Universitet

Korn og halm til bioethanol råvarepotentiale, kvalitet og konverteringsteknologier

Det bliver din generations ansvar!

Afgrøder til bioethanol

Hvad er den bedste hvede til bioraffinering? CLAUS FELBY, DET NATURVIDENSKABELIGE FAKULTET KØBENHAVNS UNIVERSITET

Bioethanol, boblerne. ph.d.-stipendiat Morten Busch Jensen. Institut for Kemi- Bio og Miljøteknologi, Det Tekniske Fakultet, Syddansk Universitet

Beskrivelse af status og fremtidige perspektiver for bioraffinaderier

Fra halm til alkohol

Produktion af bioenergi er til gavn for både erhvervene og samfundet. 13. september 2011 Michael Støckler Bioenergichef

Teknologiudvikling indenfor biomasse. Claus Felby Faculty of Life Sciences University of Copenhagen

BIOENERGI. Niclas Scott Bentsen. Københavns Universitet Center for Skov, Landskab og Planlægning

Enzymatisk forflydning af biomasse ved højt tørstof

Produktion af lignocellulosenedbrydende enzymer i skimmelsvampe

Eksempler på nye lovende værdikæder 1

Hvidbog om perspektiver for biobrændstoffer i Danmark

DANMARKS MILJØUNDERSØGELSER. AARHUS UNIVERSITET Tangnetværket Tang til energi. Annette Bruhn. PhD forsker projektleder.

Vejen til bæredygtig biobenzin kemiske og etiske udfordringer

Kornbaseret bioethanolproduktion på. Studstrupværket. Præsentation på offentligt møde den 6. april 2006

Havets grønne guld skal blive til bioenergi og fiskefoder

Inbicon Demonstrationsanlæg

Ny viden fra Bio-Value

Fra biogas til flybrændstof

Miljøvenlige afgrøder til energi, fødevarer og materialer

HALM, DYBSTRØELSE OG ANDRE TØRSTOFRIGE BIPRODUKTER TIL BIOGAS FORBEHANDLING OG POTENTIALER

Biobrændstoffers miljøpåvirkning

Bioteknologi A. Gymnasiale uddannelser. Vejledende opgavesæt 2. Mandag den 31. maj 2010 kl timers skriftlig prøve

Kan sukkerroer være kick-start til bæredygtig dansk produktion of biopolymerer?

Biomasse og det fleksible energisystem

Det Biobaserede Samfund

46 Nanoteknologiske Horisonter

Bioethanol i den danske transportsektor Bioethanol in the Danish transportation sector

IDA Miljø. Anvendelsen af grønne ressourcer i det biobaserede samfund. Biomassens betydning i det biobaserede samfund 12.

Dansk biomasse til bioenergi og bioraffinering. Uffe Jørgensen, Institut for Agroøkologi

Kvalitets ensileringsmiddel til forbedring af energiindholdet i majs, græs og lucerne ensilage

Nedbrydning af polysaccharider ved brug af lys

Fra biomasse til industriprodukter

Artikel 2: Kulhydratkemi

Det Energipolitiske Udvalg

Hvor meget kan biobrændsstoffer til transport nedbringe CO 2 -udledningen?

BILAG 1 Journalistisk produkt Artikel til web- mediet Videnskab.dk (ikke publiceret)

Resumé af: Livscyklusanalyse af biogas produceret på majsensilage

NIK-VE /ECW NIK-VE Energivisioner for Region Nordjylland1 1

DONG Energy Power New Bio Solutions. Plantekongres Januar 2012 Benny Mai

Bioøkonomi, det stærkeste kort til Grønne løsninger, Jobskabelse og Udvikling -også i udkants-dk. Lene Lange Professor Aalborg Universitet, Danmark

! Effekter:! Teknologivalg:! Lokalt marked for bioethanol

Elforbrug eller egen energiproduktion Bioenergichef Michael Støckler, Videncentret for Landbrug, Planteproduktion

Kapitel 4: Affald på tanken. forskerne at gøre det lettere at erstatte fossile brændstoffer og i stedet hælde affald på tanken.

Biomassens rolle i den fremtidige energiforsyning i Region Midtjylland Midt.energistrategi Partnerskabsmøde Viborg, den 28.

Det strategiske forskningsråd nye projekter 2011

KvægKongres 2012 Elforbrug eller egen energiproduktion Klimaet og miljøet - Bioenergi. 28. februar 2012 Michael Støckler Bioenergichef

Bioenergi Strategi. Niels Henriksen DONG Energy

Fremstilling af bioethanol

Den danske biomasse ressource opgørelse og fremtid

Offentligt debatmøde

Bioethanol et alternativt brændstof SRP i Kemi og Matematik Af Signe Klinting Frederiksborg Gymnasium og HF, 3x Den 17.

UdviklingsRåd Sønderjylland (URS)

DEN BIOBASEREDE ØKONOMI. Hvordan kan bioteknologien skabe øget bæredygtighed, effektivitet og værdiløft indenfor fødevareerhvervet?

BLÅ BIOMASSE TIL BIOENERGI & BIORAFFINERING

Muligheder for anvendelse af halm i energisektoren

Afsluttende rapport EUDP WP 4.4 Improved Environmental Performance

Udfordringer og potentiale i jordbruget under hensyn til miljø og klimaændringerne

Introduktion og oversigt bioenergiområdet

Hvad er grøn vækst og hvilke potentialer rummer det? Lene Lange Professor, dr.scient. Forskningsdirektør, Aalborg Universitet

BIOØKONOMI og BIORAFFINADERIER

Danmark i et globalt biobaseret samfund. vil vi være kunder eller producenter?

Biobrændsel et varmt alternativ

Ensileringsmiddel der indeholder en unik Lactobacillus brevis stamme til forbedring af stabilitetet af majs, kornhelsæd og græs ensilage efter åbning

10 ubekvemme om biobrændsler

BIOLOGISKE ENERGIKILDER

Kvalitets ensileringsmiddel til forbedring af energiindholdet i majs, græs og lucerne ensilage

PERSPEKTIVER OG INVESTERING I BIOØKONOMISK FORSKNING

Potentiale ved anvendelsen af græs til biogasproduktion. Uffe Jørgensen, Institut for Agroøkologi

Fremstilling af bioethanol fra halm En øvelsesvejledning. Version /5-08

Danske kompetencer inden for biobrændstoffer hvordan placerer vi os i forhold til udlandet?

Grøn energi - biogas. Teknologi, Fysik og biologi. Grøn energiproduktion - biogas. Svendborg Htx og Haarhs skole. Grundforløbet, uge

Energiteknologi. Præsentation: Niveau: 8. klasse. Varighed: 8 lektioner

Kan vi øge produktionen af biomasse og samtidig reducere landbrugets miljøpåvirkning? Uffe Jørgensen, Institut for Agroøkologi

Udfordringer for dansk klimapolitik frem mod 2030

Robust og bæredygtig bioenergi

Biomasse et alternativ for klimaet? Claus Felby, Forest & Landscape, University of Copenhagen

Bakterier kan frigøre os fra olie

Bioethanol i et fossilfrit samfund

Potentialer i den biobaserede økonomi. Biorefining Alliance 24. juni 2013

Affald, biomasse og phosphor

INDUSTRIEL BIOTEK HISTORIEN OG POTENTIALET FOR DANMARK

2. generations bioethanol

Bioøkonomi: en spændende option hvor udkanten kan komme i centrum. Lene Lange, Professor og Forskningsdirektør Aalborg Universitet, Danmark

Organismer inddeles i tre fundamentale stofomsætningstyper:

Gastekniske dage Præsentation af Maabjerg projektet. v. Chefkonsulent Poul Lyhne

HVAD ER INDUSTRIELLE ENZYMER?

Brint og grønne brændstoffers rolle i fremtidens smarte energi systemer

Afslutningskonference. Axelborg 24. juni 2013 AGROBIOSAM. Anvendelsen af Grønne RessOurcer i det BIObaserede SAMfund AGROBIOSAM.

Gyllebaserede anlæg nu og i fremtiden: Overblik over biomasse, forbehandling, typer, driftsforhold og gasudbytte

Den danske situation og forudsætninger

OPGAVER ØL -verdens første svar på anvendt bioteknologi

Miljøaspektet ved brug af biomasse til transportbrændstoffer

13:10 Kort introduktion til TINV inkl. opsummering omkring bæredygtige brændstoffer TINV, Lars Overgaard

Bæredygtig kemi i fremtiden

Transkript:

Introduktion til Sektion for Bæredygtig Bioteknologi Mette Lübeck Mette Lübeck 1

Sektion for Bæredygtig Bioteknologi Sektionens forskning kombinerer moderne bioteknologi med procesteknologi til udvikling af biomasse baserede systemer til bæredygtig produktion af kemikalier, biobrændstoffer, foder, fødevareingredienser og farmaceutiske produkter. Omdrejningspunktet for sektionens forskning er bioraffinaderier. Bachelor og kandidat uddannelse i Bæredygtig Bioteknologi

Olieproduktion siden år 0 0 500 1000 1500 2000 2500

Olie som råmateriale Brændstof Raffinaderi Råolie Læge midler Plastik Kemikalier Kosmetik artikler

Hvilken vej skal vi gå???? Samfund baseret på kul og olie? Bæredygtigt samfund?

Transportsektoren i EU bidrager med 20-30% af den totale CO 2 emission

Hvilke alternativer findes for olie som råmateriale?? Vindkraft Vandkraft? Solenergi Bioenergi

Hvilke alternativer findes for olie som råmateriale? Vindkraft Vandkraft El Solenergi Varme Biomasse Biobrændstof Kemikalier

Bioenergi Hvad er bioenergi/biobrændstoffer? Bioenergi = Energi fra biomasse Biobrændstoffer = Brændstoffer fra biomasse (Bio-ethanol, bio-diesel, bio-gas, bio-brint, bio-butanol etc.)

Biomasse til bil- og flytransport???

Hvor kommer bioenergien fra? Fotosyntese = lysenergi bundet i biomasse Lys 6 H 2 O + 6 CO 2 -> C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 Glukose Stivelse cellulose hemicellulose lignin

Bioethanol 1. generations teknologi Stivelsesbaseret ethanol Biomasse: Majs, korn, sukkerrør 2. generations teknologi Ethanol fra planterester (lignocellulose) Biomasse: Majsstængler, halm, udpressede sukkerrør, træ Mette Lübeck 12

2. generations bioethanol fremstilling Udnyttelse af rester fra fødevareproduktion og græsser lignocellulosen På nuværende tidspunkt produceres 2. generations bio-ethanol kun begrænset på kommerciel basis. Mette Lübeck 13

Biomassesammensætning - plantevæg Amorph phenolpolymer ic - Lignin Microfibrilles of crystalline cellulose Hemicellulose, binds cellulose and lignin

Biomasse til 2.-generations bioethanol produktion Hvede halm Pil Kaffe planter Majs stængler Eukalyptus træ Ris Halm Udpressede sukkerrør Etc

Cellulose Planters strukturkomponenter er primært cellulose. Cellulose er en polymer lavet af glukoseenheder. (C 6 H 12 O 6 )n Molekylet er meget langt og stift, og er en vigtig del af planternes cellevægge. Cellulose består af 7,000-15,000 glukose molekyler per polymer. Mette Lübeck 16

Hemicellulose Hemicellulose: flere forskellige sukker enheder: glucose, xylose, mannose, galactose, rhamnose og arabinose Hemicellulose er indlejret i planternes cellevæg, bla. i kæder der forbinder cellulose kæder og forbinder pectin og cellulose. Hemicellulose består af kæder på 500-3000 sukker enheder. Derudover er hemicellulose i modsætning til cellulose en forgrenet polymer. Mette Lübeck 17

3 væsentlige trin i bioethanol fremstilling 1. Forbehandling der bryder cellevægstukturen 2. Enzymatisk hydrolyse, hvor enzymer (proteiner) bryder kemiske bindinger mellem cellevægskomponenter 3. Fermentering hvor den nedbrudte biomasse ved en mikrobiologisk proces forgæres til ethanol Gælder for både 1. og 2. generations bioethanol produktion.

Typisk sammensætning af lignocellulose Lignin Cellulose 5-35% 35-50% Hemicellulose 20-40% primært C5 sukker polymer C6 sukker polymer

2.-generations bioethanolproduktion Lignin Hemicellulose 5-35% 20-40% 35-50% Forbehandling primært C5 sukker polymer Cellulose Enzymer C6 sukker polymer glukose Gær Ethanol Specielle bakterier Enzymer xylose, arabinose, galactose, mannose

2.-generations bioethanolproduktion 1 ton halm Lignin Hemicellulose 5-35% 20-40% 35-50% Forbehandling primært C5 sukker polymer Cellulose Enzymer C6 sukker polymer 220 L +140 L glukose Gær Ethanol Specielle bakterier Enzymer xylose, arabinose, galaktose, mannose

Olie som råmateriale Brændstof Raffinaderi Råolie Læge midler Plastik Kemikalier Kosmetik artikler

Biomasse som råmateriale Brændstof Bioraffinaderi Forbehandlet Biomasse Læge midler Plastik Kemikalier Kosmetik artikler

Testanlæg i pilot-skala Biogasol koncept: The Carbon Slaughter House Forbehandling Xylose Fermentation LIGNIN BY-PRODUCTS Biogas proces C5 fermentering Distillering Enzymatisk hydrolyse + C6 fermentering

Classes of enzymes Several classes of enzymes are needed in a synergistic collaboration for degradation of the plant cell wall. These are: Cellulases Hemicellulases Pectinases (primary cell wall) Ligninases Pretreatment using wet-oxidation of wheat straw removes lignin and hemicellulose from cellulose Wheat straw contains approximately 40 % cellulose, 32 % hemicellulose, 18% lignin and no or limited amount of pectins!

Cellulases b-glucosidase Cellobiohydrolase Endoglucanase Cellobiohydrolase Cellulose Cellobiohydrolase b-glucosidase

Synergistic action of cellulases

Eksperiment: Enzymatisk hydrolyse af forbehandlet biomass (hvedehalm). Tilsætning af tre forskellige kommercielle enzymer (cellulaser) til forbehandlet hvedehalm: Novozym188 - primært beta-glucosidase aktivitet Celluclast - primært cellobiohydrolase og endocellulase aktivitet CellicCTec2 kombination af cellobiohydrolase, endocellulase og beta-glucosidase aktiviteter Hydrolysen skal inkuberes 2-3 dage ved 50 o C, og efterfølgende skal der måles for frigjorte sukre (glucose, cellobiose, xylose og arabinose) vha. HPLC analysis Derefter kan beregnes hydrolyse effektivitet