BİYOETANOL ÜRETİMİ İÇİN TARIMSAL ATIKLARIN ENZİMATİK HİDROLİZ YÖNTEMİ İLE ŞEKERLERE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "BİYOETANOL ÜRETİMİ İÇİN TARIMSAL ATIKLARIN ENZİMATİK HİDROLİZ YÖNTEMİ İLE ŞEKERLERE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ"

Umut Reza
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 BİYOETANOL ÜRETİMİ İÇİN TARIMSAL ATIKLARIN ENZİMATİK HİDROLİZ YÖNTEMİ İLE ŞEKERLERE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ

2 İÇERIK Giriş Biyokütle potansiyeli Biyokütle dönüşüm süreçleri Dünyada biyoetanol Türkiye de biyoetanol Biyoetanol üretim yöntemleri Kullanım alanları Örnek bir çalışmanın sonuçları

3 GIRIŞ Fosil enerji kaynakları sonsuz değil Biyo-yakıtlar fosil enerjilerin alternatifi Selülozik atıklar düşük maliyetli Yüksek biyo-etanol verimi Selülozik atıklar için ön işlem

htm Biyo-yakıtlar fosil enerjilerin alternatifi

4 TÜRKIYE NIN BIYOKÜTLE POTANSIYELI Biyokütle Potansiyel (milyon ton/yıl) Enerji değeri (Mtep) Tarımsal artıklar Yıllık üretimi (milyon ton) Enerji potansiyeli (Mtep) Buğday sapları Yıllık bitkiler Çok yıllık bitkiler Orman artıkları Tarımsal artıklar Orman Endüstrisi artıkları Hayvansal atıklar Diğer Toplam Arpa sapları Mısır sapları Pamuk sap ve kozaları Ayçiçeği sapları Şeker pancarı artıkları Fındık kabukları Yulaf sapları Çavdar sapları Pirinç sapları Meyve kabukları Toplam SARAÇOĞLU, N The Importance of Bioenergy and Energy Forestry for Turkey. TUBITAK JRC Zero Emissions Workshop, Gebze, Türkiye.

0 Arpa sapları 13.5 3.9 Mısır sapları 4.2 1.2 Pamuk sap ve kozaları 29 0.9 Ayçiçeği sapları 2.7 0.8 Şeker pancarı artıkları 2.3 0.7 Fındık kabukları 0.8 0.3 Yulaf sapları 0.5 0.

5 BIYOKÜTLE DÖNÜŞÜM SÜREÇLERI Kaynak:

6 Biyo-yakıtlar BIYO-YAKITLAR Katı Biyo-yakıtlar Biyo-kömür Briket/Pelet Biyo-gaz Gaz Biyo-yakıtlar Syngaz Hidrojen Biyo-etanol Sıvı Biyo-yakıtlar Biyo-dizel Biyo-metanol Biyo-oil

7 Milyar Lt Milyar lt DÜNYADA BIYO-ETANOL ,5 27,8 21 Üretim ,2 1,8 4,4 3,7 1, ABD BREZİLYA AB ÇİN FRANSA Dünya AB Ar, F. F. Pankobirlik / Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi

ABD BREZİLYA AB ÇİN FRANSA 6 2007 2008 2009 2011 Dünya AB

8 KULLANIM ZORUNLULUĞU Ülke ABD Arjantin Avustralya Brezilya Brezilya Kanada Çin Kolombiya Kostarika Hindistan Pakistan Finlandiya Ar, F. F. Pankobirlik / Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi Kullanım zorunluluk E15 Z / E85 E5 Z E10 E20-E25 Z E85 E5 Z E10 E10 Z E7 Z E5 Z E10 E5-E10 Z Resmi gazetede yayımlanan 27 Eylül 2011 tarih ve sayılı Tebliğ e göre, Piyasaya akaryakıt olarak arz edilen benzin türlerinin, yerli tarım ürünlerinden üretilmiş etanol içeriğinin: 2013 ylı itibariyle en az %2, 2014 yılı itibariyle en az %3 olması zorunludur.

F. Pankobirlik / Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi Kullanım zorunluluk E15 Z / E85 E5 Z E10 E20-E25 Z E85 E5 Z E10 E10 Z E7 Z E5 Z

9 DÜNYADAN BAZI ÖRNEKLER Ülkeler Şirketler Üretim Potansiyeli x1000 Lt Hammadde Avusturya Agrana(Pischelsdorf) Buğday, Mısır Belçika BioWanz (Wanze) AlcoBioFuel (Gent) Amylum (Aalst) Bulgaristan Euro Ethyl GmbH (Silistra) Mısır Buğday, Seker şurubu Buğday Buğday Fransa Almanya İtalya Tereos (Artenay) Tereos (Lillebonne) Tereos (Origny) Verbio AG (Zörbig) Verbio AG (Schwedt) CropEnergies AG (Zeitz) Fuel 21 (Klein Wanzleben) Silcompa (Correggio) Alcoplus (Ferrara) IMA (Bertolino Group) Şeker şurubu Buğday Şeker şurubu Tahıllar Tahıllar, şeker şurubu Tahıllar, şeker şurubu Şeker şurubu Ham alkol Tahıllar Ham alkol Slovakya Enviral Mısır Koçtürk, D. Ankara Ü. Doktora Tezi

Verbio AG (Schwedt) CropEnergies AG (Zeitz) Fuel 21 (Klein Wanzleben) Silcompa (Correggio) Alcoplus (Ferrara) IMA (Bertolino Group) 40 000 250 000 300 000 125 000 230 000 360 000 130 000 60 000 42

10 TÜRKIYE DE BIYO-ETANOL Firma Adı Konya Şeker- Çumra Fabrikası Tarımsal Kimya Teknolojileri (TARKİM) Tezkim Tarımsal Kimya (TEZKİM) Üretim/yıl x1000 lt Şehir Hammadde Konya Şeker pancarı Bursa Buğday, Mısır Adana Buğday, Mısır

(TEZKİM) Üretim/yıl x1000 lt Şehir Hammadde 84 000 Konya

11 Kaynak: ÜRETIM DIYAGRAMI

12 Kaynak: ÜRETIM DIYAGRAMI

13 BIYOKÜTLE KAYNAKLARININ BIYO-ETANOL POTANSIYELLERI Hammadde Biyo-etanol Potansiyeli (lt/ton) Şeker kamışı 70 Şeker pancarı 110 Patates 110 Mısır 360 Buğday 340 Arpa 250 Pirinç 430 Tatlı sorgum 60 Diğer selülozik biyokütle 280 Koçtürk, D. Ankara Ü. Doktora Tezi

110 Patates 110 Mısır 360 Buğday 340 Arpa 250 Pirinç 430 Tatlı

14 KULLANIM ALANLARI Ulaştırmada Araçlar Kojenarasyon ünitelerinde Kimya sanayinde Etilen üretimi Hidrojen üretimi Asetik asit üretimi vs.

15 LIGNOSELÜLOZIK BIYOKÜTLENIN YAPISI Kaynak: Ratanakhanokchai et al.,2010. Paenibacillus curdlanolyticus Strain B-6 Multienzyme Complex: A Novel System for Biomass Utilization, Engineering» "Biomass Now - Cultivation and Utilization", book edited by Miodrag Darko Matovic, ISBN

System for Biomass Utilization, Engineering» "Biomass Now - Cultivation

16 ÖN IŞLEM (PRETREATMENT) Ön işlem lignoselülozik yapıyı parçalar Selülozun etkilenmesini artırır Hidroliz oranını artırır Verim artar

17 ÖN IŞLEM (PRETREATMENT) Ön işlem Fiziksel Kimyasal Termal/fizikokimyasal Biyolojik Mekanik Asit Otohidroliz Mikroorganizma Alkali Buhar patlama Enzimatik AFEX CO2 patlama

18 HIDROLIZ (C 6 H 10 O 5 )n + nh 2 O n C 6 H 12 O 6 Hidroliz Kimyasal Enzimatik Derişik asit Seyreltik asit Selülaz Ksilanaz

19 FERMANTASYONU 180 g Glikoz = 96 g Etanol (teorik olarak) 100 g Glikoz = g Etanol (pratikte) Karbondioksit Gazlı içecekler Kuru buz Kimya sanayi Yangın tüpleri

20 II. OTOHIDROLIZE EDILMIŞ BUĞDAY SAPININ ENZIMATIK HIDROLIZ YÖNTEMI ILE ŞEKERLERE DÖNÜŞTÜRÜLMESI

21 ENZIMATIK HIDROLIZIN AMACI Şeker geri kazanımı (%)= Enzimatik hidroliz sonucu elde edilen şeker hammadde içerisindeki şeker Ekonomik = 4-5 FPU/g enzim ile >%65 şeker geri kazanımı

22 Şeker analizi METOT Buğday sapı Otohidroliz Ön işlem görmüş hammadde Mekanik inceltme Otohidroliz sıvısı 4 FPU enzim Enzimatik hidroliz

23 İçerik, % OTOHIDROLIZIN KIMYASAL YAPIYA ETKISI Others Ash Lignin Ara Xylan Glucan Extractives İşlem Sıcaklığın 160 C- 200 C artmasıyla: Hemicellulose: % %1.4 Lignin: % %12.4 azalmaktadır.

24 ph Verim, % OTOHIDROLIZIN PH VE VERIME ETKISI min 20 min min 20 min Sıcaklık, C Sıcaklık, C Sıcaklığın artmasıyla: ph: (10 dk); (20 dk) Verim: %58 (10 dk); %56 (20 dk)

25 Yan ürünler, g/100 g hammadde OTOHIDROLIZIN YAN ÜRÜNLER OLUŞUMUNA ETKISI 8 6 Furfural HMF Acetic Acid Formic Acid İşlem

26 Geri kazanılan şeker, g/100 g hammadde OTOHIDROLIZ SIVISINDAKI ŞEKER GERI KAZANIMI Galactan Arabinan Xylan Glucan İşlem Ksilan ana bileşen çözünen şekerlerin max % 71 geri kazanım

27 EH Glucan Verimi, g/100 g hammadde EH Ksilan verimi, g/100 g hammadde ENZIMATIK HIDROLIZ SONUCU ŞEKER GERI KAZANIMI min 10min-P6K 20min 20min-P6K Sıcaklık, C min 10min-P6K 20min 20min-P6K Sıcaklık, C Ön işlem süresinin artması genelde glucan verimini artırmıştır. Ksilan verimi 170 C den sonra hızla azalmıştır.

28 Toplam şeker geri kazanımı, % TOPLAM ŞEKER GERI KAZANIMI min 10min-P6K 20min 20min-P6K Sıcaklık, C Mekanik inceltme şeker verimini %10 kadar artırmıştır. Maksimum şeker verimi (180-20) = %72

29 SONUÇLAR VE ÖNERILER Enerji konusunda dışa bağımlılığı azaltmak için biyoetanol üretimi ve kullanımını yaygınlaştırmak Ülkemizin biyokütle kaynaklarını katma değeri olan ürünlere dönüştürmek için teşvik ve destek Türkiye nin 2023 yılına kadar yenilenebilir enerji kaynaklarının toplam enerji tüketimindeki payının %20 hedefini koymak Biyoenerji konusunda ulusal bir politika oluşturmak

30 SON

Benzer belgeler

Biyoenerjide Güncel ve Öncelikli Teknoloji Alanları ve TTGV Destekleri

Biyoenerjide Güncel ve Öncelikli Teknoloji Alanları ve TTGV Destekleri Ferda Ulutaş Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı TIREC 2010 Türkiye Uluslararası Yenilenebilir Enerji Kongresi Türkiye Biyoenerji Piyasası