Казанский государственный технологический университет ООО Биотехконсалтинг ПРОИЗВОДСТВО ТОПЛИВНОГО ЭТАНОЛА КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ С.Г.Мухачев, Б.В.Кузнецов, М.Ф.Шавалиев, Валеева Р.Т., Емельянов В.М. презентация

Б.В.Кузнецов, М.Ф.Шавалиев, Валеева Р.Т., Емельянов В.М.

их доступность и обеспеченность запасами.
Детерминирование сферы материального производства качественными и количественными показателями используемых энергоносителей является важнейшим фактором, который должен быть положен в основу разработки стратегий регионального устойчивого развития.

особенно в депрессивных сельских регионах;
рост доходов фермеров, оживление местной экономики;
дополнительные федеральные и местные налоги;
контроль цен на бензин;
чистый воздух в мегаполисах.

ПРОИЗВОДСТВО БИОЭТАНОЛА В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ СОСТАВЛЯЕТ 31,4 млн.т

В России биоэтанол не производится,
Потенциальный рынок – более 3,6 млн.т

ЗАНИМАЕТ 111 место ИЗ 120!

Создание современного производства биоэтанола должно отвечать требованию максимальной энергоэффективности!

Чистый энергетический баланс биоэтанола при использовании:
зерна – 1,34
целлюлозосодержащего сырья – 2,62

утилизация лигнина

Микробиологическая конверсия

Ферментативный гидролиз

АЭРОБНЫЙ ПРОЦЕСС

АНАЭРОБНЫЙ ПРОЦЕСС

Белковые препараты
Аминокислоты
Органические кислоты
Ферменты
Бактериальные удобрения
Биологические средства защиты растений
Ветеринарные препараты

Органические кислоты
Спирты
Кетоны
Биогаз
Водород
Витамины
Удобрения

продуктов, получаемых при комплексной переработке
1 тонны зерна пшеницы

В РАСЧЕТЕ НА ОДНОГО ЧЕЛОВЕКА

настоящее время
не используется
500000 куб.м. древесины
березы и осины, что составляет
почти 80% расчетной лесосеки

на 23% выше, чем на субстратах древесного происхождения.

В Сибирском государственном технологическом университе, г. Красноярск (repyakh@sibstu.kts.ru) проведена обработка массы стеблей топинамбура: экстракция горячей водой – до 32% от СВ, остальные СВ - гидролиз разбавленной серной кислотой. Оптимальная продолжительность гидролиза – 105 минут при температуре 160 °С, выход РВ – 54% от СВ.

ПЕРЕРАБОТКА СВЕКЛЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ОБОГАЩЕННОГО БЕНЗИНА С ПРИСАДКОЙ БИОЭТАНОЛА И СОПУТСТВУЮЩИХ ПРОДУКТОВ

продуктов, получаемых при комплексной переработке
1 тонны сахарной свеклы

сухая зеленая масса топинамбура
3 – клубни топинамбура (пересчет на 10% влажности)
4 – овес (зерно)
5 – сахарная свекла
(пересчет на 10% влажности)
6 – ячмень (зерно)
7 – пшеница (зерно)
8 – рожь (зерно)
9 – кукуруза (зерно)

сырье, позволяющее производить достаточно ценные продукты кроме этанола и если доля последнего в суммарной стоимости продукции комбината не превысит ориентировочно 35 - 40%. Этим требованиям в полной мере удовлетворяет топинамбур, надземная масса которого дает в пересчете на 1 га 3-4 т спирта.
Выход спирта из зеленой массы топинамбура в 1,5-2 раза выше выхода спирта при переработке зерна кукурузы, пшеницы, ячменя в расчете на гектар угодий.
Себестоимость спирта, получаемого из зеленой массы топинамбура по оценкам канадских экономистов составит
0,14 – 0,15 $USA за 1 литр.

применением мембранных технологий
Двустадийный химический и энзиматический гидролиз сырья
Низкотемпературный гидролиз сырья разбавленными кислотами
Ферментативный гидролиз без разваривания
Применение осмо- и термотолерантных штаммов дрожжей
Применение сапрофитов, бактериальных культур вместо дрожжей
Применение мутантных штаммов с отгонкой и переработкой ацетальдегида
Вакуумная, экстрактивная и мембранная ферментации
Рециркуляция фильтрованной бражки через бражную колонну
Глубокая переработка сырья с использованием непищевых материалов
Деконтаминация сырья
Применение реакторов интенсивного действия для аэробного выращивания чистой культуры и дрожжегенерации
Применение эффективного аппаратурного оснащения энергоемких процессов, например пленочных и роторных выпарных аппаратов, тепловых насосов и др.
Газификация сырья, химический и микробиологический способ получения этанола и др. продуктов из синтез-газа
Получение сырья за счет жизнедеятельности генетически измененных цианобактерий

– традиционная схема
2 – рецикл по биомассе
3 – брожение под вакуумом

ГАЗОВОЙ И ЖИДКОЙ ФАЗЫ

РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ НАСОС

ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В ЦИКЛОНЕ

ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЕ НАСОСЫ ПОДАЧИ ЖИДКИХ СРЕД

КОРПУС БИОРЕАКТОРА

предложил полимерную мембрану поли-н-изопропилакриламид-ко-н-изопропилметакриламид, посаженную с применением плазменной технологии на пористую полиэтиленовую мембрану. Пропускает этанол при концентрации выше 8%, не пропускает при меньших концентрациях. Цеолитная полупроницаемая мембрана концентрирует поток до 80% этанола. Обезвоживающая мембрана поднимет концентрацию до 99,5%.
Энергозатраты при этом составят 1/3 от затрат при дистилляции.

ДНК синезеленых водорослей гены от укскснокислых бактерий, отвечающие за производство глюкозы. Водоросли стали выделять гель, содержащий целлюлозу. Они не требуют плодородных почв, поливать можно сточными водами и даже морской водой. «Урожай» снимать можно непрерывно!

Для выработки равного количества этанола потребуется только 3,5% земли от площади под кукурузу или сахарный тростник.

пара-гидроксибензальдегида
Производство топливных брикетов, лигноугля, сорбентов,
Производство электроэнергии из отходов
Получение жидкого топлива (сырья) путем мягкого пиролиза отходов
Применение смешанных культур для переработки барды
Обогащение барды гидролизатами с увеличением производства СКД
Использование барды в качестве удобрения
Получение продуктов микробиологического синтеза на основе эфиро-альдегидной фракции и других отходов (например кислот цикла Кребса)
Ректификация с получением органических растворителей
Переработка органических отходов с помощью вермикультуры
Утилизация низкопотенциального тепла в тепличном хозяйстве
Глубокая система многоступенчатой очистки стоков с использованием водных растительных ценозов в системе замкнутого водопользования

сокращение числа стадий

Доля биоэтанола в суммарной стоимости продукции не превышает 35%

Плотные культуры и обеспечение асептики

Обогащение барды и ее переработка с помощью микробных ассоциаций

производства пектин-содержащих культур (топинамбур, сахарная свекла)