Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
AGRÁRIUM vs BIOÜZEMANYAGOK.
VERSENY VAGY PARTNERSÉG?
Dr. Rákhely Gábor SZTE TTIK Biotechnológiai Tanszék
Környezettudományi és Műszaki Intézet
„A Szegedi Tudományegyetem quadruplehelix modell alapú gazdasági- és társadalmi
pozicionálása, a tudástranszfer gyakorlatának kialakítása Hódmezővásárhely-Szeged
kiemelt növekedési zónában” c. projekt keretében valósul meg
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
„Agrárinnováció a gyakorlatban” Hódmezővásárhely, 2015. 10.27.
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
Magyarországi energiakép
A magyarországi energiaellátás alakulása 1973 – 2030 között.
A magyarországi energiatermelés alakulása 1973 – 2030 között.
(IEA, Energy Policies of IEA Countries, Hungary, 2007)
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
Villamos energia és hűtés-fűtés szektorokban felhasznált megújuló
energiahordozók megoszlása 2010-ben
MEGÚJULÓ ALTERNATÍV
ENEGIAFORRÁSOK, ENERGIAHORDOZÓK
•Szél
•Nukleáris – hasadásos, fúziós (Cadarache, 2040)
• geotermális
• víz
Biohidrogén
biogáz
Bioetanol, biometanol,
Biodízel stb.
•Nap
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
A “bioenergia” megoszlása Magyarországon
Forestry Agriculture Animals Food/Feed Communal
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
Biogáz szubsztrátok
Szerves hulladékok háztartások
agrárium
ipar
agrárium energianövények
Szennyvíz, szennyvíziszap
háztartások
agrárium
ipar
BIOGÁZ
BIOFINOMÍTÁS
KOMPOSZT AGRÁRIUM
STRUKTÚRA, ÖSSZEFÜGGÉSEK
Energia szektor Környezetvédelem
Mezőgazdaság
Tudásbázis
MEGÚJULÓ ENERGIA
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
FUTÓ FŐBB ROJEKTEK
- hidrogén anyagcsere prokarióta szervezetekben,
alap és alkalmazott kutatás
- biogáz termelés elméleti és gyakorlati vonatkozásai
- veszélyes anyagok biológiai ártalmatlanítása,
- a biodegradációs mechanizmusok molekuláris
vizsgálata
- Biokontrol készítmények az agrárium, élelmiszeripar
számára, fágterápia
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
SÖTÉT FERMENTÁCIÓ
SZUBSZTRÁT
poliszaharid fehérje, peptid
polimer bontás egységekre
cukor aminosav
biohidrogén biogáz bioetanol .........................
Caldicellulosiruptor saccharolyticus
Thermococcus litoralis
Energ
ia n
övények,
poliszahari
d h
ulladékok
Állati h
ulladékok
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
SÖTÉT FERMENTÁCIÓ I.
Caldicellulosiruptor saccharolyticus
Gram positív thermofil baktérium
hidrogén fejlesztő és cellulóz bontó
genom kész
Alkalmazások:
thermofil biogáz projektben, mint intenzifikáló törzs
HYVOLUTION (EU FP6)
ígéretes jelölt sötét fermentatációhoz
legalább két hidrogenáza van:
egy csak Fe és egy NiFe hidrogenáz
cél: jobb törzs
eszköztár: genetikai rendszer
NiFe hidrogenáz negatív törzs
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
DHAP
F-1,6-bisP
GAP
G-6-P
F-6-P
D-glucose
3- PG
2-PG
PEP
pyruvate
► NADH
Ac-CoA
► Fdred
D-xylose
D-xylulose
D-Xu-5-P
L-Ru-5-P
F-6-P GAP
Sensor
kinases
Response
regulators
(AraC)
acetate
galacturonate
tagaturonate
altronate
KDG
DKII
DKI
oligogalacturonate
ethanol
lactate
xylan cellulose
NADH ▼
2 NADH ▲
starch
maltose cellobiose
PO43- Fe3+
br. chain
amino
acids NO3- MoO4
2- metal
dipeptide/
oligopeptide WO42-
NADH ►
H+
ATP
L-arabinose
L-ribulose
glycogen
glucuronate
fructuronate
mannonate
NADH ►
pectin
▲ NADH
2689
1949
268
8
2687
0354
0356/2719
0360/2730
0358
0359
0361 2436
NADH ▼
2059
0274
1883/2485
0750
0751
0751
1548-1551
746/724
malate
fumarate
succinate
succinyl-CoA
2-oxoglutarate
citrate
isocitrate
oxaloacetate
oxalo-
succinate
Fdred ►
CO2
CO
0400
FADH ►
1027
Ac-P 2041
2040
1831
1953
1952
1952
1951
1950
1189
183
0
236
6
1187
1510
1955
1458-1461
1154
798 1200
1351/52 2036
721
digalacturonate
0361
1640?
NADPH ▼
NADPH ▲
2 H+
H2
Fdred ►
H+ ?
1534-1539
NADH ►
2 H+
H2
1860-1864 2059?
F-1-P
D-fructose
D-arabinose
D-ribulose
D-Ru-5-P
723
??
1339
NADH ►
L-rhamnose
lactaldehyde
1,2-propanediol
Rhu-1-P
L-rhamnulose
0876
0989
0865
0407
0425
KDPG
D-Ri-5-P
D-glucose D-xylose
0355/2720
PTS
244
1
2759/0738
1339
1340
0989
L-fucose
L-fuculose
α-L-fucoside
Fuc-1-P
0426
0429
0427/428
0431
2074
0357/2718
2437-2440
D-galactose
D-Gal-6-P
G-1-P
1511
0778
2295 1512 1949
Fdred ◄
2457/2458
1028/1032
1939/1943
2471/2475
1631/1633 1240/1242 1610/1612
Co2+
2682/2684
0261/0265
0173/0175
1048/1050
0972/0974 polar
amino
acids
1010/1012
1616/1618
SÖTÉT FERMENTÁCIÓ II. Thermococcus litoralis
I. keratintartalmú
hulladék
biológiai bontása
keratintartalmú
hulladék
III. gáztisztítás
H2
CO2
II. hidrogéntermelés
biomassza
Thermococcus
litoralis
H2, CO2
Bacillus
licheniformis
biomassza
oldott keratin
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
Kutatás - BIOGÁZ
Intenzifikálás
Integráció
Új szubsztrátok, biomassza, hulladék
Folyamatmonitorozás, tervezés
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
Unortodox szubsztrátok
• Fehérje gazdag: kazein, húsliszt
• Csirke trágya
• Lignocellulóz: kukoricaszár, szalma
• Articsóka, édes cirok, dohánt
• Algák
Különféle előkezelések, fiziko-kémiai, biológiai
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
Kazein fermentáció
0
20
40
60
80
100
120
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Pro
tein
lo
ad
ing
(g
oT
S)
Bio
ga
s y
ield
(N
L)/
1 g
case
in o
TS
Time (week)
HIDROGÉNTERMELÉS ALGÁKKAL
TÁMOP-4.2.1.C-14/1/KONV-2015-0013 projekt
Biogáztermelés algákból
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1 6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
10
1
10
6
11
1
11
6
12
1
12
6
13
1
13
6
14
1
14
6
15
1
15
6
16
1
16
6
Cu
mu
lati
ve m
eth
an
e y
ield
(lN
)
Sampling points
algae
corn silage