agrÁrium vs bioÜzemanyagok. verseny vagy partnersÉg

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.


Magyarországi energiakép

A magyarországi energiaellátás alakulása 1973 – 2030 között.

A magyarországi energiatermelés alakulása 1973 – 2030 között.

(IEA, Energy Policies of IEA Countries, Hungary, 2007)


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



A “bioenergia” megoszlása Magyarországon

Forestry Agriculture Animals Food/Feed Communal


Biogáz üzemek Magyaországon


Földterületek, termesztett

növények


Biogáz szubsztrátok

Szerves hulladékok háztartások

agrárium

ipar

agrárium energianövények

Szennyvíz, szennyvíziszap

háztartások

agrárium

ipar

BIOGÁZ

BIOFINOMÍTÁS

KOMPOSZT AGRÁRIUM


Biogáz szubsztrátok

STRUKTÚRA, ÖSSZEFÜGGÉSEK

Energia szektor Környezetvédelem

Mezőgazdaság

Tudásbázis

MEGÚJULÓ ENERGIA


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


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


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


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


Cellulózból hidrogén

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


Kutatás - BIOGÁZ

Intenzifikálás

Integráció

Új szubsztrátok, biomassza, hulladék

Folyamatmonitorozás, tervezés


Folyamatos üzemű biogáz

fermentorok


Unortodox szubsztrátok

• Fehérje gazdag: kazein, húsliszt

• Csirke trágya

• Lignocellulóz: kukoricaszár, szalma

• Articsóka, édes cirok, dohánt

• Algák

Különféle előkezelések, fiziko-kémiai, biológiai


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)


A mikróbaközösség változása I


Az Archaebaktériumok

mikrobiális dinamikája

HIDROGÉNTERMELÉS ALGÁKKAL

http://images.google.hu/imgres?imgurl=http://www.oxford-chiltern-bus-page.co.uk/upload300105/HAJ-Fire-Service-H-AJ-27.jpg&imgrefurl=http://www.oxford-chiltern-bus-page.co.uk/300105.htm&h=583&w=800&sz=101&hl=hu&start=11&tbnid=prPq3mrMsieXhM:&tbnh=104&tbnw=143&prev=/images?q=FIRE+SERVICE&ndsp=20&svnum=10&hl=hu&lr=&sa=N


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

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET

agrÁrium vs bioÜzemanyagok. verseny vagy partnersÉg

Documents