Search

Biobutanol se dobiva tzv. ABE (aceton-butanol-etanol) fermentacijom, a njegovo izdvajanje iz fermentacijske smjese je energetski vrlo zahtjevno zbog četiri destilacije potrebne da se razdvoje produkti fermentacije. U ovom radu simulirana su tri različita procesa separacije proizvoda ABE fermentacije; base case proces, proces sa sintetiziranom mrežom izmjenjivača topline i proces s integriranom dizalicom topline. Cilj ovog rada je bio vidjeti koji od ta tri procesa ima najmanje godišnje troškove. Simulacije procesa su rađene u programu CHEMCAD. Kao optimalan proces izabran je proces sa sintetiziranom mrežom izmjenjivača topline. Biobutanol is produced by ABE (acetone-butanol-ethanol) fermentation and it's recovery is a very energy intensive process because four distillation columns are needed in order to seperate fermentation products. In this paper, three different distillation processes of ABE fermentation broth were simulated: base case process, heat exchangers network synthesis – HENS process and process with integrated heat pump. The aim of this paper was to see which of these three processes has the least total annual cost (TAC). Simulations were made using CHEMCAD. Process with heat exchangers network synthesis proved to have the lowest TAC.

Prvi podaci o upotrebi biogoriva datiraju još u 19.stoljeću. Već tada su ljudi postali svjesni koliko fosilna goriva mogu naštetiti okolišu. U potrazi za alternativnim izvorima goriva i energije postali su sve više uključeni u sam proces proizvodnje goriva. Napretkom tehnologije proizvodnja biogoriva je postala široko dostupna i sve se više koristi. Osim što je jeftinija, upotreba biogoriva ne povećava koncentraciju stakleničkih plinova što je velika prednost. Jedna od prednosti je što se dosadašnja oprema može koristiti bez ikakvih preinaka jer su biogoriva dostojna zamjena fosilnim gorivima te neće doći do kvarenja strojeva. Nedostatak je što neke vrste biogoriva kao sirovinu koriste zalihe hrane što može dodatno naštetiti okolišu. Biogorivo još uvijek nije svima dostupno ali uz dobru opremu i točne informacije, može se proizvoditi na većim gospodarstvima kao vlastiti izvor energije. U ovom radu biti će objašnjene osnove u proizvodnji biogoriva.

Zbog energijske krize uzrokovane sve manjim konvencionalnim zalihama nafte te emisije stakleničkih plinova i s time povezanog globalnog zagrijavanja javlja se zabrinutost među ljudskom populacijom. Osim toga, CO2, NOx spojevi i lebdeće čestice potencijalni su uzročnici respiratornih i kardiovaskularnih bolesti. Biobutanol je zamjensko gorivo koje se može proizvesti iz otpadne biomase, ima dobru mješljivost s dizelskim gorivom te se provode istraživanja kako bi ga se što uspješnije ukomponiralo u tržišna motorna goriva. U ovom radu ispitivana su niskotemperaturna svojstva mješavina dizelskog goriva i n-butanola u udjelima do 10 vol. % bez i uz dodatak polimernih PAMA aditiva. PAMA aditivu sintetiziranom radikalskom kopolimerizacijom određena je konverzija monomera, a svim upotrebljenim aditivima raspodjela molekulskih masa metodom kromatografije na propusnom gelu (GPC) i sastav nuklearnom magnetskom rezonancijom (1H NMR). Termogravimetrijskom analizom (TGA) komercijalnih aditiva određen je udio aktivnog polimera u komercijalnoj otopini, na temelju čega su pripravljene vlastite otopine PAMA aditiva. Metodom plinske kromatografije dobivena je raspodjela n-parafina u dizelskom gorivu pri čemu se pokazalo da n-parafini čine 23,02 mas. % mase ukupnog uzorka. Rezultati ispitivanja niskotemperaturnih svojstava pokazali su da sintetizirani PAMA aditivi nemaju utjecaj na točku filtrabilnosti niti na dizelsko gorivo niti na njegove mješavine s n-butanolom, dok je točka tečenja snižena sa -18 °C na -24 °C, odnosno -30 °C. Diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom (DSC) istražena je kristalizacija parafina u pripravljenim mješavinama, pri čemu nisu zabilježeni bitni temperaturni pomaci egzotermnih kristalizacijskih odziva. There is a concern among the human population due to the global warming caused by greenhouse gas emissions and energy crisis because of depleting of conventional oil reserves. Furthermore, CO2, NOx and particulate matter potentially can cause respiratory and cardiovascular diseases. Biobutanol is an alternative fuel that can be produced from waste biomass, has a good miscibility with diesel fuel and many research studies are performed in order to successfully incorporate biobutanol in the motor fuel market. In this work, the low temperature properties of mixtures of n-butanol and diesel fuel in ratios up to 10 vol. % of n-butanol, without and with polymeric PAMA additives were investigated. One of PAMA additives was synthesized by radical copolymerization and monomer conversion was determined gravimetrically. For all applied polymeric additives the distribution of molecular weights was determined by the gel permeation chromatography (GPC) and composition by the nuclear magnetic resonance (1H NMR). PAMA additive solutions were prepared on the base of proportion of active polymer in the commercial additive solutions, which was determined by the thermogravimetrical analysis (TGA). Distribution of n-paraffins in diesel fuel was obtained by the gas chromatography method (GC) wherein it shown that overall content of n-paraffins equal 23.02 wt. %. The results of standard test methods shows that PAMA additives do not have any effect on the cold filter plugging point of diesel fuel or its mixtures with n-butanol, while pour point is reduced from -18 °C to -24 °C or -30 °C, respectively. Crystallization of paraffins in prepared mixtures was studied by differential scanning calorimetry (DSC); the significant efeects of additives on characteristic temperature values were not recorded.

Zbog sve veće potrebe za tekućim gorivima u transportom sektoru u današnje vrijeme sve se više traže alternative za naftu i njene derivate. Osim bioetanola i etilinih ili metilinih estera uljane repice koji se trenutno koriste kao biokomponente u transportnim gorivima u Europi, razmatraju se i druge mogućnosti, a jedna od njih je biobutanol. Biobutanol ima veliku mogućnost primjene kao dodatak motornom benzinu. Potpuna mješljivost s ugljikovodicima, visoka temperatura vrelišta, plamište i druga svojstva omogućuju miješanje butanola s benzinom u širokom rasponu koncentracija i dobro izgaranje u benzinskim motorima. Glavna prednost mu je mogućnost proizvodnje iz biomase. Iako je u usporedbi s bioetanolom kao komercijalno najviše korištenim biogorivom njegova biotehnološka proizvodnja mnogo zahtjevnija brojne prednosti poput veće energetske vrijednosti, slabije mješljivosti s vodom, manjeg tlaka para, manje korozivnosti te prihvatljivijeg vrelišta čine ga dobrom alternativom. U ovom radu ispitana je termodinamička mješljivost biobutanola te njegov utjecaj na glavna fizikalno-kemijska svojstva motornog benzina. Priređene su mješavine biobutanola i bezaditivnog motornog benzina (EUROSUPER 95) u sljedećim volumnim omjerima: 5/95, 10/90, 15/85, 20/80, 30/70, 40/60 i 50/50. Ispitan je utjecaj biobutanola na primarna fizikalno-kemijska svojstva benzina kao što su strukturno-grupni sastav, destilacijske karakteristike, isparljivost (tlak para), viskoznost i refrakcijski indeks. Sastav mješavina određen je upotrebom plinsko-kromatografskih tehnika (DHA GC i PIONA) i 1H-NMR analizom. Dodatno, primjenom programskog sustava za simuliranje procesa ChemCAD, testiran je termodinamički matematički model UNIFAC s ciljem utvrđivanja kompatibilnosti i stabilnosti ovakvih mješavina.

U radu je opisana optimizacija kontinuirane fermentacije sa bakterijom C. acetobutylicum ATCC 824. Istraživanjem su utvrđene optimalne stope razrjeđivanja i optimalna pH vrijednost medija potrebna za pospješenje proizvodnje biobutanola. U radu je također ispitana i uspješno potvrđena mogućnost imobilizacije, kako bi se bakterije mogle zadržati u reaktoru tijekom kontinuirane fermentacije, što bi rezultiralo većom produktivnosti cijelog sustava.

Proizvodnja biobutanola se do sada temeljila na sirovinama na bazi jednostavnih šećera ili škroba. Uvođenjem lignocelulozne biomase kao sirovine za proizvodnju ovog goriva uvjetuje različite tipove predtretmana.