Biyoetanol Uretiminde Entegre Surecler (IP)

**CeReN** · 13 Aralık 2021, 10:32

Biyoetanol surecindeki entegre sureci; optimizasyon amaciyla lignoselulozik biyokutleden biyoetanol uretim sureclerinde bir veya daha fazla islemin birlestirilmesini icerir, bu da verimde artis ve minimum uretim maliyeti ile sonuclanir. IP’nin bir ornegi, hem reaksiyonun hem de urunlerin ayrilmasinin ayni anda gerceklestigi membran reaktorudur. Hidroliz ve fermentasyon prosesleri, ayri hidroliz, fermantasyon (SHF), es zamanli sakarifikasyon ve fermentasyona (SSF) entegre edilebilir. SHF, selulazlarin sicakliklari icin bir firsat saglar ve Saccharomyces cerevisiae, her islemin verimli calismasi icin ayri ayri kontrol edilmelidir. SHF’nin selulaz icin 45–55 o C ve 32 o C’nin altindaki optimum sicakliklarda calistirilmasi Saccharomyces cerevisiae, pentoz ve heksoz sekerlerinin, ayri hidroliz ve birlikte fermentasyon (SHCF) olarak bilinen bir yonteme yol acan tek asamali bir islemde fermente edilmesi icin uygun kosullar saglar.
Enzimatik hidrolizin dezavantajlarindan biri, uretilen yuksek konsantrasyondaki glikozun neden oldugu selulazin inhibisyonudur. Bu zorluk, enzimin konsantrasyonu artirilarak veya SSF kullanilarak cozulebilir. SSF, enzimatik hidrolizden elde edilen glikozun ayni reaktorde fermantasyon yoluyla dogrudan etanole donusturulmesine izin verir. Bazi arastirmacilar, SSF surecinin oldukca sirali oldugunu ve eszamanli olmadigini savunmuslardir ve bu nedenle, ko-fermentasyon (SCCF) ile birlestirilmis sakarifikasyon kullanilir. SSF, enzim uretimini operasyona entegre ederek konsolide biyo isleme (CBP) olarak bilinen bir teknolojiye gore daha da gelistirilmistir, ayrica enzim uretimi, hidroliz ve fermentasyon tek bir unitede gerceklestirilir.

Biyoetanol Uretiminde Etanol Geri Kazanim Sureci
Biyoetanol Uretiminde Entegre Surecler (IP)Monomerik sekerlerin fermantasyonunu genellikle fermantasyon et suyundan etanol geri kazanimi takip eder. Genellikle, et suyunun su icerigi hacimce yaklasIk %0.5’e dusurulerek, hacimce minimum %99,5 susuz etanol olusumu saglanir. Bu islem, etanol-su cozeltisinin azeotropik dogasi tarafindan sinirlandirilmistir ve cozelti bilesenlerinin kaynama noktasindaki farktan yararlanarak dayali olarak yani damitma ilkesine gerceklestirilebilir. Azeotropik cozumle ilgili problem, ana bilesenin goreli ucuculugunu degistiren bir ayirma maddesi kullanilarak asilir. Saf etanolun fermantasyon et suyundan geri kazanilmasinda kullanilan teknikler vardir. Bu tekniklerden bazilari asagidaki gibidir:
• Adsorpsiyon damitma,
• Azeotropik damitma,
• Difuzyon damitma,
• Ekstraktif damitma,
• Vakum damitma,
• Membran damitma,
• Kimyasal dehidrasyon,
Geleneksel teknikler arasinda azeotropik damitma, sivi-sivi ekstraksiyonu ve ekstraktif damitma yer alir. Ekstraktif damitma, buyuk olcekli operasyonlar icin en cok kullanilanidir. Ozellikle daha az enerji gereksinimi nedeniyle gelecekte kullanim icin ilgi ceken baska teknikler de vardir ve bunlar pervaporasyon ile tuz damitmadir.

Biyoetanol Uretiminde Yasam Dongusu Degerlendirmesi (LCA)
Bu degerlendirme genellikle farkli hammaddeler kullanilarak biyoetanol uretiminin cevresel etkisini olcmek icin yapilir. LCA araci, bir surec tasarimi sirasinda potansiyel etkilerin belirlenmesine ve olcegi buyutmeden once sureci iyilestirmek icin karar vermeye yardimci olur. LCA metodolojisi, hedef ve kapsamin tanimlanmasi, yasam dongusu envanter analizi (LCIA), etki degerlendirmesi ve sonuclarin yorumlanmasi dahil olmak uzere dort ana asamadan olusur.
Biyoetanol Uretiminde Entegre Surecler (IP)LCIA, etki kategorilerine ve gostergelerin secimine bagli olarak CML 2002, Eco-indicator 99, ReCiPe, LIME, Lucas ve TRACI gibi metodolojiler kullanilarak yurutulebilir. Farkli lignoselulozik hammaddelerden elde edilen biyoetanol ve benzeri kimyasal urunlerin cevresel etkileri uzerine cok sayida arastirma yapilmistir. Biyoetanolun sera gazi emisyonunu ve kuresel isinma potansiyelini onemli olcude azaltma kapasitesine sahip oldugunu ve dolayisiyla ozon tabakasinin korunmasini kolaylastirdigini gostermektedir.

Biyoetanol Uretiminde Tekno-Ekonomik Analiz (TEA)
TEA, biyoetanol uretimi ile ilgili farkli sureclerin ekonomik fizibilitesini degerlendirmede kullanilan etkili bir aractir. Bu analiz, biyoetanol uretimine yol acan farkli proses yollarinin teknik ve ekonomik verimliliklerini, en iyi yollari secmeye yonelik kapsayici bir amac ile degerlendirme firsati saglar. Analizin teknik yonu, surec akis semasinin gelistirilmesini, Aspen Plus ve SuperPro gibi simulasyon yazilimlarini kullanarak titiz malzeme ve enerji dengesi hesaplamalarini icerir. Ekonomik yonu, sermaye ve proje maliyeti tahminini, indirgenmis nakit akisini ve minimum etanol satis fiyatinin (MESP) belirlenmesini icerir. Bu, Aspen ekonomik degerlendirici paketi (Aspen Technology, Inc., ABD) kullanilarak gerceklestirilebilir.
MESP, surecler arasindaki teknoloji farkliliklarini karsilastirmak, nerede ekonomik veya surec performansinin iyilestirilmesi gerektigini belirlemeye yardimci olan duyarlilik analizlerini yurutmek icin kullanilabilir. Cok sayida arastirmaci, hammadde olarak lignoseluloz kullanan biyoetanol uretiminin tekno-ekonomik analizini incelemistir. Ornegin, Quintero ve ekibi gibi bircok arastirmaci, proses simulasyonu ve ekonomik analiz icin sirasiyla Aspen Plus ve Aspen Process Economic Analyzer’i kullanmislardir. Elde edilen sonuclar, degerlendirilen dort lignoselulozik biyokutle dikkate alindiginda, bos meyve salkimlarindan biyoetanol uretim maliyetinin en dusuk (0.49 US$/L) oldugunu gostermistir.

Biyoetanol Uretiminde Ekserji Analizi
Ekserji, bir kutle veya enerji akisi referans ortamla dengeye getirildiginde elde edilebilecek maksimum is miktaridir. Bu analiz bazi konularda yardimci olur ve bu konular asagidaki gibidir:
• Gercek termodinamik kayiplarin yerini, kaynagini ve buyuklugunu belirleme,
• Sistemin performansini dusuren her bir proses adimindaki ekserji kayiplarinin belirlenmesi ve maksimum uretim icin en verimli rotanin belirlenmesi icin cesitli proses konfigurasyonlarinin karsilastirilmasi,
Ekserji analizi, tukenen dogal kaynaklarin yani sira tum cevresel sorunlari hesaba katmaya yardimci olan ekserjetik yasam dongusu degerlendirmesini (ELCA) olusturmak icin yasam dongusu degerlendirmesi (LCA) ile birlestirilebilir. Bu, kapali malzeme ve enerji dengelerini icerirken, islem sirasinda ekserji yikimi belirlenerek gerceklestirilebilir.
Biyokutleden biyoetanol uretiminde proses performansini degerlendirmek icin ekserji araclarinin uygulanmasi alaninda arastirmacilar tarafindan cesitli calismalar yapilmistir. Hurtado ve ekibi hammadde olarak pirinc kabugu kullanarak biyoetanol uretim proseslerinin verimliligini degerlendirmek icin ekserji analizini kullanmislardir. Sureci simule etmek icin Aspen Plus yazilimi kullanilmis, ekserji analizinin sonuclari, asama en dusuk ekserjetik verimliligi ve en yuksek tersinmezlikleri verdigi icin on aritma asamasinin kutle veya enerjinin iyilestirilmesini gerektirdigini gostermistir.

Biyoetanol Uretiminde Surec Simulasyonu
Bu, bir simulasyon yaziliminda kimyasal, fiziksel, biyolojik, diger teknik sureclerin ve birim operasyonlarin resimli temsilidir. Yazilim bazi konularda yardimci olur ve bunlar asagidaki gibidir:
• Cevre dostu ve guvenli sureclerin tasariminda,
• Sermaye ve isletme maliyetlerinin azaltilmasinda,
• Verimli biyoyakit sureclerinin modellenmesi icin gereken islevsellik ve esnekligin saglanmasinda,
• Isi geri kazanim sureclerinin iyilestirilmesinde,
• Verilerin uzlastirilmasinda,
• Calisma kosullarinin dogrulanmasinda,
• Verimli ve optimal proses tasarimi, mevzuata uygunluk ve biyoyakit prosesinin operasyonel analizinde,
Simulasyon yazilimi ile muhendisler sanal olarak calisabilirler, boylece surecin gercek dunyada test edilmesiyle ilgili masraflardan ve zaman gecikmelerinden kacinilir. Biyoetanol uretiminin simulasyonunda kullanilan simulasyon yazilimi ornekleri arasinda Aspen plus, Chemcad, Prosimplus, Hysys ve PRO/II bulunmaktadir. Biyorafineride en yaygin olarak kullanilan yazilim Aspen plus’tir. Lignoselulozik biyokutleden biyoetanol uretiminin simulasyonu, cesitli unite operasyonlarinin birbirine baglanmasini gerektirir ve buna on aritma, hidroliz, fermantasyon ve damitma dahildir.
Biyoetanol Uretiminde Entegre Surecler (IP)Bu, Peraltaz ve ekibi hammadde olarak kalinti mikroalg biyokutlesini kullanarak biyoetanol uretim surecini simule ederek arastirmislardir. Bu arastirmacilar, uc teknolojiden en etkili yolu degerlendirmislerdir: eszamanli sakarifikasyon ve birlikte fermantasyon (SSCF), eszamanli sakarifikasyon ve fermantasyon (SSF) ve en yuksek biyoetanol verimine yol acan asit hidrolizi (SHF) kullanarak ayri sakarifikasyon ve fermantasyon. Simulasyon Aspen Plus 7.1 kullanilarak gerceklestirilmis ve elde edilen sonuclar en yuksek verimi %23,6 ile SSCF’nin, en dusuk verimi ise %18,5 ile SHF’nin verdigini gostermistir. Bu sonuclarla, enzimatik teknolojilerin biyoetanolun mikroalgal uretimi icin kullanilabilecegi sonucuna varmislardir.

ALİNTİ ~

13 Aralık 2021, 10:32	#1
CeReN Webmaster	Biyoetanol Uretiminde Entegre Surecler (IP) Biyoetanol surecindeki entegre sureci; optimizasyon amaciyla lignoselulozik biyokutleden biyoetanol uretim sureclerinde bir veya daha fazla islemin birlestirilmesini icerir, bu da verimde artis ve minimum uretim maliyeti ile sonuclanir. IP’nin bir ornegi, hem reaksiyonun hem de urunlerin ayrilmasinin ayni anda gerceklestigi membran reaktorudur. Hidroliz ve fermentasyon prosesleri, ayri hidroliz, fermantasyon (SHF), es zamanli sakarifikasyon ve fermentasyona (SSF) entegre edilebilir. SHF, selulazlarin sicakliklari icin bir firsat saglar ve Saccharomyces cerevisiae, her islemin verimli calismasi icin ayri ayri kontrol edilmelidir. SHF’nin selulaz icin 45–55 o C ve 32 o C’nin altindaki optimum sicakliklarda calistirilmasi Saccharomyces cerevisiae, pentoz ve heksoz sekerlerinin, ayri hidroliz ve birlikte fermentasyon (SHCF) olarak bilinen bir yonteme yol acan tek asamali bir islemde fermente edilmesi icin uygun kosullar saglar. Enzimatik hidrolizin dezavantajlarindan biri, uretilen yuksek konsantrasyondaki glikozun neden oldugu selulazin inhibisyonudur. Bu zorluk, enzimin konsantrasyonu artirilarak veya SSF kullanilarak cozulebilir. SSF, enzimatik hidrolizden elde edilen glikozun ayni reaktorde fermantasyon yoluyla dogrudan etanole donusturulmesine izin verir. Bazi arastirmacilar, SSF surecinin oldukca sirali oldugunu ve eszamanli olmadigini savunmuslardir ve bu nedenle, ko-fermentasyon (SCCF) ile birlestirilmis sakarifikasyon kullanilir. SSF, enzim uretimini operasyona entegre ederek konsolide biyo isleme (CBP) olarak bilinen bir teknolojiye gore daha da gelistirilmistir, ayrica enzim uretimi, hidroliz ve fermentasyon tek bir unitede gerceklestirilir. Biyoetanol Uretiminde Etanol Geri Kazanim Sureci Biyoetanol Uretiminde Entegre Surecler (IP)Monomerik sekerlerin fermantasyonunu genellikle fermantasyon et suyundan etanol geri kazanimi takip eder. Genellikle, et suyunun su icerigi hacimce yaklasIk %0.5’e dusurulerek, hacimce minimum %99,5 susuz etanol olusumu saglanir. Bu islem, etanol-su cozeltisinin azeotropik dogasi tarafindan sinirlandirilmistir ve cozelti bilesenlerinin kaynama noktasindaki farktan yararlanarak dayali olarak yani damitma ilkesine gerceklestirilebilir. Azeotropik cozumle ilgili problem, ana bilesenin goreli ucuculugunu degistiren bir ayirma maddesi kullanilarak asilir. Saf etanolun fermantasyon et suyundan geri kazanilmasinda kullanilan teknikler vardir. Bu tekniklerden bazilari asagidaki gibidir: • Adsorpsiyon damitma, • Azeotropik damitma, • Difuzyon damitma, • Ekstraktif damitma, • Vakum damitma, • Membran damitma, • Kimyasal dehidrasyon, Geleneksel teknikler arasinda azeotropik damitma, sivi-sivi ekstraksiyonu ve ekstraktif damitma yer alir. Ekstraktif damitma, buyuk olcekli operasyonlar icin en cok kullanilanidir. Ozellikle daha az enerji gereksinimi nedeniyle gelecekte kullanim icin ilgi ceken baska teknikler de vardir ve bunlar pervaporasyon ile tuz damitmadir. Biyoetanol Uretiminde Yasam Dongusu Degerlendirmesi (LCA) Bu degerlendirme genellikle farkli hammaddeler kullanilarak biyoetanol uretiminin cevresel etkisini olcmek icin yapilir. LCA araci, bir surec tasarimi sirasinda potansiyel etkilerin belirlenmesine ve olcegi buyutmeden once sureci iyilestirmek icin karar vermeye yardimci olur. LCA metodolojisi, hedef ve kapsamin tanimlanmasi, yasam dongusu envanter analizi (LCIA), etki degerlendirmesi ve sonuclarin yorumlanmasi dahil olmak uzere dort ana asamadan olusur. Biyoetanol Uretiminde Entegre Surecler (IP)LCIA, etki kategorilerine ve gostergelerin secimine bagli olarak CML 2002, Eco-indicator 99, ReCiPe, LIME, Lucas ve TRACI gibi metodolojiler kullanilarak yurutulebilir. Farkli lignoselulozik hammaddelerden elde edilen biyoetanol ve benzeri kimyasal urunlerin cevresel etkileri uzerine cok sayida arastirma yapilmistir. Biyoetanolun sera gazi emisyonunu ve kuresel isinma potansiyelini onemli olcude azaltma kapasitesine sahip oldugunu ve dolayisiyla ozon tabakasinin korunmasini kolaylastirdigini gostermektedir. Biyoetanol Uretiminde Tekno-Ekonomik Analiz (TEA) TEA, biyoetanol uretimi ile ilgili farkli sureclerin ekonomik fizibilitesini degerlendirmede kullanilan etkili bir aractir. Bu analiz, biyoetanol uretimine yol acan farkli proses yollarinin teknik ve ekonomik verimliliklerini, en iyi yollari secmeye yonelik kapsayici bir amac ile degerlendirme firsati saglar. Analizin teknik yonu, surec akis semasinin gelistirilmesini, Aspen Plus ve SuperPro gibi simulasyon yazilimlarini kullanarak titiz malzeme ve enerji dengesi hesaplamalarini icerir. Ekonomik yonu, sermaye ve proje maliyeti tahminini, indirgenmis nakit akisini ve minimum etanol satis fiyatinin (MESP) belirlenmesini icerir. Bu, Aspen ekonomik degerlendirici paketi (Aspen Technology, Inc., ABD) kullanilarak gerceklestirilebilir. MESP, surecler arasindaki teknoloji farkliliklarini karsilastirmak, nerede ekonomik veya surec performansinin iyilestirilmesi gerektigini belirlemeye yardimci olan duyarlilik analizlerini yurutmek icin kullanilabilir. Cok sayida arastirmaci, hammadde olarak lignoseluloz kullanan biyoetanol uretiminin tekno-ekonomik analizini incelemistir. Ornegin, Quintero ve ekibi gibi bircok arastirmaci, proses simulasyonu ve ekonomik analiz icin sirasiyla Aspen Plus ve Aspen Process Economic Analyzer’i kullanmislardir. Elde edilen sonuclar, degerlendirilen dort lignoselulozik biyokutle dikkate alindiginda, bos meyve salkimlarindan biyoetanol uretim maliyetinin en dusuk (0.49 US$/L) oldugunu gostermistir. Biyoetanol Uretiminde Ekserji Analizi Ekserji, bir kutle veya enerji akisi referans ortamla dengeye getirildiginde elde edilebilecek maksimum is miktaridir. Bu analiz bazi konularda yardimci olur ve bu konular asagidaki gibidir: • Gercek termodinamik kayiplarin yerini, kaynagini ve buyuklugunu belirleme, • Sistemin performansini dusuren her bir proses adimindaki ekserji kayiplarinin belirlenmesi ve maksimum uretim icin en verimli rotanin belirlenmesi icin cesitli proses konfigurasyonlarinin karsilastirilmasi, Ekserji analizi, tukenen dogal kaynaklarin yani sira tum cevresel sorunlari hesaba katmaya yardimci olan ekserjetik yasam dongusu degerlendirmesini (ELCA) olusturmak icin yasam dongusu degerlendirmesi (LCA) ile birlestirilebilir. Bu, kapali malzeme ve enerji dengelerini icerirken, islem sirasinda ekserji yikimi belirlenerek gerceklestirilebilir. Biyokutleden biyoetanol uretiminde proses performansini degerlendirmek icin ekserji araclarinin uygulanmasi alaninda arastirmacilar tarafindan cesitli calismalar yapilmistir. Hurtado ve ekibi hammadde olarak pirinc kabugu kullanarak biyoetanol uretim proseslerinin verimliligini degerlendirmek icin ekserji analizini kullanmislardir. Sureci simule etmek icin Aspen Plus yazilimi kullanilmis, ekserji analizinin sonuclari, asama en dusuk ekserjetik verimliligi ve en yuksek tersinmezlikleri verdigi icin on aritma asamasinin kutle veya enerjinin iyilestirilmesini gerektirdigini gostermistir. Biyoetanol Uretiminde Surec Simulasyonu Bu, bir simulasyon yaziliminda kimyasal, fiziksel, biyolojik, diger teknik sureclerin ve birim operasyonlarin resimli temsilidir. Yazilim bazi konularda yardimci olur ve bunlar asagidaki gibidir: • Cevre dostu ve guvenli sureclerin tasariminda, • Sermaye ve isletme maliyetlerinin azaltilmasinda, • Verimli biyoyakit sureclerinin modellenmesi icin gereken islevsellik ve esnekligin saglanmasinda, • Isi geri kazanim sureclerinin iyilestirilmesinde, • Verilerin uzlastirilmasinda, • Calisma kosullarinin dogrulanmasinda, • Verimli ve optimal proses tasarimi, mevzuata uygunluk ve biyoyakit prosesinin operasyonel analizinde, Simulasyon yazilimi ile muhendisler sanal olarak calisabilirler, boylece surecin gercek dunyada test edilmesiyle ilgili masraflardan ve zaman gecikmelerinden kacinilir. Biyoetanol uretiminin simulasyonunda kullanilan simulasyon yazilimi ornekleri arasinda Aspen plus, Chemcad, Prosimplus, Hysys ve PRO/II bulunmaktadir. Biyorafineride en yaygin olarak kullanilan yazilim Aspen plus’tir. Lignoselulozik biyokutleden biyoetanol uretiminin simulasyonu, cesitli unite operasyonlarinin birbirine baglanmasini gerektirir ve buna on aritma, hidroliz, fermantasyon ve damitma dahildir. Biyoetanol Uretiminde Entegre Surecler (IP)Bu, Peraltaz ve ekibi hammadde olarak kalinti mikroalg biyokutlesini kullanarak biyoetanol uretim surecini simule ederek arastirmislardir. Bu arastirmacilar, uc teknolojiden en etkili yolu degerlendirmislerdir: eszamanli sakarifikasyon ve birlikte fermantasyon (SSCF), eszamanli sakarifikasyon ve fermantasyon (SSF) ve en yuksek biyoetanol verimine yol acan asit hidrolizi (SHF) kullanarak ayri sakarifikasyon ve fermantasyon. Simulasyon Aspen Plus 7.1 kullanilarak gerceklestirilmis ve elde edilen sonuclar en yuksek verimi %23,6 ile SSCF’nin, en dusuk verimi ise %18,5 ile SHF’nin verdigini gostermistir. Bu sonuclarla, enzimatik teknolojilerin biyoetanolun mikroalgal uretimi icin kullanilabilecegi sonucuna varmislardir. ALİNTİ ~ ________________ Bizde MutSuz Olalim ~
	Alıntı Yap

Şu anda bu konuyu görüntüleyen etkin kullanıcılar: 1 (0 üye ve 1 ziyaretçi)