RACEN met... WC-papier

Transcriptie

1 RACEN met... WC-papier 1

2 Fossiele Brandstoffen Nadelen 1) Voorraden zijn eindig. 2) Afhankelijkheid van oliestaten 3) Bij verbranding komen broeikasgassen vrij: CO2/NOx/CH

3 Fossiele Brandstoffen Gevolgen Economisch Olieprijzen stijgen Afhankelijkheid Maatschappelijk Oorlog Gezondheid Milieu Verzuring van oceanen Klimaat 3

4 Alternatieve Bronnen v. Energie Wind-, Water-, Zonne-Energie Kern-energie Alternatieve Brandstoffen Alternatieven Bio-ethanol Bio-gas Bio-diesel (Biomassa) (Biomassa) (Plantaardige olie) 4

5 Voordelen van bio-ethanol Weinig aanpassingen nodig voor voertuigen Bio-Ethanol is een hernieuwbare brandstof Voorraad uit eigen grondstoffen, geen afhankelijkheid Diversiteit aan bronnen voor biomassa Bio-ethanol is bijna CO2 neutraal Bio-ethanol is gemakkelijk op te slaan en te vervoeren 5

6 Van Biomassa naar brandstof De koolstofkringloop 6

7 Van Biomassa naar brandstof De koolstofkringloop Kost energie Kost energie 7

8 Nadelen van bio-ethanol Bio-ethanol uit Biomassa, nog steeds duurder dan fossiele brandstoffen, Enzym productie & raffinage zijn duur Gebruik van food-crops voor productie Bio- brandstoffen, Concurrentie met de voedselmarkt Uitzonderingen zijn: Rietsuiker (Oerwoud destructie wel aan de orde ) Palmsuiker (Tappen van suikersap in een biodivers systeem) 8

9 Het practicum Stap 1 = Winnen van glucose uit biomassa (enzymatische stap) Stap 2 = Vergisting van glucose tot CO 2 en ethanol (biotechnologische stap) 9

10 Practicum: Bio-technologie 1 e stap = omzetten biomassa in suikers Biomassa WC-papier = model plant/biomassa Cellulose Cellulase 50 C Glucose 10

11 Practicum: Bio-technologie 2 e stap = suikers omzetten in Bio-Ethanol + Glucose 2 Koolstofdioxide 2 Ethanol 11

12 Practicum: Bio-technologie Er zijn 10 groepen met een verschillende verhouding gist/papier. Onderzoeksvraag: Wat is de optimale verhouding wc-papier/bakkersgist om bio-ethanol te produceren? Papier (P) Enzym (E) Gist (G) Groep Gram Milliliter Gram

13 Zet je bekerglas op de weegschaal. Druk op TARE. Weeg # gram WC-papier af. Voeg 100 ml Medium toe. 100 ml = zwarte streep. Pureer je papier met de staafmixer. Zet deze pas aan als hij in het bekerglas staat. Hou je hand goed over je bekerglas!!! Enzym bij papier suspensie pipetteren Bekerglas met lepel in het rek naast waterbad zetten. A indrukken en lucht uit balon knijpen. S indrukken om op te zuigen. E indrukken om leeg te laten lopen. 5 ml enzym pipetteren met 10 ml pipet en pipet ballon (zie hiernaast). 13

14 Het aantal g gram gist afwegen in de blauwe buis met behulp van de weegschaal 15 ml Medium pipetteren. Aan het gist toevoegen. Goed schudden (30 sec). De dop 1 slag losdraaien. In het 30 graden waterbad zetten. Als iedereen zijn bekerglas en buis met gist in het juiste waterbad heeft gezet dan volgt het 2 e deel van de presentatie. 14

15 Biotechnologie voor een duurzame toekomst 15

16 Wat is bio-technologie? Biotechnologie: Enzymen (Biocatalyse) Micro-organismen Producten Processen Analyse Biotechnologie: - Groene: Agrarische biotechnologie. Genetisch gemodificeerde gewassen - Blauwe: Opzuiveren van water, lucht of bodem - Witte: Industriële biotechnologie, van voeding tot brandstoffen - Rode: Medische biotechnologie. Productie van medicijnen en vaccins De meeste producten die we met biotechnologie maken komen van fermentatieve processen. 16

17 Wat is bio-technologie? Biotechnologie: Enzymen (Biocatalyse) Micro-organismen Producten Processen Analyse We streven ernaar een biotechnologisch proces zo goedkoop en milieuvriendelijk te maken door: Het verhogen van het rendement 17

18 Van Biomassa naar brandstof Van suiker naar bio-ethanol Voor welke grondstoffen kiezen we? Welke suikers zetten we om? 18

19 Verhogen van rendement ethanol productie Alle onderdelen van de plant gebruiken om bio-ethanol van te produceren. Xylose en C5 suikers Lignine Cellulose 19

20 Verhogen van rendement ethanol productie Huidig rendement: 20% Alleen glucose kan door gist gefermenteerd worden. Toekomstig rendement: 60% Cellulose kan ook gebruikt worden na toevoegen cellulase. Wachten is op prijsverlaging cellulase. Onderzoek TU Delft: Verhogen van het rendement door gebruik van xylose 20

21 Biotechnologisch onderzoek Start bij de basis: Het DNA van gist. Genetische modificatie: Knippen en plakken met DNA om het gist nieuwe eigenschappen te geven. In dit geval moet het gist gemodificeerd worden zodat het xylose als substraat kan gebruiken. 21

22 TUDelft: Genetische Modificatie Metabolisme van Gist? D-Xylose Missing Link : Xylose Isomerase 22

23 TUDelft: Genetische Modificatie Gist Gen. Gemodificeerd Gist Werkt niet Waarom niet?? Bacterie Gist Resultaat Super Gist Pyromyces Schimmel 23

24 Resultaat van het onderzoek Bij gebruik van cellulase en super gist ligt het rendement op 73%. Dit is bijna 4x het huidige rendement. Hierdoor is veel minder biomassa/landbouwgrond nodig. Gebruiken we vandaag super gist? Waarom wel/niet? 24

25 Bouw de onderstaande opstelling. Giet je papiermengsel door de zeef. Steek je vinger in de hals van de erlenmeyer. Hou deze onder de kraan om af te koelen. Zorg dat er geen water naar binnen loopt. Zet je ballon op je pasteur pipet. Pipetteer een druppel glucose oplossing op je papiertje. Kom naar de racebaan met je: - Pen, Papier & Stopwatch - Erlenmeyer met glucose oplossing (gemeten en afgekoeld) - Buis met gist Doe een chip in de glucose meter. Steek het uiteinde van de chip in de druppel. Lees de glucose concentratie af. Dit is weergegeven in grote letters (in mmol/l). Meng het gist pas bij de glucose oplossing als dit wordt aangegeven door de assistenten! 25

26 Giet je gist bij je glucose oplossing. Zorg dat al het gist in de erlenmeyer komt. Plug de stop in je erlenmeyer. Laat de rode kleurstof in de racebaan injecteren. Zet je bekerglas in het 30 C waterbad. Zorg dat de roervlo goed draait. Uitleg racen: Onderzoeksvraag: Hoeveel en hoe snel wordt ethanol geproduceerd? De geproduceerde CO2 drukt de kleurstof vooruit. Door de afstand in de buis te meten + de tijd bij te houden, kan je de geproduceerde CO2 berekenen (per tijdseenheid) Meet de geproduceerde CO2 en berekenen de ethanol productie in mmol (ook in mmol/sec ) 26