Moderne Biotechnologie van cel naar fabriek 6 vwo. Woudschoten chemie conferentie 4 november 2011



Vergelijkbare documenten
Moderne Biotechnologie van cel naar fabriek 6 vwo. DvD-bijeenkomst Moderne Biotechnologie & Bionanowetenschappen 24 maart 2011

Basisscheikunde voor het hbo ISBN e druk Uitgeverij Syntax media

Moderne biotechnologie

E-factoren berekenen in een contextrijke praktische opdracht

Jan Apotheker coach bonte leerlijn

Groene Chemie Nieuw subdomein in havo en vwo examenprogramma

Oefenopgaven CHEMISCHE INDUSTRIE

Keuze onderwerp. Uitwisseling en evaluatie. In ontwikkelgroep Vast evaluatiepatroon Publicatie van gidsmodule Uitproberen door bredere groep docenten

Inhoud workshop. De scooter van de 21ste. Achtergrond van de module: De opbouw van de module De scooter van de 21ste eeuw

Onderzoekend meten en procesmodellen in Coach 7. Docentendag RU Nijmegen 2016 Sander Habets

Naar: D.O. Hall & K.K. Rao, Photosynthesis, Studies in Biology, Cambridge, 1994, blz. 106.

Chemie (ph) bij het inkuilen Scheikunde klas V41a en V41b door Erik Held

Van Zuivelschool naar Life Sciences

Drinkwater, lekker belangrijk! NLT module voor 5 vwo

Leerlingenhandleiding

Oefentoets polymeren havo en vwo

Scheikunde vanaf 2013

BSc Levensmiddelentechnologie

Examen VWO. scheikunde 1,2. tijdvak 1 dinsdag 26 mei uur. Bij dit examen horen een bijlage en een uitwerkbijlage.

Scheikunde h45. CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie.

Biotechnologie vmbo-b34. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

Biosynthese. Biosynthese. Metabolic engineering. 8 Oktober 2014

EEN NIEUW DIGITAAL KENNISPLATFORM VOOR DE BIO-ECONOMIE IN VLAANDEREN. Linda Verdonck POM Oost-Vlaanderen

Oefenopgaven CHEMISCHE INDUSTRIE

Brew a better Breezer

Smart materials (slimme polymeren) Module voor 4 havo

Havo examenexperiment. De groene leerlijn

Chemistry at Rotterdam University of Applied Science. Dr. C.B. Minkenberg and Dr. H. Hijnen Senior lecturers and researchers

Esters. Versie 1 November 2014

Encounters with Oxygen. Aerobic Physiology and H2O2 Production of Lactobacillus johnsonii R.Y. Hertzberger

BSc Levensmiddelentechnologie

Penicilline Delft 70 / 35 jaar. AvA nov 2015

Verslaglegging workshop van oud naar nieuw! Woudschoten 14 en 15 november 2003 Marijn Meijer en Annet van Schijndel (Newmancollege te Breda)

Project LIFE Empereur popular rapport blz 1

Seizoen: Vak: NaSk II (Scheikunde) Klas: 3 en 4 Afdeling: Mavo

UITVOERINGSREGELING. Technische Universiteit Delft

De club van Rome had toch gelijk!

Afsluitende les. Leerlingenhandleiding. Alternatieve brandstoffen

Basischemie voor het laboratorium

Woudschoten Chemie Conferentie 7 november 2008 Chemie tussen context en concept. Nieuwe Scheikunde in het schoolexamen

Oefenvragen Hoofdstuk 4 Chemische reacties antwoorden

Grootste examentrainer en huiswerkbegeleider van Nederland. Scheikunde. Trainingsmateriaal. De slimste bijbaan van Nederland! lyceo.

Nask2 inhouden (PO-vmbo)

CHEMIE OVERAL. Nieuw in 6e editie 2011 Chemie Overal 3h en 3v

OPEN PRODUCTIE CONCEPT. BioRaf 24/10/2013 Johan Verbruggen

Van onderzoek bij Wageningen Food & Biobased Research naar onderwijs

mengsels onderscheiden van zuivere stoffen aan de hand van gegeven of van waargenomen fysische eigenschappen;

1 Voedingselementen Voedingselementen Zuurgraad Elektrische geleidbaarheid (EC) Afsluiting 14

De E in STEM: van raadsel tot sleutel

PROGRAMMA VAN TOETSING EN AFSLUITING. VWO 4, 5 en Versie september 2018

Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden &

AANDACHT VOOR JOUW TALENT! INFO VOOR HET VWO EN HOOGBEGAAFDE LEERLINGEN

Praktijkgericht onderzoek Hogeschool Rotterdam. Bijeenkomst Platform BioDelta Zuid Holland

Oefen SE Havo Biologie (21 vragen)

Bijlage VMBO-GL en TL 2004

Professional Doctorate in Engineering. PDEng. Amir Haidari Challenge the future

1 De bouw van stoffen

Gebruik van concepten en contexten in module Biofuels. Martin Vos Lisette van Rens Woudschoten conferentie 2007

Aardolie is een zwart, stroperig mengsel van heel veel stoffen, wat door middel van een bepaalde scheidingsmethode in zeven fracties gescheiden wordt.

a. 38 b. 38 c. 0 d. 36/38

LEERGEMEENSCHAPPEN NIEUWE SCHEIKUNDE

Wat moeten we doen met zeewier? Johan van Groenestijn, Jelle van Leeuwen, Paulien Harmsen

KERNCONCEPTEN. Het micro-macroconcept

Eindexamen scheikunde 1-2 vwo 2007-II

Tabel 1 - Waterkwaliteit voor een aantal parameters (indien geen eenheid vermeld is de eenheid in mg/l). aeroob grondwater

Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden &

Van biofuels naar biobased

Examenprogramma scheikunde vwo

Examen VWO. scheikunde (pilot) tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Verdieping in chemie met Coach

-Q) e::::s. .c e ~.- Q)

Hoofdstuk 2: Kenmerken van reacties

Diamantstraat PTA schooljaar VWO-TT aardrijkskunde. Weging. Einde periode. Code. Volgnr Periode

Inspiratie- en referentieprojecten ontwerpopdracht biotechniek

Eindexamen natuurkunde/scheikunde 2 vmbo gl/tl I

Scheikunde inhouden (PO-havo/vwo): Schaal, verhouding en hoeveelheid

Plant-on-a-Truck. Peter Van Broeck Director Chemical Technology Development Pharmaceutical Research & Development FISCH@ 30 September 2011 Leuven

biologie pilot vwo 2015-I

Afvalwater: een bron van mogelijkheden. 12 april 2016 Sigrid Scherrenberg

Flexibel gebruik van lab automatisering bij een dynamische voedselonderzoek bedrijf

Naam Vak Scheikunde Niveau Havo Geldend voor klas 12

ph-berekeningen aan tweewaardige zuren

Oefentoets zuren en basen havo

Groene chemie versie

Plant, mens en innovatie. BSc Plantenwetenschappen 17 maart 2018

Beste leerling, Om een zo duidelijk mogelijk verslag te maken, hebben we de examenvragen onderverdeeld in 4 categorieën.

Voorbereidend Wetenschappelijk Onderwijs Tijdvak 2 Woensdag 18 juni uur

Nieuwe Syllabus Scheikunde

Status februari 2016

Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden &

Paragraaf 1: Fossiele brandstoffen

'Hier havo.hbo hoort u mij?' (Nieuwe) Scheikunde

Toekomstige Biobased Materialen. Dr Harriëtte Bos Wageningen UR, Biobased Products

Examenprogramma scheikunde vwo

Scheidingstechnologie by M.A. van der Veen and B. Eral

Toepassingen van Biotechnologie in de Agri & Food Sector


Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden &

Waterkwaliteit 2: Natuur/chemie

Transcriptie:

Moderne Biotechnologie van cel naar fabriek 6 vwo Woudschoten chemie conferentie 4 november 2011

Ontwikkelteam 2008-2010 Coach Coach: Aonne Kerkstra Docenten Ingeborg de Kooter(Chr. Lyceum Delft) Dirk Hillenga(Grotius College Delft) Juleke van Rhijn (Coornhert Gymnasium Gouda) redactie Sander Haemers(Stanislas College Pijnacker) Daan Robeerst(LST student TU Delft) Experts WO:-TUDelft, Leiden univ. Bedrijven:- PURAC, DuPont(en Goodyear)

Hoofdstukindeling module 1 Inleiding 2 Bacteriën 3 Biosynthetische routes (de cel als fabriek) 4 Klassieke biotechnologie: De melkzuurfabriek 5 Moderne biotechnologie: De productie van 1,3-propaandiol Verdiepende hoofdstukken 6 Gibbs energie 7 Gibbs energie en de dissimilatie van glucose

Inhoud (totale)module: concepten en vaardigheden * 1) Scheidingsmethoden 2) Polariteit/oplosbaarheid 3) (verdelings)evenwichten 4) Zuren en basen 5) Chemisch rekenen (massaverhoudingen) 6) Blokschema s 7) Organische chemie 8) Stereochemie 9) Polymeerchemie 10) Industriële chemie 11) Informatieverwerking*

Volledige module Les 8 Les 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 H1: Inleiding: context vragen H2: Bacteriën en membraantransport H3: bacterie als fabriek H3: bacterie als fabriek H4: Synthese melkzuur H4: Zuivering melkzuur opdracht Route 1 Route 2 Route 3 Route 4 Route 5 Route 1 Route 2 Route 3 Route 4 Route 5 H4: synthese PLA Route -1 Route 6 Route 7 Opdracht H4: Oefenopgaven H5: Synthese 1,3-propaandiol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 H5: Oefenopgaven H6: Gibbs energie H6: Gibbs energie H7: Gibbs energie dissimilatie glucose H7: Gibbs energie dissimilatie glucose Nieuwe scheikunde In context toepassen van al geleerde concepten Leerling in de rol van toekomstig beroep Keuze mogelijkheden voor leerling Activerende didactiek: expertmethode Scheikunde van de 21 ste eeuw

Variant 1 Light met polymeerchemie Les 8 Les 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 H1: Inleiding: context vragen H2: Bacteriën en membraantransport H3: bacterie als fabriek H3: bacterie als fabriek H4: Synthese melkzuur H4: Zuivering melkzuur opdracht Route 1 Route 2 Route 3 Route 4 Route 5 Route 1 Route 2 Route 3 Route 4 Route 5 H4: synthese PLA Route -1 Route 6 Route 7 Opdracht H4: Oefenopgaven H5: Synthese 1,3-propaandiol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 H5: Oefenopgaven H6: Gibbs energie H6: Gibbs energie H7: Gibbs energie dissimilatie glucose H7: Gibbs energie dissimilatie glucose Les 8 Les 9 0 1 2 Light met polymeerchemie

Varianten 2 en 3 Light zonder polymeerchemie of Industriële chemie H2: Bacteriën en membraantransport H3: bacterie als fabriek H3: bacterie als fabriek H4: Synthese melkzuur H4: Zuivering melkzuur opdracht Route 1 Route 2 Route 3 Route 4 Route 5 Les 8 Route 1 Route 2 Route 3 Route 4 Route 5 Les 9 H4: synthese PLA Les 8 0 Route -1 Route 6 Route 7 Opdracht Les 9 1 H4: Oefenopgaven Les 8 0 2 H5: Synthese 1,3-propaandiol Les 9 1 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4 5 6 7 H5: Oefenopgaven H6: Gibbs energie H6: Gibbs energie H7: Gibbs energie dissimilatie glucose 0 Light zonder polymeerchemie 2 Light met polymeerchemie Biotechnologie zonder industriële chemie 8 H7: Gibbs energie dissimilatie glucose

Varianten 4 en 5 Melkzuur en verdieping evenwichten H1: Inleiding: context vragen H2: Bacteriën en membraantransport H3: bacterie als fabriek H3: bacterie als fabriek H4: Synthese melkzuur H4: Zuivering melkzuur opdracht Route 1 Route 2 Route 3 Route 4 Route 5 Les 8 Route 1 Route 2 Route 3 Route 4 Route 5 Les 9 0 1 2 3 H4: synthese PLA Route -1 Route 6 Route 7 Opdracht H4: Oefenopgaven H5: Synthese 1,3-propaandiol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Les 8 Les 9 Les 8 Alleen industriële chemie Les 8 Les 9 0 1 Verdieping evenwichten en energie 4 5 6 7 H5: Oefenopgaven H6: Gibbs energie H6: Gibbs energie H7: Gibbs energie dissimilatie glucose 0 Light zonder polymeerchemie 2 Light met polymeerchemie Biotechnologie zonder industriële chemie 8 H7: Gibbs energie dissimilatie glucose

Hoofdstuk 4 Klassieke biotechnologie: de melkzuurfabriek? glucose melkzuur polymelkzuur Hoofdstuk 5 Moderne biotechnologie: de productie van 1,3-propaandiol glucose 1,3-propaandiol Sorona

Hoofdstuk 3 Biosynthetische routes

Hoofdstuk 4 Klassiek: de cel als melkzuurfabriek

Hoofdstuk 4 Klassiek: scheidingsmethoden

Hoofdstuk 4 Klassiek: Polymelkzuurproductie C C H CH 3 n H 2 O OH H H C O O OH C O OH n n C C H O + H

Hoofdstuk 5 Modern: metabolic engineering

Hoofdstuk 5 Modern: metabolic engineering

Hoofdstuk 5 Modern: metabolic engineering A Glucose Fosfoenolpyruvaat 3 Pyruvaat 1 GAD-3P 2 Glucose-6-fosfaat Cytoplasma B Glucose Glucose 4 Glucose-6-fosfaat Cytoplasma

Hoofdstuk 5 Modern: Ook de scheidingsmethoden! 1 2 3 4 5 6 7 8 Reactor Verhitten Mic rofiltra tie Ultrafiltra tie Nanofiltra tie Ione n- wiss elaar Dubbele Destillatie... 1,3-propaandiol (l) 9 Met. Eng. E.coli Glucose Re actor Sorona Vragen van Directie Vraag 1 Metabolic engineering E.coli. Hoe gaat het inbrengen van genen precies te werk? Kan kort maar duidelijk uitgelegd worden wat de functies van plasmiden en promotoren zijn? Vraag 2 Is glucose de werkelijke grondstof? Welke grondstoffen zijn in Nederland beschikbaar? Vraag 3 De reactor is een aërobe (bio)reactor. Er is dus zuurstof nodig. Hoe wordt die in de reactor gebracht? Geef een schematische afbeelding van een aërobe (bio)reactor die geschikt zou zijn voor de productie van 1,3-propaandiol Vraag 4 Waarom is het nodig te verhitten? De micro-organismen verdwijnen door filtratie toch al uit het product? Vraag 5 Hoeveel kj per kg geproduceerd 1,3-propaandiol kost het verhitten als een batch een 1,3-propaandiol concentratie heeft van 135 g/l? Vraag 6 Wat zijn eigenlijk de afmetingen af van de poriën bij microfiltratie, bij utrafiltratie en bij nanofiltratie? Waarom na elkaar in drie stappen Micro,Ultra en nanofiltratie? Waarom niet in 1 stap? Zijn Micro,Ultra en nanofiltratie geschikt voor industriële schaal en hoe dan? Vraag 7 Hoe werkt een industriële ionenwisselaar. En wat wordt er gescheiden? Waarom moet er een stof toegevoegd worden. Vraag 8 Waarom dubbele destillatie? Waarom moet de 1,3-propaandiol een zuiverheid van 99,992 % hebben? Vraag 9 Welke grondstof(fen) is/zijn, naast 1,3-propaandiol, nog meer nodig voor de productie van Sorona.? Hoeveel ton van die grondstof is nodig per ton geproduceerde Sorona?

Uitproberen: Groep 1: Extractie melkzuur 4.3 route 1 (lees eerst 4.2) Groep 2: Reactieve extractie melkzuur 4.3 route 2 (lees eerst 4.2) Groep 3: Reactieve destillatie melkzuur 4.3 route 3 (lees eerst 4.2) Groep 4: Kristallisatie calciumlactaat 4.3 route 4 (lees eerst 4.2) Groep 5: Elektrodialyse melkzuur 4.3 route 5 (lees eerst 4.2) Groep 6: Grondstoffen melkzuur 4.3 route -1 Groep 7: Productie van PLA via dilactide 4.4route 6 Groep 8: PLA via directe polycondensatie 4.4 route 7 Groep 9: Oefenopgaven H4 4.5 Groep 10: Synthese van 1,3-propaandiol 5.1 opdracht 1 (blz. 57) Groep 11: Productie van 1,3-propaandiol 5.3 opdracht (blz. 64) Groep 12: Oefenopgave H5 5.4 ~15 min. Plenair rapporteren en evalueren door groepjes

Afsluiting Meer informatie: a.kerkstra@tudelft.nl

Geraadpleegde bronnen bij hoofdstuk Melkzuurbacterie als melkzuurfabriek Vijayakumar, J; Aravindan, R; Viruthagiri, T Recent trends in the production, purification and application of lactic acid Chemical and Biochemical Eengineering Quaterly 2008, 22, 245-264 Oh, H.; Wee, Y. J.; Yun, J. S., et al Lactic acid production from agricultural resources as cheap raw materials Bioresource Technology 2005, 96, 1492-1498 Wee, Y. J.; Kim, J. N.; Ryu, H. W. Biotechnological production of lactic acid and its recent applications Food Technology and Biotechnology 2006, 44, 163-172 Arora, M. B.; Hestekin, J. A.; Snyder, S. W., et al. The separative bioreactor: A continuous separation process for the simultaneous production and direct capture of organic acids Separation Science and Technology 2007, 42, 2519-2538 Figuur 7 Yang, S. T., White, S. A., Hsu S. T., Extraction of Carboxylic Acids with Tertiary and Quaternary Amines: Effect of ph Ind. Eng Chem. Res.!991, 30, 1335-1342 Figuur 13 Dimov, S., Kirilov, N., Peykov, S., Ivanova I. Growth Characteristics of Twenty Lactobacillus Delbrueckii Strains Isolated from Bulgarian Home made Yoghurts Biotechnol. & Biotechnol. EQ. 2007, 21, 172-176 Figuur 14 Cao, X., Lee, H. J., Yun H. S., Koo Y. K., Solubilities of Calcium and Zinc Lactate in Water and Water-Ethanol Mixture Koreano r. Chem. Eng.2001, 18, 133-135 Kubantseva, N., Hartel, R. W., Swearingen, P. A. Factors Affecting Solubility of Calcium Lactate in Aqueous Solutions J. Dairy Sci. 2004 87:863 867 ScheikundeInBedrijf.nl http://www.scheikundeinbedrijf.nl/module/index.rails?id=3 Industrial Biotechnology Case Study 2008: Design of a Future lactic Acid Plant TUDelft/Purac