VaLiCel (2) VOORBEHANDELING VAN BIOMASSA VOOR ENZYMATISCHE HYDROLYSE TOT VERGISTBARE SUIKERS



Vergelijkbare documenten
Agenda. 2 de Gen BE. Voortgangsvergadering 3 TETRA projecten Valorisatie van (ligno-)cellulose reststromen - VaLiCel

VaLiCel. Voortgangsvergadering 1 TETRA projecten Valorisatie van (ligno-)cellulose reststromen - VaLiCel

TETRA Vergadering Gebruikersgroep VI. Project 80108: Valorisatie van (ligno-)cellulose reststromen - VaLiCel

TETRA Vergadering Gebruikersgroep II. Project 80108: Valorisatie van (ligno-)cellulose reststromen - VaLiCel

BIORAFFINAGE ALGEN/ BIOBRANDSTOFFEN. Johan van Groenestijn

MOGELIJKHEDEN VAN VERWERKING IN DE BIOBASED ECONOMY

Eindexamen vwo scheikunde pilot II

Bio-energie ketens: ethanol

Productie van chemicaliën, biotransportbrandstoffenen materialen uit biomassa

Eindexamen vwo scheikunde pilot II

Hernieuwbare brandstoffen in transport. en de bredere betekenis van bioraffinage

Valorisatie van gerecycleerd papier en nevenstromen

FRACTIONATIE VAN ALGEN BIOMASSA ECO-EFFICIËNTE PRINCIPES VOOR SCHEIDING, ZUIVERING- EXTRACTIE VAN PROTEINEN EN ANTI-OXIDANTIA UIT ALGEN

University of Groningen. Levulinic acid from lignocellulosic biomass Girisuta, Buana

Biobased Asfalt. Werkconferentie Topsector Energie: sessie Duurzaam dorp. Dr. Richard Gosselink

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

Flash: chemotherapie en allergie

Bioraffinagesite Renkum-Wageningen

Ae Table 1: Aircraft data. In horizontal steady flight, the equations of motion are L = W and T = D.

RACEN met... WC-papier

Biobrandstoffen en Bioraffinage. Rob Bakker (met bijdragen van Rolf Blaauw, Edwin Keijsers, en Ana Lopez)

GRONDSTOFFEN VAN DE TOEKOMST MICHIEL ADRIAANSE

Quality requirements concerning the packaging of oak lumber of Houthandel Wijers vof ( )

Landelijk Diabetes Congres 2016

Reactie visiedocument: Duurzame bio-economie 2030

SAMPLE 11 = + 11 = + + Exploring Combinations of Ten + + = = + + = + = = + = = 11. Step Up. Step Ahead

Bioraffinage van Agrarische Residuen en Hout mbv Organosolv

Karen J. Rosier - Brattinga. Eerste begeleider: dr. Arjan Bos Tweede begeleider: dr. Ellin Simon

VERKENNING van de BioBased Economy

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

Lichamelijke factoren als voorspeller voor psychisch. en lichamelijk herstel bij anorexia nervosa. Physical factors as predictors of psychological and

I.S.T.C. Intelligent Saving Temperature Controler

Classification of triangles

FRAME [UPRIGHT MODEL] / [DEPTH] / [HEIGHT] / [FINISH] TYPE OF BASEPLATE P Base plate BP80 / E alternatives: ZINC finish in all cases

De Samenhang tussen Dagelijkse Stress, Emotionele Intimiteit en Affect bij Partners met een. Vaste Relatie

Samenvatting Tussen januari 2002 en december 2005 is er een grootschalig onderzoek uitgevoerd naar de kosten-effectiviteit van gezins cognitieve gedra

Platform voor valorisatie van nevenstromen. Johan Gemoets & Andy Vancauwenberghe

Sekseverschillen in Huilfrequentie en Psychosociale Problemen. bij Schoolgaande Kinderen van 6 tot 10 jaar

Biomassa reststroom of speciale teelten: randvoorwaarden voor een solide business case

Toekomstverkenning mogelijkheden recycling reststromen uit voedselverwerkende industrie

MIP WAToR: herwinnen van grondstoffen uit zure afvalwaterstromen. Wim De Schepper Aquarama TNAV workshop

Uitwegen voor de moeilijke situatie van NL (industriële) WKK

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE. Toets Inleiding Kansrekening 1 8 februari 2010

Ouderlijke Controle en Angst bij Kinderen, de Invloed van Psychologische Flexibiliteit

Request For Proposal, 17/06/2013

INVLOED VAN CHRONISCHE PIJN OP ERVAREN SOCIALE STEUN. De Invloed van Chronische Pijn en de Modererende Invloed van Geslacht op de Ervaren

Thermische Druk Hydrolyse

OUTDOOR HD BULLET IP CAMERA PRODUCT MANUAL

Introductie in flowcharts

De Relatie tussen Angst en Psychologische Inflexibiliteit. The Relationship between Anxiety and Psychological Inflexibility.

Next Generation Energy. Tomorrow will be what we make today Sustainable product development is today s reality

Grondstofscreening. Koppelen van biomassa aan toepassingen en markten. 13 april 2017 Jan Broeze. Wageningen Food & Biobased Research

Handleiding Installatie ADS

Dicht bij huis meer rendement halen uit gras, maïs en andere eiwitbronnen

Biobased economy vanuit ketenperspectief. Woody Maijers Lector Integrale voedsel- en productieketens Directeur van De Ketencoach

Agri Investment Fund. Studienamiddag Bio Economie 9 November Marc Rosiers Nicolas De Lange

NL In verscheidenheid verenigd NL A7-0279/123. Amendement. Amalia Sartori namens de Commissie industrie, onderzoek en energie

Onbetwist-Toetsen Calculus

UPDATE VEZELGRONDSTOFFEN ACTIVITEITEN SPYROS BOUSIOS

Inleiding. Hoe het begon. Honing in wondzorg. Eigenschappen van honing

HOTCO2: alternatief voor de WKK en ketel in de tuinbouw

(1) De hoofdfunctie van ons gezelschap is het aanbieden van onderwijs. (2) Ons gezelschap is er om kunsteducatie te verbeteren

AE1103 Statics. 25 January h h. Answer sheets. Last name and initials:

University of Groningen

De Relatie tussen Werkdruk, Pesten op het Werk, Gezondheidsklachten en Verzuim

Hout in de BBE. Houtachtige Bio massa in het. Nederlandse Klimaat. Energie beleid.. Probos 27 Jan 2011 Ton Runneboom

Het verhogen van de biogasopbrengst door middel van thermische drukhydrolyse van de voeding van de vergister

Digestaatbehandeling en recirculatie: invloed op de anaerobie

De Invloed van Perceived Severity op Condoomgebruik en HIV-Testgedrag. The Influence of Perceived Severity on Condom Use and HIV-Testing Behavior

Biobased producten uit resthout

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE

SPECTROFOTOMETRISCHE BEPALING VAN HET ORGANISCH KOOLSTOFGEHALTE IN BODEM

De Relatie Tussen de Gehanteerde Copingstijl en Pesten op het Werk. The Relation Between the Used Coping Style and Bullying at Work.

ATEX serie ATEX range

Summary 124

Wat is de rationale voor Regionale Biomassaketens?

Raadsman bij het politieverhoor

3e Mirror meeting pren April :00 Session T, NVvA Symposium

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE

De Relatie tussen Mindfulness en Psychopathologie: de Mediërende. Rol van Globale en Contingente Zelfwaardering

DEPARTMENT OF ENVIRONMENTAL AFFAIRS NOTICE 245 OF 2017

MyDHL+ Van Non-Corporate naar Corporate

!!!! Wild!Peacock!Omslagdoek!! Vertaling!door!Eerlijke!Wol.!! Het!garen!voor!dit!patroon!is!te!verkrijgen!op! Benodigdheden:!!

De Relatie tussen de Fysieke Omgeving en het Beweeggedrag van Kinderen gebruik. makend van GPS- en Versnellingsmeterdata

Optimaliseren van de hydrolytische efficiëntie van Trichoderma reesei-enzymcocktails

REIN kast. eiken standaard iepen. gebakken iepen. gerookt. licht iepen. bijzonderheden. staanders/achterwand/deur. ontwerp: Gjalt Pilat, 2005

Het Effect van Voortgangsfeedback aan Behandelaars op de Uitkomsten van Psychologische Behandelingen; een Pilot Onderzoek

After that, the digits are written after each other: first the row numbers, followed by the column numbers.

Impact en disseminatie. Saskia Verhagen Franka vd Wijdeven

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

Chapter Protocollen voor de behandeling van supraventriculaire tachycardieën bij de foetus

{gallery}product2{/gallery} Wat zijn de voordelen van het verwarmen met houtbriketten?

Laboratory report. Independent testing of material surfaces. Analysis of leaching substances in treated wood samples conform guide line EU 10/2011

Inhoud. » Wat is Sunbuilt? » Timing van het project. » Wat wordt geïnvesteerd? » Wat is de meerwaarde voor u?

Understanding the role of health literacy in self-management and health behaviors among older adults Geboers, Bas

Bioraffinage de biovaluator van de toekomst

Algen: een groene grondstof voor Vlaanderen?

Materialen uit kunststof bestemd voor direct contact met voeding: Wat is de impact voor de laboratoria van de recente Verordening (EU) 10/2011?

Transcriptie:

Voortgangsvergadering 2 TETRA projecten 80108 Valorisatie van (ligno-)cellulose reststromen - VaLiCel 80166 Bio-ethanol uit lignocellulose grondstoffen beschikbaar in Vlaanderen 1 VaLiCel (2) VOORBEHANDELING VAN BIOMASSA VOOR ENZYMATISCHE HYDROLYSE TOT VERGISTBARE SUIKERS Resultaten: 1 mei 31 augustus 2009 Nadruk op de evaluatie van de voorbehandeling van drie reststromen: VLASLEMEN (Vlasverwerking) PAPIERPULP (Kartonproductie) ZAGEMEEL (Papierproductie) 2

Projectplanning (8/24 mm) 080108 Omschrijving werkpaketten HoGent KUL 1 / 1 Inventarisatie en karakterisatie 5 / 8 Optimalisatie voorbehandeling 2 / 9 Optimalisatie enzymatische hydrolyse - Commerciële enzymen - Geïsoleerde enzymen 3 Fermentatie tot ethanol 11 - Commerciële enzymen - Geïsoleerde enzymen - Optimalisatie van SSF OA Pilootschaal (10 l) 3 3 2 1 Valorisatie - Case study - Economische haalbaarheid - Verspreiding resultaten/innovatieaanvraag Voorbehandelingsstrategie: Cellulosevezels toegankelijk maken Degradatieproducten minimaliseren

Voorbehandelingsstrategie: Fractioneren & Valoriseren Soorten voorbehandeling

Uitvoering o Uitgevoerde voorbehandelingen:! Fosforzuur 50 C, 110 min, 85% H 3 PO 4, 100 rpm Kim J.W. and Mazza G. (2008) " Organosolv 180 C, 15 min, 0.5% H 2 SO 4, 60% ethanol, 100 rpm # SFEC 200 C, 60 min, 1% CH 3 COOH, 75% ethanol, 100 rpmteramoto Y. et al. (2008) o Materiaal: Vlaslemen Papierpulp Zagemeel Uitvoering Ruwe grondstof Voorbehandelde slurry Vaste fractie Wasfracties E C5/C6 suikers in oplossing

Evaluatie van de VBH: workflow % zuur % DS C min Ruwe grondstof Filtreren/ Wassen g (= g DS).. mg glucose.. mg xylose Enzymatische hydrolyse % DS (% cellulose) FPU/ml C min Filtraat + Was-fractie ml.. mg/ml glucose.. mg/ml xylose Vaste fractie g (= g DS).. mg glucose.. mg xylose C5 C6 suikers in oplossing ml.. mg/ml glucose.. mg/ml xylose Evaluatie van de VBH: parameters - Massabalans - RENDEMENT 1: Hoeveel % glucose over/verloren tijdens de voorbehandeling in de oplosbare fase - Samenstelling van voorbehandeld materiaal - AANRIJKING: Hoeveel maal werd de DS fractie aangerijkt in cellulose gehalte t.o.v. niet voorbehandeld materiaal - Enzymatische hydrolyse en % cellulose conversie - RENDEMENT 2: % CONVERSIE: Hoeveel g glucose in oplossing per g glucose aanwezig in voorbehandeld materiaal - TOTAAL RENDEMENT Hoeveel g glucose gevormd per g glucose oorspronkelijk aanwezig

Evaluatie van de VBH: resultaten LEMEN Filtreren/ Wassen Homogene stalen, gezeefd < 2 mm 100 g DS (= 45,2 g cellulose) 50,2 g glucose * 1% cellulose 3,6 FPU Accellerase /g DS (= 0,2 ml) 50 C, 72 uur Enzymatische hydrolyse Filtraat + Was-fractie Vaste fractie 33,80 g DS 31,55 g glucose 0 g xylose C5 C6 suikers in oplossing 29,85 g glucose! 1 = 62,9%! 2 = 94,6%! tot = 59% Behaalde resultaten LEMEN Op 100 g DS 50,2 g glucose

Behaalde resultaten LEMEN organosolv 3,6 FPU Rendement Sacharificatie Totaal rendement Onbehandeld Hoge versuikering (<90%) bij lage enzymdosages en korte incubaties Totaal rendement slechts 60% Te strenge voorbehandeling Behaalde resultaten LEMEN Op 100 g DS 50,2 g glucose

Behaalde resultaten LEMEN - fosforzuur Enzymdosages en incubaties weinig effect op saharificatie. +/- 70 % bereikt met 3,6 FPU en 30u Niet VBH Geen verhoging in glucose concentratie meer Waarschijnlijk hulp nodig van andere enzymen zoals reeds aangegeven door samenstelling (48% van VBH DS geen glucose) Sacharificatie met ander enzym coctail (met meer hemicellulase activiteit) Behaalde resultaten LEMEN Op 100 g DS 50,2 g glucose Severity index: 2,69 0,73

Behaalde resultaten LEMEN Slechte sacharificatie Ook weinig xylose gevormd -> toegankelijkheid polymeren belemmerd Kans op betere sacharificatie met meer hemicellulase activiteit $ Maar waarschijnlijk te lage severity index SI = (H + ) "t " exp T #100 ' % & 14,75 ( )! Behaalde resultaten PAPIERPULP Op 100 g DS 69,93 g glucose

Behaalde resultaten PAPIERPULP - organosolv Hogere rendementen kunnen verkregen worden bij hogere (E), inhibitie? Behaalde resultaten ZAGEMEEL Op 100 g DS 52,17 g glucose Bij 3.6 FPU / g

Behaalde resultaten ZAGEMEEL Op 100 g DS 52,17 g glucose Bij 9 FPU / g Behaalde resultaten ZAGEMEEL Toegankelijkheid na fosforzuurbehandeling groter Amorfer substraat, meer beschikbare oppervlakte Kan gecompenseerd worden door meer enzym toe te voegen

Samenvatting - Drie types voorbehandelingen uitgevoerd voor de reststromen VLASLEMEN, PAPIERPULP en ZAGEMEEL - Evaluatie van de VBH aan de hand van massabalans, samenstelling vaste fase en het aantal g glucose vrijgezet met Accellerase 1000 - Fosforzuur en organosolv VBH geven zelfde totaal rendement om verschillende redenen maar kan verder geoptimaliseerd worden - Organosolv VBH waarschijnlijk te hard - SFEC VBH geeft geen bevredigende resultaten - Hogere rendementen bij hogere enzymdosages bij papierpulp en zagemeel Samenvatting Vergelijking rendement sacharificatie na organosolv VBH met 3,6 FPU

Conclusie Vlaslemen Afvalstroom uit vlasverwerking met waardevolle componenten (D. Himmelsbach en Ronald A. Holser. (2008) Flax processing: Use of waste streams for profit International conference on flax and other bast plants. P97-103) 31,500 ton per jaar Fractioneren met solventextractie of fosforzuur fractionatie en nevenstromen valoriseren lijkt interessante piste (J.W. Kim, G. Mazza. (2008) Optimization of phosphoric acid catalyzed fractionation and enzymatic digestibility of flax shives ) (95% conversie met 13 FPU) Bekomen resultaten wijzen inderdaad in die richting Fine-tuning solventextractie vereist, teveel glucose verlies Biomassa bekomen na fosforzuur extractie behandelen met hemicellulasen & cellulasen voor beter resultaat Soorten voorbehandeling

Conclusie Papierpulp Afvalstroom uit kartonverwerking met kunststofresten 130 ton per dag Lage saccharificatie kan deelsgecompenseerd worden door hogere enzymconcentraties Mogelijk inhibitie door restanten (plastic,..) in pulp Andere voorbehandeling Andere enzymmengsels Conclusie Zagemeel Afvalstroom uit papierproductie Vergelijkbaar met lemen maar vereist hogere enzymdosages Hoog lignine gehalte Geen mechanische stap meer vereist Veel verlies tijdens de voorbehandelingen. Fine tuning vereist Fosforzuur voorbehandeling geeft een meer toegankelijk substraat Lage saccharificatie kan deels gecompenseerd worden door hogere enzymconcentraties

Planning - Volgende 4 maanden: 080108 Omschrijving werkpaketten HoGent KUL 4 / 8 Optimalisatie voorbehandeling 3 / 9 11 Optimalisatie enzymatische hydrolyse -Commerciële enzymen Fermentatie tot ethanol - Commerciële enzymen - Geïsoleerde enzymen - Optimalisatie van SSF - Geen afwijkingen/bijsturingen van het oorspronkelijk opzet Planning Voorstel planning volgende periode - Afwerken huidig werkpakket - Optimalisatie van de voorbehandeling en enzymatische hydrolyse voor de reststromen strovlas, papierstof en houtschors/pinchmill - Andere enzymcoctails uittesten -Glucose & xylose rendement volgen - Fermentatie opzetten - Valorisatieacties plannen 080108 Omschrijving werkpaketten HoGe KUL nt 7 / 8 Optimalisatie voorbehandeling Optimalisatie enzymatische hydrolyse 4 / 9 -Commerciële enzymen Fermentatie tot ethanol 3/11 - Commerciële enzymen - Geïsoleerde enzymen - Optimalisatie van SSF

Referenties! Kim J.W. and Mazza G. (2008) Optimization of phosphoric acid catalyzed fractionation and enzymatic digestibility of flax shives. Ind. Crops and Protection, 28 (3), p. 346-355 Flax shives are the woody residue left over from processing flax straw into fiber, and are an abundant renewable lignocellulosic material with a potential for the conversion into bioethanol and other value added products. In this study, prior to enzymatic hydrolysis for the liberation of fermentable sugars, such as glucose and xylose, flax shives were treated with concentrated phosphoric acid. When the optimization was conducted under a constrain of minimum cellulase loading, the maximum digestibility was predicted when the phosphoric acid concentration, pretreatment time, and cellulase loading were 86.2%, 110.5 min, and 13.1 FPU/g cellulose at 50 C Under these conditions, digestibility of pretreated flax shives in the validation study reached a maximum of 93% at 120 h of incubation. When triticale straw, pine wood, and poplar wood were pretreated and hydrolyzed under optimum conditions obtained from the flax shives experiment, the digestibility reached 98.2, 74.8, and 95.7%, respectively, suggesting that the modest pretreatment process using phosphoric acid is an effective method for perennial plants as well as hard wood. Literatuur # Teramoto Y. et al. (2008) Pretreatment of woody and herbaceous biomass for enzymatic saccharification using sulfuric-acid free ethanol cooking. Bioresource technology, 99(18), p. 8856-8863. A sulfuric acid-free ethanol cooking (SFEC) treatment was developed to achieve complete saccharification of the cellulosic component of eucalyptus and baggase flour, thereby avoiding the problems associated with the use of strong acid catalysts. Enzymatic hydrolysis experiments of the pretreated samples demonstrated that almost complete conversion of the cellulosic components to glucose was achieved under optimal conditions. A large-scale trial revealed that there was little consumption of in-feed EtOH during SFEC; therefore, it is considered that most part EtOH used can be essentially recovered and reused. Field emission scanning electron microscopy showed that SFEC induced the formation of pores ranging in size from approximately 10 to several 100 nm. It can be assumed that the porous surface was due to the partial removals of lignin and hemicellulose, which improved the accessibility of the enzyme onto the substrate.

Soorten voorbehandeling!"#$%&'(#$ 0'&12*')$3*-4"5/*#*')$%"#*'!"##$%&##&'()$*+,-./&* )*('(#$ 0,*"% *+<#:/&:' 8EJK 67$2""#,)$8$/,&1(,)$(**'$&'4&9&,:-*' ;**-$4:(*$*'*-(&*5:/,)$9*<*-5, 4=2-:#=/*-*'2*%*', H:-,*$3*-9#&1I,&12)$<:#=3"#*',)$%&#&*. &'4&9&,:-*' L&#2*$A:'2&,&*/$BMNNO)$PN9"-D)$(**'$&'4&9&,:-*' QR$BS? T D >? @!",A4$BCD E#:FC,-:.(4$BGD Soorten voorbehandeling S"U? 8#5"#& V"BU?D P +$",'(#$ ;.-*' S? T! Milde condities (atmosfeerdruk), weinig inhibitoren! Base wordt verbruikt door biomassa (NaOH!)! De cellulose fractie kan afgescheiden worden als vaste fase en nadien enzymatisch omgezet worden! Vroeger bij hoge T (100-200 C), nu veel gunstiger protocols! Delignificatie en deacetylering, bij kalk resp. tot 40% en 100%,! Bij hoge lignine gehalte: oxidatieve VBH (vb. O 2 )! Cellulase inhibitie door Ca-acetaat (80-90%) E-"A,&:'",&*W*+,-"A,&*

Soorten voorbehandeling 8#5"#& +$",'(#$ X.-*'?*%&A*##.#:/*$&'$:<#://&'( Y:-%&'($&'4&9&,:-*'$B?LE)$I.-I.-"#D U<(*#:/,*$#&('&'*$A:'2*'/**-,$*'$<-*A&<&,**-, /'*#$,&12*'/$X.-*$3::-9*4"'2*#&'( E-"A,&:'",&*W*+,-"A,&* Soorten voorbehandeling 8#5"#& X.-*' act, reactor, Minder icellulose, minder ten ur (hogere severity +$",'(#$ E-"A,&:'",&*W*+,-"A,&* :-("':/:#3 Nagenoeg perfecte afscheiding van hoogwaardig lignine geschikt voor bioraffinage celluloserijke fractie met hoog hydrolyserendement Complexe installatie, kostprijs Z:'&A$#&[.&2/ Idem organosolv maar bij mildere condities Recuperatie van solvents +-,.'&%/'"(0 L*A4"'&/A4$GQ)$0U P WVU P C/,*"%*+)$<-*/:"5&'($&'$3*-2.'2$X..- GQ)$F*,$*+<#:/&:')$9&:#:(&/A4*$3::-9*4"'2*#&'($$)Q