Biobutanol - production and purification methods

• Autorzy: Kamiński W. , Tomczak E. , Górak A.

Warianty tytułu

PL

Biobutanol - metody wytwarzania i oczyszczania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The prospective of depletion of natural resources, petroleum products and rising prices of raw materials tend to look for fuels from renewable energy sources and biofuels. The focus so far has been put on bioethanol due to the availability of raw materials for its production and well-developed methods for isolation and purification. Butyl alcohol - biobutanol can be regarded as a potential biofuel. Biobutanol is a very attractive energy source because - as opposed to bioethanol - is non-hygroscopic, does not cause corrosion and has a higher calorific value. Production of butanol may be made by a fermentation process called ABE (acetone, butanol, ethanol), carried out mostly by bacteria Clostridium acetobutylicum. The basic problem of wider use of biobutanol depends on its production with sufficient efficiency and this in turn is limited by separation of butanol from fermentation broth. The distillation process is not applicable. The classical extraction requires the use of a flammable or toxic liquid. For separation and purification of biobutanol it is proposed to apply ionic liquids. Use of ionic liquids for the extraction of butanol (to remove from the fermentation environment) can be achieved either through direct application of the liquid in the bioreactor and separation of butanol outside of bioreactor or directing fermentation broth outside the bioreactor and separation of butanol in the membrane contractor.

PL

Perspektywa wyczerpania naturalnych zasobów produktów ropopochodnych oraz rosnące ceny tych surowców skłaniają do poszukiwania paliw z odnawialnych źródeł energii, czyli biopaliw. Główna uwaga do tej pory skupiona była na bioetanolu ze względu na dostępność surowców do jego wytwarzania i dobrze opracowane metody wydzielania i oczyszczania. Alkohol butylowy (biobutanol) może być traktowany jako potencjalne biopaliwo. Biobutanol jest bardzo atrakcyjnym źródłem energii, gdyż - w przeciwieństwie do bioetanolu - jest niehigroskopijny, nie powoduje korozji i ma większą wartość opalową. Produkcja butanolu może odbywać się w procesie fermentacji zwanej ABE (aceton, butanol, etanol),przeprowadzanej najczęściej przez bakterie Clostridium acetobutylicum. Podstawowy problem szerszego wykorzystania biobutanolu leży w jego wytwarzaniu z odpowiednią wydajnością, a ta z kolei jest limitowana wydzielaniem butanolu z brzeczki fermentacyjnej. Proces destylacji nie jest w tym przypadku możliwy do realizacji. Klasyczna ekstrakcja wymaga zastosowania cieczy albo palnych, albo toksycznych. W celu wydzielania i oczyszczania biobutanolu proponuje się zastosowanie cieczy jonowych IL. Wykorzystanie cieczy jonowych do ekstrakcji butanolu (usuwania ze środowiska fermentacji) może być zrealizowane albo poprzez bezpośrednie zastosowanie cieczy w bioreaktorze i oddzielenie butanolu na zewnątrz bioreaktora, albo poprzez wyprowadzenie brzeczki fermentacyjnej na zewnątrz bioreaktora i oddzielanie butanolu w kontraktorze membranowym.

Słowa kluczowe

EN

biobutanol; renewable energy sources; ionic liquids

PL

biobutanol; odnawialne źródła energii; ciecze jonowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 18, nr 1
• Strony: 31--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kamiński W.

autor

Tomczak E.

autor

Górak A.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 215, 90-924 Łódź, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Jones D.T. and Woods D.R.: Acetone-butanol fermentation revisited. Microbiol. Rev., 1986, 50(4), 484-524.
• [2] Dϋrre P.: Fermentative butanol production bulk chemical and biofuel. Ann. N. Y. Acad. Sci., 2008, 1125, 353-362.
• [3] Fortman J.L., Chhabra S., Mukhopadhyay A., Chou H., Lee T.S., Steen E. and Keasling J.D.: Biofuel alternatives to ethanol: pumping the microbial well. Trends in Biotechnol., 2008, 26(7), 375-381.
• [4] Wackett L.P.: Biomass to fuels via microbial transformations. Curr. Opinion Chem. Biol., 2008, 12, 187-193.
• [5] Ha S.H., Ngoc Mai N.L. and Koo Y.M.: Butanol recovery from aqueous solution into ionic liquids by liquid-liquid extraction, Process Biochem., 2010, 45, 1899-1903.
• [6] Qureshi N., Saha B.C., Hector R.E., Hughes S.R. and Cotta M.A.: Butanol production from wheat straw by simultaneous saccharification and fermentation using Clostridium beijerinckii: Part I - Batch fermentation. Biomass Bioener., 2008, 32, 168-175.
• [7] Qureshi N. and Maddox I.S.: Continuous production of acetone-butanol-ethanol using immobilized cells of Clostridium acetobutylicum and integration with product removal by liquid-liquid extraction. J. Ferment. Bioeng., 1995, 80(2), 185-189.
• [8] Christi Y.: Biodiesel from microalgae beats bioethanol. Trends Biotechnol., 2008, 26(3), 126-131.
• [9] Christi Y.: Biodiesel from microalgae. Biotechnol. Advan., 2007, 25, 294-306.
• [10] Evasn P.J. and Wang H.Y.: Enhancement of butanol fermentation by Clostridium acetobutylicum in presence of decanol-oleyl alcohol mixed extractions. Appl. Environ. Microbiol., 1988, 54, 1662-1667.
• [11] Roffler S.R., Blanch H.W. and Wilke C.R.: In situ extraction fermentation of acetone and butanol. Biotechnol. Bioeng., 1988, 31, 135-143.
• [12] Oudshoorn A., Van der Wielen L.A.M., Straathof A.J.J.: Assessment of options for selective 1-butanol recovery from aqueous solution. Ind. Eng. Chem. Res., 2009, 48, 7325-7336.
• [13] Qureshi N. and Blaschek H.P.: Butanol recovery from model solution/fermentation broth by pervaporation: evaluation of membrane performance, Biomass and Bioener., 1999, 17, 175-184.
• [14] Liu F., Liu L. and Feng X.: Separation of acetone-butanol-ethanol (ABE) from dilute aqueous solution by pervaporation. Separat. Purific. Technol., 2005, 42, 273-282.
• [15] Fadeev A.G. and Meagher M.M.: Opportunities for ionic liquids in recovery of biofuels. Chem. Commun., 2001, 295-296.
• [16] Sangoro J.R., Serghei A., Naumov S., Galvosas P., Kärger J., Wespe C., Bordusa F. and Kremer F.: Charge transport and mass transport in imidazolium-based ionic liquids. Phys. Rev. E, 2008, 77(5), 051202-1-051202-4.
• [17] Oudshoorn A., Van der Wielen L.A.M., Straathof A.J.J.: Assessment of options for selective 1-butanol recovery from aqueous solution. Ind. Eng. Chem. Res., 2009, 48, 7325-7336.
• [18] Zheng Y.N., Li L.Z., Xian M., Ma Y.J., Yang J.M. and Xu X.: Problems with the microbial production of butanol. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 2009, 36, 1127-1138.