Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии получения биодизеля ферментативным методом с использованием в качестве биокатализатора экзоферментов на поверхности клеток дрожжей

Докладчик: Готовцев Павел Михайлович

Должность: Заведующий отделом биотоплива, к.т.н.

Цель проекта:
Создание основ технологии получения биодизельного топлива ферментативным методом с использованием в качестве биокатализатора экзоферментов на поверхности клеток дрожжей.

Основные планируемые результаты проекта:
Основной задачей настоящей работы является получение научно-технического задела для создания технологии экономичного производства биодизеля используя реакцию переэтерификации масла и метилового спирта.
Одним из наиболее перспективных путей решения данной задачи является использование ферментного катализа. Новизна предлагаемого способа заключается в том, что в качестве катализатора используется генетически модифицированный штамм дрожжей Y. lipolytica с экспонированной на поверхности клеточной стенки липазой.
Для решения данной задачи необходимо создать лабораторный стенд для отработки деталей технологического процесса получения биодизеля методом ферментного катализа с использованием клеточного катализатора и определения его оптимальных параметров, на основе которых будет создан экспериментальный образец установки.
Дополнительными научно-техническими задачами данной работы являются:
1. Определение соотношения спирт/масло и порционности подачи спирта для сохранения максимальной эффективности фермента и максимизации выхода биодизеля. Решение данной задачи так же позволит определить концентрацию спирта в растворе, при которой начинается ингибирование липазы.
2. Определение оптимального режима подачи спирта для обеспечения работы фермента с наибольшей эффективностью.
3. Разработка математической модели процесса получения биодизеля с использованием клеточного катализатора, для оптимизации процесса переэтерификации.
В качестве предлагаемых подходов к решению поставленных научно-технических задач используются:
1. Проведение процесса переэтерификации с использованием клеточного катализатора.
2. Определение необходимости в закреплении клеток катализатора на каком-либо носителе.
3. Проведение генно-инженерных и микробиологических работ по совершенствованию клеточного катализатора с целью повышения его эффективности.
В настоящее время ведется поиск новых конкурентоспособных и экономически целесообразных путей синтеза биодизеля с помощью липаз. В современной биотехнологии в последнее время все большее внимание привлекает к себе перспектива закрепления ферментов на поверхности клеток микроорганизмов. Такого рода in vivo экспозиция ферментов имеет ряд преимуществ по сравнению со стандартной иммобилизацией на сорбентах. Фермент, продуцируемый клеткой, оказывается связанным с ней сразу после транспортировки его наружу, что сводит трудоемкий и дорогостоящий процесс очистки фермента к простому отделению клеток фильтрацией и/или лиофилизации после процесса ферментации. Более того, отпадает необходимость как в связывании фермента с сорбентом, так и в сорбенте как таковом, сама клетка выступает в данном случае в качестве носителя.
Таким образом, генетическое конструирование качественно новых продуцентов липазы, экспонированной на поверхности клеток, и получение на их основе клеточных биокатализаторов открывает перспективу инновационных и рентабельных технологий производства биодизеля.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Получение биодизеля по технологии ферментативного катализа, с использованием в качестве катализатора клеток, с экспонированной на поверхности клеточной стенки липазой приведет к снижению себестомости (относительно современных промышленных технологий) произведенного биодизеля за счет:
- снижение затрат энергии на подогрев реакционной смеси;
- повышения безопасности процесса;
- многократного использования биокатализатора;
- большей глубины протекания процесса переэтерификации.
Использование в промышленном производстве биодизеля результатов интеллектуальной деятельности, вместо традиционных кислотного и щелочного катализа, позволит снизить себестоимость производимого биодизеля (как минимум на 10 %) и повысит его конкурентоспособность относительно традиционных видов топлив, что в свою очередь приведет к увеличению доли данного вида топлива на рынке, а также будет стимулировать строительство новых заводов по его производству.

Текущие результаты проекта:
Выполнен аналитический обзор научных и информационных источников (научно-технической, нормативной, методической литературы, публикации в научных журналах, монографии и др.), затрагивающих вопросы получения биодизельного топлива методом ферментного катализа.
Проведены патентных исследований по ГОСТ Р 15.011-96.
Обоснован выбор варианта получения биодизельного топлива с использованием ферментного катализа.
Обоснован выбор типа математической модели для моделирования процесса получения биодизельного топлива методом ферментного катализа.
Проведен анализ и сопоставление характеристик различного сырья для получения биодизельного топлива методом ферментного катализа.
Создана базы данных с источниками и характеристиками сырья на территории Российской Федерации для получения биодизельного топлива.
Разработаны технические требования к лабораторному стенду для изучения процесса получения биодизельного топлива методом ферментного катализа.
Разработаны технические требования к экспериментальному образцу биореактора для проведения реакции переэтерификации для изучения процесса получения биодизельного топлива методом ферментного катализа.