raaka-aineet
Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta II Bioprosessitekniikan mahdollisuudet Sanna Taskila Chemical Process Engineering [email protected] UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY Sisältö • Määritelmiä, mitä on biotekniikka ja bioprosessitekniikka • Bioprosessitekniikan peruselementit: biokatalyytit, raaka-aineet, reaktorit • Tyypillisiä bioprosesseja • Näkökulmia harjoitustyöhön UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Biotekniikka yhdistää luonnontieteitä ja insinööritieteitä tavalla, joka mahdollistaa elävien organismien, solujen ja niiden osien ja molekyylien sekä molekyylianalogien hyödyntämisen tuotteiden ja palveluiden tuottamiseksi (EFB: European Federation of Biotechnology) UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Bioprosessitekniikka tarkoittaa elävien solujen tai niiden tuottamien komponenttien käyttöä esim. biopolttoaineiden, elintarvikkeiden, materiaalien tai lääkeaineiden tuotantoprosesseissa UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Perinteisin bioprosessitekniikka on elintarvikkeiden tuottoa UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Biotalous – Korvataan öljypohjaiset polttoaineet, kemikaalit ja materiaalit UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Moderni biotekniikka mahdollistaa mm. räätälöityjen syöpälääkkeiden valmistuksen Insuliini, reumalääkkeet, syöpälääkkeet UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Bioprosessitekniikka Suomessa • DI-opinnot: Aalto ja Oulun yliopisto • Tutkimus keskittynyt yliopistoihin, VTT:lle (Espoo), Luonnonvarakeskus (ent. MTT ja METLA) • Suurimmat tuotannonalat elintarviketeollisuus (meijerit, panimot), biopolttoaineiden valmistus (jätepohjainen bioetanoli, biokaasu), entsyymiteollisuus, kaivosteollisuus • Edellisten lisäksi suunnittelutehtävät UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Bioprosessitekniikan tiimin tutkimus Prosessiteknologiat •Uudet seurantateknologiat, mallien rakentaminen ja verifiointi •Älykkäät kasvatusratkaisut Biokatalyyttien kehitys • Biokatalyyttien seulonta pienessä mittakaavassa • Biomassojen tehokkaampi hyödyntäminen Perinteiset prosessit • Sivuvirtojen hajotus ja fermentointi • Prosessien skaalaus ja optimointi • Tuotteiden puhdistus ja karakterisointi Cells UOULU CPE 2015 Molecules Processes FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Tulevaisuus? • Biotekniikassa tiedon määrä kasvaa nopeammin kuin millään muulla tieteen osa-alueella, mutta tähän tietoon perustuvien prosessiteknisten sovellusten määrä ei lisäänny samaa vauhtia • Alalla on puutetta insinööriosaamisesta sekä riittävän pitkäjänteisestä pääomasta • Joillakin alueilla sovelluksia on runsaasti ja niiden taloudellinen, globaali, sosiaalinen... merkitys on todella suuri (esim. lääkkeiden valmistus, elintarvike- ja ympäristöbiotekniikka) (puhutaan myös biotaloudesta) UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Finnish Innovations in Food Biotechnology • • • • • • • • • • • • • • • • AIV silage, Virtanen 1933 Inhibition of Salmonella in poultry using other bacteria, Nurmi et al. 1973 Enzymatic digestion of lactose, Valio 1974 Method for storage of yeast, Falkman 1984 Probiotic Lactobacillus GG, Valio 1985 Immobilized yeast in secondary fermentation of beer, Linko et al. 1985 Separation of lactose from whey and milk, Valio 1985-87 Cellulolytic yeasts, Alko 1986 Measurement of antibiotic residues in milk, Mäyrä-Mäkinen 1987 Cholesterol-decreasing compounds, Webster et al. 1991 Lactic acid production using immobilized bacteria, Ojamo et al. 1995 Xylitol production, Apajalahti et al. 1995 Virus-resistant plants, Saarna et al. 1996 Fermented health-promoting oat, Bioferme 1999 Removal of antibiotic residues with betalactamase, Majaharju et al. 2001 Health-promoting tripeptides in milk, Valio 2002 FACULTY OF TECHNOLOGY UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY Bioprosessitekniikka: mitä tarvitaan? BIOKATALYYTTI = TUOTTAJA • Bioprosessitekniikassa elävää solua tms., jota käytetään hyväksi kutsutaan usein biokatalyytiksi, tuottajamikrobiksi tai isäntäsoluksi • Kyseessä voi olla i) elävä solu, ii) sen tuottama komponentti, tai iii) sen osa UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY i) organismi, solu Eukariootit : eläimet ja kasvit Eukariootit mikro-organismit: homeet, hiivat, levät, alkueläimet) Prokariootit : arkkibakteerit ja varsinaiset bakteerit UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Organismit ja solut biokatalyytteinä/tuottajina • Solut monistavat itseään = tuottavat solumassaa • Solut muokkaavat ravinnekomponentteja entsyymiensä avulla ensin monomeereiksi ja niistä edelleen osan polymeereiksi, joista solumassa pääosin koostuu • Entsyymien valmistusohjeet ovat DNAssa (= perintötekijät, perimä) • Ihmisen haluama tuote voi olla joko solumassa (esim. hiiva), solun osa (esim. lääkeproteiinit) tai aineenvaihdunnan sivutuote (esim. etanoli) UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Mikrobit ovat yleisimpiä solukatalyyttejä • Useimmiten bioprosessitekniikassa käytetään mikrobisoluja • Voivat olla hiivoja, homeita tai bakteereita Esim. panimoilla hiiva, meijereissä bakteerit, juuston valmistuksessa bakteerit ja homeet, bioetanolin valmistuksessa hiiva • Mikrobien kasvatus ja manipulointi on yksinkertaisempaa kuin korkeampien eliöiden • Niiden genetiikka tunnetaan hyvin ja työkaluja on tarjolla runsaasti UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Solut biokatalyyttinä – Prosessin kehitys • Noin 2 miljoonasta tunnetusta eliölajista suurin osa on mikrobeja, joilla on myös suurimmat vaihtelut ominaisuuksissaan => erilaisiin tarkoituksiin löytyy usein ”paras” prosessimikrobi • Prosessikehitys: 1. Organismin valinta 2. Organismin mahdollinen muokkaus geenitasolla 3. Ravinteiden valinta 4. Prosessityypin valinta (panos, syöttö-panos, jatkuva) 5. Prosessiolosuhteiden valinta UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY ii) solun tuottama komponentti Entsyymiproteiini Solun pintamolekyylejä UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Solun tuottamat komponentit biokatalyytteinä • Solut tuottavat entsyymeitä, jotka ovat biologisia katalyyttejä: nopeuttavat reaktioita mutta eivät kulu niissä itse (nimet: -aasi) • Erona elävien solujen käyttöön on se, että entsyymejä voidaan (periaatteessa) käyttää kuten kemikaaleja • Ei tarvitse tarjota elävän solun vaatimia ravinteita vaan vain sopivat reaktio-olosuhteet ja kohdemolekyyli (substraatti) • Ihmisen haluama tuote voi olla esim. muokattu molekyyli (esim. isomeraasit) tai biomassan hajoamistuote (esim. sellulaasit) UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Entsyymit ovat proteiineja, jotka katalysoivat reaktioita soluissa • Katalyytit alentavat katalysoimansa reaktion aktivoitumisenergiaa) kulumatta itse reaktiossa – teoriassa näin, käytännössä entsyymin aktiivisuus usein pikku hiljaa alenee eli ”entsyymi kuluu” • Entsyymejä ei annostella reaktioseoksiin painon vaan aktiivisuuden mukaan (1 U = 1 µmol min-1; 1 nkat = 1 nanokatal = 1 nmol s-1) • Usein reaktio-/substraatti-/stereospesifisiä • Entsyymit luokitellaan katalysoimansa reaktion mukaan 5 luokkaan – prosessisovelluksia on eniten hapetus/ pelkistysentsyymeillä (dehydrogenaasit ja oksidaasit), molekyylien rakennemuutoksia aikaansaavilla entsyymeillä (isomeraasit) sekä hydrolyyttisillä eli suuria orgaanisia yhdisteitä hajottavilla entsyymeillä (hydrolaasit) UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Entsyymit biokatalyyttinä – Prosessin kehitys • Mikrobeista ja korkeammista eliöistä on eristetty satoja entsyymeitä, joita voidaan hyödyntää teollisesti • Prosessikehitys: 1. Entsyymin valinta 2. Entsyymin mahdollinen muokkaus geenitasolla 3. Prosessityypin valinta (panos, syöttö-panos, jatkuva) 4. Prosessiolosuhteiden valinta 5. Entsyymimäärien (aktiivisuus) optimointi UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Entsyymi biokatalyyttinä Molekyylin rakenteen muutos Isomeraasit muuttavat substraattinsa sisäistä rakennetta, esim. glukoosi-isomeraasi Glukoosi-isomeraasi -----------------------> D-glukoosi UOULU CPE 2015 D-fruktoosi FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Teollisuudessa käytettävät entsyymit • Lähteistään eristetyt entsyymit ovat bioprosessiteollisuuden tärkeitä tuotteita, joita hyödynnetään muualla teollisuudessa hyvin laajasti • Elintarvikeprosesseissa, sellu- ja paperiteollisuudessa, ympäristötekniikassa, erilaisten biopolymeerien käsittelyssä, biojalostamoissa, kemian teollisuudessa...) • Entsyymejä voidaan käyttää liuosmuodossa, jolloin niitä yleensä ei voi kierrättää tai käyttää yhtä kertaa useammin; tällöin entsyymin hinnan tulee olla hyvin alhainen tai entsyymin avulla tuotetun tuotteen hinnan hyvin korkea • Kuten entsyymejä voidaan immobilisoida => kierrätys tai käyttö jatkuvassa prosessissa – yleensä kolonnissa, jonka läpi substraattiliuos syötetään jatkuvana virtana UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Teollisia entsyymejä valmistavat tai kehittävät Suomessa mm. • • • • Roal Oy Dupont (Genencor) Metgen Suomi ollut edelläkävijä esim. sellu- ja paperiteollisuuden entsyymiprosessien kehityksessä 80-luvulta alkaen UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY iii) Solun osa Solujen osia käytetään harvemmin sovelluksissa ja silloin lähinnä eukarioottien osia UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Miten biokatalyytit toimivat? Solut tuottavat soluja Biokatalyytti muuttaa komponentin joksikin toiseksi komponentiksi UOULU CPE 2015 Solut tuottavat tuotetta käyttäen tarjottuja ravinteita FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Bioprosessit ovat yleensä 1. Fermentointiprosesseja Solu toimii biokatalyyttinä tai tuottajana – Solut käyttävät annettuja ravinteita ja tuottavat niistä jotain tuotetta – Esim. olut, viini, siideri, jugurtti, viili, salami, pikkelsit, bioetanoli, biokaasu 2. Entsyymiprosesseja Solun tuottama komponentti eli entsyymi toimii biokatalyyttinä UOULU CPE 2015 – Soluista erotetut entsyymit katalysoivat lähtöaineen reaktion joksikin toiseksi aineeksi – Esim. lignoselluloosan hajotus sokereiksi, juuston juoksutus FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Tyypillinen fermentointiprosessi Siirrosteen tuotto Tuotantofermentointi Tuotteen puhdistus (= jälkikäsittely) Jätteiden käsittely UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Bioprosessitekniikka: mitä tarvitaan? RAAKA-AINEET • Solut tarvitsevat kasvuansa varten energianlähteen (elektroninlähteen), elektronien vastaanottajan ja rakennuspalikoita • Energianlähde on usein hapetettava orgaaninen yhdiste, esim. polysakkaridi • Elektronit vastaanottaa usein happi (aerobinen) mutta voi olla myös esim. sulfaatti (anaerobinen) • Rakennuspalikoista saadaan lähtöaineet proteiineille (aminohapot), polysakkarideille (hiiliketjut), jne. • Entsyymit tarvitsevat oman substraattinsa, kofaktoreita sekä oikeat olosuhteet UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Elektronien siirto hapetus-pelkistysrektioiden kautta: Orgaanisesta aineksesta vastaanottajalle CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Aerobiset mikrobit tarvitsevat happea, anaerobiset eivät CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Mesofiiliset mikrobit viihtyvät ihmisen kehon lämpötilassa CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Solujen käyttö (Fermentointi) Olosuhteet • Mikrobit vaativat kasvuun ja aktiivisuuteen tietyt olosuhteet • Lisäksi itse prosessi voi vaatia tiettyjä olosuhteita (esim. jotta saavutetaan tietty aineenvaihdunta) • Lähinnä T, pH, ravinnepitoisuus, vesipitoisuus, suolapitoisuus, happipitoisuus • Esim. äärilämpötiloissa entsyymit inaktivoituvat ja solujen toimintakyky laskee • Lisäksi inhibiittorit eli toimintaa estävät komponentit (tuote voi olla myös inhibiittori liian korkeassa pitoisuudessa) UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Entsyymien käyttö - Olosuhteet • Entsyymeillä, kuten soluilla, on tietyt optimaaliset toimintaolosuhteet, joissa aktiivisuus on parhaimmillaan • Aktiivisuus tarkoittaa yleensä rakennetta; vaaditaan täsmälleen oikea rakenne, jotta entsyymi toimii oikein (vrt. avain-lukko) • Entsyymin rakenne voi mennä ”pilalle” väärissä olosuhteissa: äärimmäinen pH, lämpötila, suolapitoisuus jne. • Prosessiolosuhteiden valinta tärkeää UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Entsyymeillä on aktiivisuuden kannalta optimaaliset olosuhteet (lähinnä T, pH, reaktanttien pitoisuudet, aktivaattorien ja inhibiittorien pitoisuudet) ja toisaalta ehdottomat rajat olosuhteille, joiden ulkopuolella ensyymit menettävät irreversiibelisti (= palautumattomasti) aktiivisuutensa. xynII, Y5 enzyme activity pH act. xynII vs ST6 120 xynII 100 Y5 A540/% 80 120 ST6/Tris 100 ST6/sf xynII/sf Act 80 . /% 60 60 40 40 20 20 0 0 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 xynII/Tris 5 5,5 Temp/ºC UOULU CPE 2015 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 FACULTY OF TECHNOLOG pH FACULTY OF TECHNOLOGY Milloin valitaan elävät solut? • Tarvitaan useiden reaktioiden ketjut edullisista ja saatavilla olevista raaka-aineista tuotteiksi tai reaktiossa vaaditaan kofaktorin osallistumista (solutehtaat eli cell factories) • Stereo- tai muuten spesifiset reaktiot ja kiraaliset tuotteet (esim. L-lysiini), monimutkaiset tuotteet (polymeerit, antibiootit) • Historialliset ja viranomais/kuluttajasyyt (esim. olut) • Ympäristöön ja kestävään kehitykseen liittyvät syyt (esim. liuottimien, myrkkyjen jne. käytön välttäminen) • Energian säästö (reaktio-olosuhteet: T, p...) • Kemiallinen katalyytti asettaa raaka-aineelle (reaktantille, substraatille) tai prosessille epärealistisia vaatimuksia (esim. raaka-aineen/tuotteen puhdistaminen, reaktio-olosuhteet...) • Kokonaistaloudellisuuden edellyttäessä UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Esimerkkituotteita L-lysiini Ksantaani-polymeeri Tetrasykliinit UOULU CPE 2015 B12-vitamiini FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Prosessimikrobien valinta •Aineenvaihdunta muodostuu pitkistä ja monimutkaisista poluista (= metaboliareitit) •Tuotteen aikaansaaminen edellyttää, että aineenvaihdunta etenee toivottua reittiä pitkin •Tähän voidaan vaikuttaa geenimanipulaatiolla tai metaboliamuokkauksella = modernin biotekniikan keinot • Yleensä bioprosesseissa hyödynnetään vain yhden organismin soluja; organismi valitaan siten, että prosessi on mahdollisimman ”tehokas” •Volumetrinen tuottonopeus (g l-1h-1), •Tuotesaanto lähtöaineista (g g-1 tai mol mol-1) •Tuotantokustannus (€ kg-1) UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY PROSESSITEKNIIKAN PERUSTA 2010 Biokatalyysin mahdollisuudet UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Biokatalyyttien heikkouksia – Eläviä soluja käytettäessä osa raaka-aineista kuluu solumassan tuottoon => vaikuttaa tuotesaantoon – Perinteisesti solumassan tuotto on osa prosessia (tuotetaan ns. – Yleensä solut sietävät selvästi alhaisempia reagenssipitoisuuksia kuin kemialliset katalyytit => tuotepitoisuudet alhaisempia – Solut ovat hitaampia ja volumetrinen tuotto siten heikompi – Ylijäämäsolumassa hyödynnettävissä, mutta taloudellinen arvo alhainen UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Bioprosessitekniikka: mitä tarvitaan? REAKTIOYMPÄRISTÖ ELI REAKTORI • Bioprosesseissa käytetään usein normaaleja sekoitusreaktoreita (STR), kuten kemian tekniikassa • Pääasiallinen ero on aseptisuus = laitteistot pitää pystyä pitämään steriilinä, (poikkeuksiakin on, mm. Talvivaara) • Aerobisten mikrobien hapen tarve suuri, vaaditaan tehokas sekoitus ja ilmastus = syövät energiaa – Solut käyttävät vain veteen liuennutta happea; happi erittäin niukkaliukoinen veteen (n. 8 mg l-1 30 oC:ssa) => jatkuva liuottaminen • Erityisesti solumassaa tuotettaessa vapautuu lämpöä: (n. 460 kJ/mol kulutettua happea) => lämmönsiirto = T-säätö • Solujen toiminta usein muuttaa ympäristönsä pH:ta => pHsäätö emästä/happoa lisäämällä UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Bioreaktori eli fermentori UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOG FACULTY OF TECHNOLOGY Aseptisuusvaatimukset vaihtelevat eri teollisuudenaloilla esim. lääkkeet vs. teolliset entsyymit UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Bioprosessitekniikan mahdollisuudet : Mieti.. Voidaanko biokatalyyttejä kohteena olevassa prosessissa korvaamalla koko prosessi tai osia siitä bioteknisellä ratkaisulla? • • • • Perustelut? Miten? Millaisia biokatalyyttejä käyttäen? Onko jo olemassa toteutettuja ratkaisuja? Miten prosessi /raaka-aineet tms. muuttuvat tämän seurauksena? Biokatalyysin edut/haitat ko. prosessissa? Miksi ei? • Miten prosessia pitäisi muuttaa, jotta hyödyntäminen olisi mahdollista? Millaisia ympäristövaikutuksia prosessilla on? • • Miten prosessin tuottamia sivu- ja jätevirtoja pitäisi käsitellä? Voidaanko niiden käsittelyssä soveltaa bioprosessitekniikkaa (esim. biologinen jäteveden puhdistus, kiinteiden jätteiden kompostointi tai mädätys, raskasmetallien ym. myrkyllisten komponenttien poisto jne.)? UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Esimerkki 1: kemikaalin x valmistus – Voidaanko käyttää fermentointia? • Perinteisesti käytetään kemiallista synteesiä • Kemiallisesti tuotettu tuote joudutaan puhdistamaan, jotta saadaan puhdasta isomeeriä • Mikrobisolujen käytöllä saadaan puhtaampaa tuotetta (esim. puhdas L-isomeeri) – Säästetään erotuskuluissa ja turvallisuus paranee – Prosessi voi olla hitaampi ja tuotesaannot pienempiä UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Esimerkki 2: kemikaalin x valmistus – Voidaanko käyttää entsyymejä? • Perinteisesti käytetään kemiallista synteesiä • Olosuhteet ovat vaativat: korkeita lämpötiloja ja paineita, korroosiota aiheuttavia aineita • Entsyymin käytöllä voidaan saada sama reaktio aikaan miedommissa olosuhteissa – Säästetään energiaa (lämpötila, paine) tai kemikaaleja (ei tarvita liuottimia) jne. – Entsyymien kustannukset ja saatavuus voivat vaihdella UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Esimerkki 3: materiaalin x valmistus – Voidaanko käyttää biokatalyyttejä? • Raaka-aineet ja tunnetut prosessit tehokkaita; ei hyötyä siirtyä bioprosessiteknisiin ratkaisuihin • Prosessissa syntyy jätettä, jota voidaan käsitellä biokatalyyteillä – Jätettä voidaan entsymaattisesti muokata vähemmän haitalliseksi – Jätettä voidaan käsitellä mikrobeilla (biologinen jätevedenpuhdistus) vähemmän kuormittavaksi UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Esimerkki 4: materiaalin x valmistus – Voidaanko käyttää biokatalyyttejä? • Tunnetut prosessit tehokkaita; ei hyötyä siirtyä bioprosessiteknisiin ratkaisuihin • Halutaan siirtyä fossiilisista raaka-aineista biopohjaisiin raaka-aineisiin (korvata öljypohjaiset tuotteet biomassapohjaisilla) • Tuote voidaan tuottaa fermentoimalla tai entsyymeillä käyttäen esim. biojätettä – Parannetaan tuotannon ekologisuutta ja kestävyyttä, vähennetään riippuvuutta öljystä – Tuotannon hinta saattaa nousta UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Esimerkki 5: kemikaalin x valmistus – Voidaanko käyttää biokatalyyttejä? • Tunnetut prosessit tehokkaita mutta vaativat myrkyllisiä komponentteja (esim. fenoliformaldehydiyhdisteet, ftalaatit) • Yhden prosessivaiheen muuttaminen kemiallisesta entsymaattiseksi auttaa välttämään myrkyllisiä komponentteja – Parannetaan tuotannon kestävyyttä – Tuotannon hinta voi nousta tämän seurauksena, prosessin olosuhteita saatetaan joutua muuttamaan UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY Esimerkki 6: kemikaalin x valmistus – Voidaanko käyttää biokatalyyttejä? • Raaka-aineen käsittely biokatalyyteillä ennen tuotantoa voi edesauttaa prosessia • Raaka-aineesta voidaan poistaa/muokata yhdisteitä, jotka hidastavat tuotantoa tai aiheuttavat laatuvirheitä • Esim. likaavien rasvojen poisto entsyymeillä – Parannetaan tuotteen laatua – Tuotannon hinta voi nousta tämän seurauksena, prosessin olosuhteita saatetaan joutua muuttamaan UOULU CPE 2015 FACULTY OF TECHNOLOGY FACULTY OF TECHNOLOGY
© Copyright 2024