F15 - Biprodukter, oljeväxter, vattenbruk

Question 1

Vad är “bottom up” och “top down”?

Answer 1

Bottom up: Utökad eller modifierad traditionell biomassaindustri.

Top down: Helt nytt industriellt koncept.

Question 2

Vilka är de potentiella fördelarna med att använda biprodukter från livsmedelsindustrin?

Answer 2

Tävlar inte med matproduktion

Biprodukterna är samlade från början.

Möjlighet till synergi till olika industrier. Man får t.ex. överskott av ånga och kan använda det överskottet till torkning

Samma med utsläppsrening, man kan ha samma reningsprocess.

Logistiken.

Question 3

Vilka aspekter är det viktigt att ta hänsyn till vid utformningen av sådana processer (biprodukter från livsmedelsindustrin)?

Answer 3

Måste se det ekonomiska i sammanhanghet. Måste ta hänsyn till värdet av produkterna man vill tillverka och de volymer som går att sälja.

Question 4

Fördelar och nackdelar med aquakultur?

Answer 4

Odling sker i ”pooler” på land.

Fördel: Mycket hög produktivitet

Nackdel: Höga kostnader

Odling i fritt hav, till exempel hängande trådar (i fjordar osv.) Och ”skogsbruk” av alger (Kelp).

Fördel: Bättre ekonomi.

Nackdel: Miljöpåverkan.

Question 5

Varför är massa för pappersproduktion inte en förväntad produkt från vattenbruk?

Answer 5

Det produceras inte vedartade växter då det inte finns ett behov av det i havet. Vi har då en svagare fiber som inte lämpar sig.

Question 6

Hur kan fettsyror variera? (Gunnar fråga)

Answer 6

Antalet dubbelbindningar kan variera. Alltså, fler dubbelbindningar ger lägre smältpunkt.

Question 7

Kärnan och frukten som råmaterial.

Answer 7

•Kärnan och frukten i sig har väldigt olika kemiska kompositioner än vad trä (xylem) har.
•Cellulosa och lignin är mindre komponenter (förutom i skalen).
•Kärnan innehåller näringslager av stärkelse eller polysackarider (liknar ofta hemicellulosa) och fetter (triglycerider).
•Frukt innehåller socker, protein, stärkelse och cellulosa fiber (kärn-hår)
-Stärkelse och andra polysackarider har samma användning som hemicellulosa (de är ofta billigare än hemicellulosa från trä).

Question 8

Vad är “Triglycerider - biologiska oljor”

Answer 8

•Olika oljor har olika mönster på fettsyrorna.
•Biologiska oljor är triglycerider (fetter) i rumstemperatur.
•Kemisk sätt så är de estrar av fettsyror och glycerol. Molekylvikten och graden av dubbelbindningar påverkar egenskaperna hos biologiska olja, exempelvis smältpunkten (fler dubbelbindningar = lägre smältpunkt)
-Mättade naturliga fettsyror är alltid cis och inte trans. transfetter kan bildas genom hydrogenering av dubbelbindningar
•Triglycerider är en av de mest värdefulla produkterna eftersom den är väldigt energirikt.

Question 9

Vilka källor finns det för triglycerider?

Answer 9

• Fisk olja
• Biprodukter från slakthus
• Linolja, ricinolja, palmolja, sojabönsolja, bomullolja etc.
• Kraftprocessen
• Alger, och annat i växtriket.

Question 10

På vilka sätt kan man processa oljerika kärnor?

Answer 10

1) Press.
2) Filtrering (skal osv), kall eller varm press.
3) Rengöring med syra. Värm upp fosfor eller citronsyra, ta bort metalljoner och proteiner.
4) Neutralisering. Tillsättning av alkaliska salter (NaOH).
5) Centrifugering (ta bort vattnet).
6) Torkning genom vakuum.

Question 11

Vilka oljor är viktigast och har högst prduktion? Vart sker användningen?

Answer 11

• De viktigaste oljorna till volymen är palmolja, sojabönolja och rapsolja. Dessa har väldigt högproduktion.
• Användningen sker främst inom matindustrin men har på senaste även ökat inom coating och biobränsle.

Question 12

Vilka är det viktigaste “coating” oljorna?

Answer 12

Drying oils.
•Torkade oljor är alltid omättade, men en enstaka omättning är inte nog.
•Torkningsprocessen är en polymerisering, där oljan formar tunna lager som är både resistenta och hydrofoba.

Question 13

Vad är fördelarna och nackdelarna med omättade fettsyror i coating system?

Answer 13

Fördelar:
•Naturlig resurs
•Bra coating egenskaper
•Skydd för trä
•Låg volatilitet
•Låg viskositet
•Låg ytenergi.
•Hydrofob
Nackdelar:
•Emissioner (oxidations biprodukter)
•Dålig hållbarhet (omättade rester)
•Långsam torkning
•Gulning
•Mjuka film
•Huvudsakligen för trä och metall.

Question 14

Ge ett exempel på coating systemet.

Answer 14

Ett naturligt exempel på detta är björkträdet. Där dessa monomerer kan fås fram med hjälp av lite mild alkalisk hydrolys.

Question 15

Hur kan man tillverka biodiesel från triglycerider?

Answer 15

Metanol estrar av fettsyror kan användas som diesel. Detta görs idag med rapsolja.

Question 16

Varför är glycerol en värdefull bipordukt, och vad är dess egenskaper?

Answer 16

• Eftersom fettsyror efterfrågas inom många användningsområden så finns det även stora mängder glycerol.
• Glycerolen är viskös
• väldigt lik vatten
• har en söt smak
• icke-giftigt.
• På grundav dessa egenskaper så kan den användas som matadditiv, anti freezing substans, inom medicin, men produktionen är högre än vad efterfrågan på produkten är.

Question 17

Vilka biprodukter kan fås från matindustrin?

Answer 17

•Socker tillverkare
   -Bagasse från sockerrör= fibrer, cellulosa, xylan.
   -Massa från sockerbetor=cellulosa, polysackarider, biogas.
•Skal
   -Nötskal.
   -Kaffe och kakao.
   -Blöt skal, tex potatis, morot.
   -Frukt=stärkelse, pektin, xylan.
•Kärnskal.
   -Oliver.
   -Andra frukter=huvudsakligen bränsle.

Question 18

Socker bioraffinaderi 1 - Generation 1 (Mestadels bränsle men även material)

Answer 18

• Färsk sockerrör mals ner och extraheras med vatten. Då fås 10-15% sackaroslösning. Sockret kan användas i mat eller till att jäsa till etanol.
• De fasta resterna kallas för bagasse, och innehåller xylan och cellulosa.
• Xylan extraheras från bagassen och furfural framställs genom surbehandling.
• Den återstående cellulosan kan användas för massa (papper, cellulosaderivat) eller hydrolyserad till glukos och sedan jäsning till etanol. Idag används denna metod industriellt men bagasse-delen är inte lika komplett.
• Denna metod konkurrerar med matproduktionen.

Question 19

Socker bioraffinaderi 2 - Generation 1 (Sockerbetor raffinaderi)

Answer 19

• Sockerbetor är väldigt produktiva. En beta ger 140 gram sackaros.
• Efter att man extraherat sukros med 70°C vatten är massan fortfarande rik på fiber och används till djurfoder.
• Under reningen så tillsätts CaOH från socker biprodukten så gödningsmedel tillverkas (rik på CaCO3). Därefter så koncentreras sockret och den kristalliseras.
• Viss socker återstår som vätske-sirap och denna del jäses till etanol.
• Har en större potential som etanol bioraffinaderi. Massan kan kanske även användas till nanocellulosa.

Question 20

Socker bioraffinaderi 3 - Generation 1 (Majs bioraffinaderi)

Answer 20

• Majs är en effektiv producent av stärkelse, som används för jäsning till etanol.
• Resterna från majsen består av xylan och cellulosa som kan tillämpas vidare till furfural eller cellulosaderivat.
• Etablerad till viss del, men inte lika framgångsrik som sockerrör produktionen. Vi har liknande produktion med vete.

Question 21

Olje bioraffinaderi 1 - Rapskärna

Answer 21

Rapskärnan producerar fetter som kan användas som mat och för produktion av biodiesel. Tillvaratagandet av resterna behöver utvecklas ytterligare eftersom det är proteinrikt.

Question 22

Resterande anläggning bioraffinaderi 1 - Citrus skal bioraffinaderi

Answer 22

• Biprodukt från juice tillverkarna.
• Pektin extraheras och används som tjockningsmedel.
• Resterna är rika på xylan och cellulosa.
• Xylan kan vidare göras till furfural och cellulosan till att göra nanocellulosa eller cellulosaderivat.
• Alternativ bryts cellulosan ner och används till att producera etanol.