Technology improvement Patricia Osseweijer, Department of - PowerPoint PPT Presentation

Technology ¡improvement ¡ Patricia ¡Osseweijer, ¡Department ¡of ¡Biotechnology, ¡Faculty ¡of ¡Applied ¡Sciences ¡ ¡

Technological ¡challenge ¡

IPAT: ¡Impact ¡= ¡Popula8on ¡x ¡Affluence ¡x ¡Technology ¡ 2050 ¡ 2000 ¡ ¡ 1 ¡ I ¡ ½ ¡ = ¡ = ¡ = ¡ P ¡ 1 ¡ 1 ¡ ½ ¡ 5 ¡ A ¡ 1 ¡ 1 ¡ 1/15 ¡ T ¡

Improvement ¡targets ¡ Emissions ¡& ¡ ¡Inputs/ ¡ Characteriza8on ¡factors ¡ Category ¡Indicator ¡Results ¡ outputs ¡Inventory ¡ ¡ GHG ¡ NREU ¡ NREU ¡ GHG ¡ Overall ¡flows ¡ Components ¡ (kg ¡CO 2 ¡ eq/kg) ¡ (MJ/kg) ¡ (MJ/kg ¡PDO) ¡ (kg ¡CO 2 ¡ eq/PDO) ¡ (kg/kg ¡PDO) ¡ Sugar ¡ 0.72 ¡ 0.23 ¡ 3.48 ¡ 2.51 ¡ 0.81 ¡ FermentaHon ¡water ¡ 0.02 ¡ 0.00 ¡ 19.42 ¡ 0.34 ¡ 0.02 ¡ = Process ¡water ¡ 0.01 ¡ 0.00 ¡ 0.72 ¡ 0.00 ¡ 0.00 ¡ * Ammonia ¡ 41.67 ¡ 2.10 ¡ 0.05 ¡ 2.23 ¡ 0.11 ¡ 24.25 ¡ 2.84 ¡ Glycerol ¡ 0.07 ¡ 1.76 ¡ 0.21 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Sulphuric ¡acid ¡ 2.02 ¡ 0.12 ¡ 0.04 ¡ 0.07 ¡ 0.00 ¡ Sodium ¡hydroxide ¡ 21.36 ¡ 1.10 ¡ 0.02 ¡ 0.40 ¡ 0.02 ¡ Waste ¡water ¡treatment ¡ 0.32 ¡ 0.18 ¡ 1.05 ¡ 0.59 ¡ 3.26 ¡ Electricity ¡(units/MJ)* ¡ 0.42* ¡ 0.06* ¡ 2.13** ¡ 0.90 ¡ 0.14 ¡ Steam ¡ 3.95 ¡ 0.23 ¡ 5.94 ¡ 23.47 ¡ 1.39 ¡ 0.01 ¡ 0.00 ¡ Cooling ¡water ¡ 44.83 ¡ 0.25 ¡ 0.01 ¡ 3.31 ¡ 32.98 ¡ * ¡Electricity, ¡units ¡in ¡(MJ/MJ ¡and ¡kg ¡CO 2 ¡eq/MJ) ¡ ** ¡Electricity ¡ ¡in ¡(MJ/kg ¡PDO) ¡

Opportuni8es ¡for ¡technology ¡improvement ¡ • Sugars: ¡ ¡ large ¡component ¡of ¡NREU, ¡GHG ¡and ¡costs ¡ ¡ ¡ OpportuniHes ¡for ¡improvement: ¡ • Increase ¡yield ¡of ¡conversion ¡ by ¡ improved ¡(GM) ¡strains ¡ • Increase ¡yield ¡of ¡sugar ¡producHon ¡per ¡hectare ¡by ¡ ¡ ¡ improved ¡(GM) ¡crops ¡ and ¡use ¡of ¡residues ¡(2G ¡technology) ¡

Opportuni8es ¡for ¡technology ¡improvement ¡ • Metabolic ¡side-­‑products: ¡g lycerol, ¡butenetriol, ¡ace8c ¡acid, ¡ ¡pyruvic ¡acid ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡CumulaHve ¡NREU ¡and ¡GHG ¡is ¡large ¡ ¡ ¡ OpportuniHes ¡for ¡improvement: ¡ • Prevent ¡side-­‑product ¡formaHon ¡by ¡improved ¡(GM) ¡strains ¡ ¡ ¡ this ¡also ¡improves ¡Downstream ¡Processing ¡(cleaner ¡broth) ¡ ¡CAPEX ¡and ¡OPEX. ¡ ¡

Opportuni8es ¡for ¡technology ¡improvement ¡ • Ammonia: ¡ ¡large ¡component ¡of ¡NREU ¡ ¡ ¡(as ¡much ¡as ¡sugar, ¡while ¡much ¡less ¡quanHHes ¡are ¡used) ¡ • current ¡process ¡converts ¡NH 3 ¡to ¡N 2 ¡in ¡waste ¡water ¡treatment ¡ ¡ OpportuniHes ¡for ¡improvement: ¡ • Recover ¡and ¡recycle ¡ as ¡ammonia ¡or ¡ammoniumnitrate ¡as ¡soil ¡ ferHliser, ¡this ¡requires ¡more ¡concentrated ¡water ¡streams ¡ ¡

Opportuni8es ¡for ¡technology ¡improvement ¡ • Wastewater ¡treatment: ¡ large ¡component ¡in ¡NREU ¡and ¡GHG ¡ ¡ ¡ OpportuniHes ¡for ¡improvement: ¡ • Reduce ¡water ¡use ¡ by ¡improved ¡(GM) ¡strains ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡this ¡leads ¡to ¡increased ¡recycling ¡opHons ¡for ¡resource ¡recovery ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡by ¡more ¡concentrated ¡streams ¡and ¡lower ¡CAPEX ¡and ¡OPEX ¡

Opportuni8es ¡for ¡technology ¡improvement ¡ • Electricity ¡and ¡especially ¡steam ¡ ¡very ¡large ¡component ¡in ¡NREU ¡and ¡GHG ¡ ¡steam ¡is ¡used ¡at ¡many ¡places ¡in ¡process ¡ ¡ ¡ OpportuniHes ¡for ¡improvement: ¡ • energy ¡and ¡heat ¡integra8on ¡ as ¡target ¡in ¡analysing ¡process ¡opHons ¡ ¡ • considering ¡steam ¡and ¡energy ¡integraHon ¡with ¡ neighbouring ¡ industries ¡ • op8mise ¡for ¡best ¡candidates ¡ ¡ ¡

Opportuni8es ¡for ¡other ¡improvements ¡ • Loca8on ¡& ¡logis8cs ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Transport ¡of ¡feedstock ¡can ¡be ¡a ¡large ¡component ¡of ¡the ¡values ¡of ¡ ¡NREU ¡and ¡GHG ¡aggregated ¡for ¡sugar ¡ ¡ ¡ OpportuniHes ¡for ¡improvement: ¡ • calcula8on ¡of ¡op8mal ¡scale ¡ of ¡process ¡operaHon ¡ • op8mise ¡for ¡best ¡venues ¡ ¡ ¡ ¡

Conclusions ¡on ¡technology ¡improvement ¡ • both ¡ LCA ¡and ¡economic ¡analysis ¡ idenHfy ¡clear ¡opportuniHes ¡ ¡ for ¡improvement ¡ ¡ • opportuniHes ¡can ¡be ¡ biological ¡ (metabolic ¡engineering) ¡ ¡as ¡well ¡as ¡ process ¡engineering ¡ • should ¡be ¡seen ¡in ¡context ¡of ¡the ¡ overall ¡business ¡case ¡ ¡ ¡ ¡

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