prof. dr. sc. Bruno Zelić

Razvoj integriranog mikrosustava za biokatalitičku proizvodnju biodizela – DeMSy(BioPro)

Šifra projekta: IP-2016-06-7993
Ustanova: Sveučilište u Zagrebu, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije
Trajanje projekta: 1. 5. 2017. – 30. 4. 2021.

U današnje vrijeme, kada se raspoloživost i dostupnost fosilnih goriva značajno smanjuje, potreba za proizvodnjom biogoriva iz različitih obnovljivih izvora sve je izraženija. Biorazgradivost, netoksičnost i mala emisija štetnih tvari samo su neka od svojstava koja čine biodizel ekološki prihvatljivijim gorivom. Najznačajniju ulogu u industrijskoj proizvodnji biodizela ima proces transesterifikacije, koji se provodi uz upotrebu baznih i kiselih katalizatora. Glavni nedostatci ovog konvencionalnog načina proizvodnje biodizela jesu dugo vrijeme zadržavanja reakcijske smjese, visoki proizvodni troškovi, velika potrošnja energije te niska učinkovitost procesa. Kako bi se prevladali navedeni problemi, a sam proces proizvodnje biodizela dodatno ekološki i ekonomski opravdao i unaprijedio, intenzivno se radi na unaprjeđenju postojećih i razvoju novih tehnologija. Mikroreaktorski sustavi jedna su od novih tehnologija koja bi mogla poslužiti prilikom otklanjanja prethodno navedenih nedostataka današnjih procesa proizvodnje biodizela. Primjena različitih mikroreaktorskih sustava u intenzifikaciji procesa proizvodnje biodizela predmet je brojnih istraživanja, a dobiveni rezultati pokazuju opravdanost primjene mikroreaktorske tehnologije uzimajući u obzir postignutu konverziju i produktivnost.

Međutim, dosadašnja istraživanja primjene mikroreaktorske tehnologije u procesu proizvodnje biodizela ograničena su na upotrebu kemijskih katalizatora. Blagi reakcijski uvjeti, nepostojanje neželjenih sporednih produkata (sapuna), ponovna iskoristivost, jednostavna separacija i pročišćavanje nastalog biodizela kao i manja potrošnja energenata neke su od brojnih prednosti koje čine enzim lipazu-biokatalizator boljim izborom u odnosu na klasične kemijske katalizatore. Neki od glavnih nedostataka biokatalizatora, kao što su primjerice količina enzima potrebna u industrijskoj proizvodnji, visoka cijena, mala aktivnost i stabilnost u prisutnosti polarnih alkohola kao što su metanol i etanol, mogu se prevladati korištenjem prednosti koje u odnosu na klasične reaktore imaju mikroreaktorski sustavi.

Cilj ovog projekta je razviti integrirani mikrosustav za biokatalitičku proizvodnju biodizela. U tu će se svrhu proizvesti biokatalizator, enzim lipaza podrijetlom iz gljive Thermomyces lanuginosus fermentacijom na čvrstom otpadu prehrambene industrije. Biodizel će se sintetizirati transesterifikacijom u kotlastom bioreaktoru i različitim mikroreaktoriskim sustavima korištenjem komercijalno dostupne i proizvedene lipaze. Kao supstrat u procesu transesterifikacije koristit će se svježe i otpadno jestivo ulje, a rezultati pokusa provedenih u različitim reaktorskim konfiguracijama će se usporediti kako bi se izabrao najpogodniji reakcijski sustav. Po prvi puta razvit će se integrirani mikroreaktorski sustav koji će na jednom čipu omogućiti kontinuiranu proizvodnju biodizela dok će se na drugom čipu odvijati kontinuirana separacija i pročišćavanje biodizela. Osim provedbe pokusa posebna pozornost će se posvetiti i razvoju matematičkog modela procesa. Rezultati simulacije matematičkog modela procesa koristit će se u svrhu optimizacije i uvećanja procesa.

Mikroreaktor
Praćenje toka fluida u mikroreaktoru

Bruno Zelić rođen je u Osijeku 1973. Redoviti je profesor u trajnom zvanju Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije Sveučilišta u Zagrebu, na kojem je obavljao dužnosti prodekana za nastavu i dekana. Dobitnik je Godišnje Državne nagrade za znanost. Znanstveno se bavi primjenom metodologije kemijskog inženjerstva u razvoju bioprocesa. Objavio je 60 znanstvenih radova u WoS časopisima, 34 rada u ostalim časopisima i zbornicima radova, jedan sveučilišni udžbenik, pet poglavlja u knjigama, dva patenta te sudjelovao s preko 100 priopćenja na znanstvenim skupovima. Vodio je tri međunarodna i dva domaća znanstvena projekta. Glavni je kourednik časopisa Chemical and Biochemical Engineering Quarterly.