An Integrated Biorefinery Concept for Conversion of Sugar Beet Pulp into Value-added Chemicals and Pharmaceutical Intermediates

Over 8 million tonnes of sugar beet are grown annually in the UK. Sugar beet pulp (SBP) is the main by-product of sugar beet processing which is currently dried and sold as a low value animal feed. SBP is a rich source of carbohydrates, mainly in the form of cellulose and pectin, including D-glucose (Glu), L-arabinose (Ara) and D-galacturonic acid (GalAc). This work describes the technical feasibility of an integrated biorefinery concept for fractionation of SBP and conversion of these monosaccharides into value-added products. SBP fractionation is initially carried out by steam explosion under mild conditions to yield soluble pectin and insoluble cellulose fractions. The cellulose is readily hydrolysed by cellulases to release Glu that can then be fermented by a commercial Yeast strain to produce bioethanol with a high yield. The pectin fraction can be either fully hydrolysed, using physico-chemical methods, or selectively hydrolysed, using cloned arabinases and galacturonases, to yield Ara-rich and GalAc-rich streams. These monomers can be separated using either Centrifugal Partition Chromatography (CPC) or ultrafiltration into streams suitable for subsequent enzymatic upgrading. Building on our previous experience with transketolase (TK) and transaminase (TAm) enzymes, the conversion of Ara and GalAc into higher value products was explored. In particular the conversion of Ara into L-gluco-heptulose (GluHep), that has potential therapeutic applications in hypoglycaemia and cancer, using a mutant TK is described. Preliminary studies with TAm also suggest GluHep can be selectively aminated to the corresponding chiral aminopolyol. Current work is addressing upgrading of the remaining SBP monomer, GalAc, and modelling of the biorefinery concept to enable economic and Life Cycle Analysis (LCA)

Microbiological decomposition of acetone

Celem badań była selekcja i identyfikacja mikroorganizmów charakteryzujących się zdolnością wzrostu w podłożu zawierającym aceton jako jedyne źródło węgla oraz przeprowadzenie prób biodegradacji testowanego związku w procesie biofiltracji. Zidentyfikowano trzy szczepy, z czego dwa wykorzystane zostały w dalszym etapie badań, do zaszczepienia złoża biofiltra. Najwyższy efekt oczyszczania 66,5 % uzyskano w ostatnim tygodniu prowadzenia procesu przy obciążeniu substratowym 600 g/m3*h.The aim of research was to selected and identified microorganisms, which were characterized by the ability to use acetone as a sole source of carbon. In the continuation the process of biofiltration was carried out with the use of two bacterial strains UK-09 and GK-04. The best effect of purification of 66,5 % was at substrate loads of 600 g acetone/m3*h

Microbiological decomposition of selected hydrocarbons constituting air pollution

Podjęto próby wyselekcjonowania mikroorganizmów, które charakteryzowały się najlepszym wzrostem w podłożach zawierających jako jedyne źródło węgla: chloroform, aceton, fenol, metanol, octan butylu lub butanol. Wyizolowane mikroorganizmy służyły do zaszczepienia filtra biologicznego, w którym poddawano biodegradacji butanol oraz octan butylu stosując zmienne natężenie przepływu gazu przez biofiltr oraz zmienne obciążenia substratowe. Najwyższy efekt oczyszczania - 91 % uzyskano dla obu rozkładanych związków przy obciążeniach substratowych wynoszących odpowiednio 92,95 mg/m3· s dla n-butanolu oraz 12,4 mg/m3 · s dla octanu n-butylu. W ramach badań oceniano mieszaninę kultur bakteryjnych i drożdży, które wyselekcjonowały się w czasie prowadzonego procesu, wyznaczając minimalne stężenie hamujące wzrost mikroorganizmów.In the studies, an attempt was made to isolate microorganisms which were characterized by the best growth in substrates containing chloroform, acetone, phenol, methanol, butyl acetate or butanol as the sole source of carbon. The isolated organisms were used to inoculate a biologica! filter, in which butanol and butyl acetate were subjected to biodegradation by applying a variable intensity of a gas flow through the biofilter and a variable substrate loads. The best effect of purification, of 91 % was obtained for both compounds decomposed at substrate loads of 92.95 mg/m3 · s for n~butanol and 12.4 mg/m3 · s for n-butyl acetate, respectively. Following the termination of the investigations, a mixture of bacterial cultures and yeast, which were isolated in the course of the process conducted, determining the minimal concentration hampering the growth of the microorganisms

Alternative methods of energy recovery from brown coal

Znaczące zasoby węgla brunatnego w Polsce umożliwiają poszukiwanie rozwiązań, które umożliwiają eksploatację złóż o małych zasobach lub pokłady węgla młodego, które charakteryzują się niską kalorycznością. Koszty pozyskiwania energii w tradycyjny sposób będą wzrastały z uwagi na wymóg bezemisyjnego spalania węgla. Metody tradycyjnej eksploatacji węgla brunatnego mogą także napotykać na trudności technologiczne oraz sprzeciw lokalnych społeczności. Podziemne zgazowanie węgla brunatnego może okazać się przyszłościową technologią szczególnie w przypadku wykorzystywania złóż o niewielkiej objętości. Otrzymane w wyniku procesu UCG - gaz syntezowy lub biogaz będący produktem biogazyfikacji, mogą stanowić pełnowartościowe paliwa alternatywne.The significant supplies of brown coal in Poland make possible search the solutions, which make possible the exploitation of deposits about small supplies or the layers of carbon of the young which characterize with low caloricitiy. The costs logging of energy in traditional way will rise because of burning the carbon grew up with attention on requirement. The methods of traditional exploitation of brown coal can also encounter on technological difficulties as well as the opposition of local communities. The underground gasification of brown coal can turn out with future technology in case using deposits about small volume. Received in result of process UCG - the syngas or the biogas being the product of biogasification, the balanced alternative fuels can make up

Practical methods of removing hydrogen sulfide from biogas. Part II, Application of sorption solutions and biological methods

Siarkowodór jest powszechnie występującym składnikiem biogazu, który powoduje m. in. Zanieczyszczenie atmosfery, korozję urządzeń stosowanych w biogazowniach oraz ma niekorzystny wpływ na pracę urządzeń kogeneracyjnych. Jego usuwanie przed dalszym przetwarzaniem biogazu jest zatem konieczne ze względów środowiskowych oraz technicznych. W publikacji przedstawiono przegląd metod chemicznych i biochemicznych wykorzystywanych do usuwania siarkowodoru z biogazu.Hydrogen sulphide is a common component of the biogas resulting in the atmospheric pollution, corrosion of the biogas plants and has a negative effect on the operation of cogeneration equipment. For environmental and technical reasons it should be removed from the biogas prior to further processing. This paper reviews wet chemical and biochemical methods of desulphurization. It follows our previous work on technologies, based on solid sorbents

Anaerobic digestion of sugar beet pulp after acid thermal and alkali thermal pretreatments

In this study, biogas production was investigated in mesophilic conditions from sugar beet pulp (SBP). In untreated conditions, water dissolution rate was 15.5% and biogas production rate was 168.7 mL/g TS (total solid). Alkaline thermal pretreatments were applied at 100 °C with 3 N NaOH and KOH solutions. Amounts of alkaline and acid were added in an amount equal to 5%, 10%, 15%, 20%, and 30% of the solids in the reactor. Acid thermal pretreatments were applied at 100 °C with 5% (v/v) H2SO4 and HNO3 solutions. The anaerobic digestion (AD) time was shortened by approximately 10 days after pretreatment. The highest biogas yield was 458.4 mL/g TS as a result of KOH thermal pretreatment. In this reactor, soluble chemical oxygen demand (sCOD) removal was 87.1%, and cellulose, hemicellulose, and lignin removals were 32.4%, 28.6%, and 33.5% w/w, respectively. It was observed that the cumulative biogas production (CBP) successfully fitted the modified Richards (MR) model and modified Gompertz (MG) model. © 2019, Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature.Sivas Cumhuriyet Üniversitesi: CUBAP-M-665The financial support of this study was provided by the scientific research projects unit of the Cumhuriyet University (CUBAP-M-665). We would like to thank you for your contribution to the related institution