O c h r O n a Zr O d O w i s k a i Z a s O b w n a t u r a l n y c h n r 4 5 , 2 0 1 0 r .
G r z e g o r z K Bo s o w s k i * , D o r o t a M a c k o * , D a w i d M i k u l s k i *
R O Z W J M E T O D B I O T E C H N O L O G I C Z N Y C H P R O D U K C J I B I O P A L I W
Z E zR D E B O D N A W I A L N Y C H
D E V E L O P M E N T O F B I O T E C H N O L O G I C A L M E T H O D S O F B I O F U E L S
P R O D U C T I O N F R O M R E N E W A B L E S O U R C E S
S Bo w a k l u c z o w e : b i o p a l i w a , a l k o h o l e w y |s z e , m i k r o d i e s e l , e t a n o l c e l u l o z o w y .
K e y w o r d s : b i o f u e l s , h i g h e r a l c o h o l s , m i c r o d i e s e l , c e l l u l o s i c e t h a n o l .
T h e r e v i e w s h o w e d t h e c u r r e n t m e t h o d s o f b i o e t h a n o l p r o d u c t i o n f r o m l i g n o c e l l u l o s i c b i -
o m a s s i m p l e m e n t e d r e c e n t l y w o r l d w i d e . A c c o r d i n g t o l e a d i n g s c i e n t i f i c p e r i o d i c a l s , n e w
b i o t e c h n o l o g i c a l c o n c e p t s w e r e i n t r o d u c e d t o t h e p r o d u c t i o n o f t h e l i q u i d b i o f u e l s d i f f e r -
e n t f r o m b i o e t h a n o l ( b i o d i e s e l , D M F , h i g h e r a l c o h o l ) a c q u i r e d f r o m b i o m a s s . B i o t e c h -
n o l o g i c a l c o n c e p t s b a s e d o n m e t h o d s o f t h e m i c r o b i o l o g i c a l b i o s y n t h e s i s , b i o c a t a l y s i s ,
g e n e t i c e n g i n e e r i n g a s w e l l a s m e t h o d s l i n k i n g t h e t h e r m o c h e m i c a l s y n t h e s i s a n d b i o -
c a t a l y s i s w e r e d i s c u s s e d . P r e s e n t e d m e t h o d s a r e o n a d i f f e r e n t g r a d e o f t h e r e s e a r c h ,
a n d i m p l a m a n t a t i o n p r o c e d u r e s f o r t h e i n d u s t r i a l p r a c t i c e .
1 . W P R O W A D Z E N I E
S u k c e s y w n i e w z r a s t a j c e z a p o t r z e b o w a n i e n a e n e r g i p r o w a d z i d o p r z y s p i e s z o n e -
g o z m n i e j s z a n i a s i z a s o b w p a l i w k o p a l n y c h . S z a c u n k o w e p r o g n o z y w s k a z u j [ A g a r -
w a l 2 0 0 7 , G i l b e r t , P e a r l 2 0 0 5 ] , |e z a s o b y p a l i w k o n w e n c j o n a l n y c h p o z w o l n a p o k r y -
c i e r o s n c e g o z a p o t r z e b o w a n i a n a e n e r g i , j e |e l i c h o d z i o w g i e l k a m i e n n y n a n a j b l i |-
s z e 2 1 8 l a t , o r o p n a f t o w n a 4 1 l a t , a g a z z i e m n y n a 6 3 l a t a . P a l i w a k o p a l n e z a -
s p o k a j a j o b e c n i e o k o Bo 9 5 % z a p o t r z e b o w a n i a n a e n e r g i , a l e i c h z a s o b y s o g r a n i -
c z o n e . P o s z u k u j e s i z a t e m n o w y c h a l t e r n a t y w n y c h r o z w i z a D. S z c z e g l n i e p o s z u k i -
* D r i n |. G r z e g o r z K Bo s o w s k i , m g r D o r o t a M a c k o , m g r D a w i d M i k u l s k i Z a k Ba d
B i o t e c h n o l o g i i , I n s t y t u t B i o l o g i i E k s p e r y m e n t a l n e j , W y d z i a B N a u k P r z y r o d n i c z y c h ,
U n i w e r s y t e t K a z i m i e r z a W i e l k i e g o w B y d g o s z c z y , u l . C h o d k i e w i c z a 3 0 , 8 5 - 0 6 4 B y d g o s z c z ;
t e l . : 5 2 3 4 1 3 2 8 6 ; e - m a i l : k l o s o w s k i @ u k w . e d u . p l
1 1 8
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
w a n e s b i o p a l i w a , b d c e w s t a n i e r e a l n i e k o n k u r o w a z n o [n i k a m i k o n w e n c j o n a l n y -
m i , a j e d n o c z e [n i e p o z b a w i o n e i c h p o d s t a w o w y c h w a d , t j . m a j c e c h a r a k t e r o d n a w i a l -
n y i p o z w a l a j c e n a o g r a n i c z e n i e n e g a t y w n e g o w p By w u n a [r o d o w i s k o , w t y m n i e k o -
r z y s t n y c h z m i a n k l i m a t y c z n y c h [ A g a r w a l 2 0 0 7 ; G i l b e r t , P e a r l 2 0 0 5 ; D o Bg o w s k a 2 0 0 9 ] .
B i o p a l i w a n i e z n a j d o w a By s z e r s z e g o z a s t o s o w a n i a i a k c e p t a c j i s p o Be c z n e j z e w z g l d u
n a Ba t w i e j s z d o s t p n o [ p a l i w k o p a l n y c h i d o n i e d a w n a r w n i e | n i |s z i c h c e n . z e
w z g l d u n a c o r a z w y |s z e k o s z t y e k s p l o a t a c j i n o w y c h z B | t e n i e k o r z y s t n e w o d n i e s i e -
n i u d o b i o p a l i w p r o p o r c j e u l e g By z m i a n i e w o s t a t n i c h l a t a c h . P r z y k Ba d e m m o |e b y r y -
n e k b r a z y l i j s k i , g d z i e w 2 0 0 5 r . c e n a b i o e t a n o l u u l e g Ba z m n i e j s z e n i u w s t o s u n k u d o c e n y
e t y l i n y , z u w z g l d n i e n i e m r |n i c w w y d a j n o [c i e n e r g e t y c z n e j o b y d w u n o [n i k w . W p r o -
w a d z e n i e a l t e r n a t y w n y c h zr d e B e n e r g i i n i e o z n a c z a j e d n o c z e [n i e c a Bk o w i t e j r e z y g n a -
c j i z p a l i w t r a d y c y j n y c h , p r z e c i w n i e b i o p a l i w a s w p r o w a d z a n e s t o p n i o w o , s t a n o w i c
n i e k i e d y k i l k u p r o c e n t o w , p o w o l i z w i k s z a j c s i d o m i e s z k d o p a l i w k o n w e n c j o n a l -
n y c h [ K u p c z y k 2 0 0 7 ] .
L u d z k o [ o d p o c z t k u s w e g o i s t n i e n i a k o r z y s t a Ba z o d n a w i a l n y c h zr d e B e n e r g i i . O d
1 8 4 0 r . u |y w a n o a l k o h o l u e t y l o w e g o j a k o p a l i w a d o l a m p . W r o k u 1 9 7 0 , g d y n a s t p i B k r y -
z y s n a f t o w y s p o w o d o w a n y n a Bo |e n i e m e m b a r g a n a r o p n a f t o w p r z e z O r g a n i z a c j K r a -
j w E k s p o r t u j c y c h R o p N a f t o w ( O P E C ) , z a c z t o s t o s o w a e t a n o l j a k o d o d a t e k d o b e n -
z y n y . B r a z y l i j c z y c y n a s z e r o k s k a l w y k o r z y s t u j e t a n o l j a k o p a l i w o o d 1 9 2 5 r .
P i e r w s z e p r b y k o m e r c j a l i z a c j i p r o d u k c j i e t a n o l u z d r e w n a p o d j t o w N i e m c z e c h w I I
p o Bo w i e x I x w . N i e m c y s z y b k o u p r z e m y s Bo w i l i p r o c e s p r o d u k c j i e t a n o l u , u z y s k u j c a | 5 0
g a l o n w e t a n o l u z t o n y o d p a d w d r e w n i a n y c h . P i e r w s z y s i l n i k n a p d z a n y c z y s t y m e t a -
n o l e m ( 1 8 6 0 r . ) , s k o n s t r u o w a B N i c o l a u s A u g u s t O t t o . S p o n s o r o w a Ba g o f i r m a c u k r o w n i -
c z a E u g e n a L a n g e n a , k t r y z a i n t e r e s o w a n y b y B m a s o w p r o d u k c j a l k o h o l u e t y l o w e g o
z p r z e z n a c z e n i e m n a p a l i w o . W 1 9 0 0 r o k u d r R u d o l f D i e s e l z a s By n B n a W y s t a w i e Zw i a t o -
w e j w P a r y |u p r e z e n t u j c m o d e l s i l n i k a n a p d z a n e g o 1 0 0 % o l e j e m a r a c h i d o w y m . D i e s e l
b y B w i z j o n e r e m , u w a |a B, |e w y k o r z y s t a n i e o l e j w r o [l i n n y c h j a k o p a l i w a , p o m o |e w r o z -
w o j u r o l n i c t w a , a w p r z y s z Bo [c i b i o o l e j s t a n i e s i r w n i e z n a c z c y m p a l i w e m j a k r o p a n a f -
t o w a . P o [m i e r c i o d k r y w c y s t w o r z o n y p r z e z n i e g o s i l n i k p r z e k s z t a Bc o n o n a s i l n i k n a p d z a -
n y o l e j e m p o c h o d z e n i a n a f t o w e g o , n a z y w a n y m d z i [ d i e s l e m , a o l e j e r o [l i n n e s t o s o w a -
n o j e d y n i e w w y j t k o w y c h s y t u a c j a c h . S i e d e m l a t p zn i e j w P a r y |u H e n r y F o r d z a p r e z e n -
t o w a B, n a t a k i e j s a m e j w y s t a w i e , s k o n s t r u o w a n y p r z e z s i e b i e p o j a z d m o d e l T . W e d Bu g
o c z e k i w a D w y n a l a z c y m i a B o n b y z a s i l a n y c z y s t y m a l k o h o l e m e t y l o w y m o t r z y m y w a n y m
z n a t u r a l n y c h p r o d u k t w , k t r y m i a B s t a s i g B w n y m p a l i w e m s a m o c h o d o w y m [ A g a r w a l
2 0 0 7 , A n t o n i i i n . 2 0 0 7 ] .
T w r c y w y |e j w y m i e n i o n y c h s i l n i k w s t w o r z y l i j e z m y [l o w y k o r z y s t a n i u b i o p a l i w
j a k o zr d Ba e n e r g i i . P r z e z w i e l e l a t z e w z g l d w e k o n o m i c z n y c h w y b i e r a n o p a l i w a p o c h o -
d z e n i a n a f t o w e g o . N a d s z e d B j e d n a k c z a s , g d y z n a n e z a s o b y p a l i w k o p a l n y c h z n a c z n i e
z m a l a By , i c h c e n y w z r o s By , a r e g u l a c j e p r a w n e d o t y c z c e z m n i e j s z e n i a e m i s j i g a z w c i e -
1 1 9
G r z e g o r z K Bo s o w s k i , D o r o t a M a c k o , D a w i d M i k u l s k i
p l a r n i a n y c h s t a By s i b a r d z i e j r y g o r y s t y c z n e , p r z e z c o z a c z t o w i k s z u w a g k o n c e n t r o -
w a n a w y k o r z y s t a n i u b i o p a l i w [ C z a j a , F l o r e k 2 0 0 5 , D e m i r b a s 2 0 0 5 , K r a u |l i s 2 0 0 7 , P a -
c z o s a 2 0 0 4 ] .
B i o p a l i w e m n a z y w a s i s t a Be , p By n n e l u b g a z o w e p a l i w a p r o d u k o w a n e z b i o m a s y ,
m a t e r i i o r g a n i c z n e j z a w a r t e j w |y w y c h o r g a n i z m a c h . z a l i c z a s i d o n i e j w s z e l k i e s u b -
s t a n c j e o r g a n i c z n e r o [l i n n e o r a z z w i e r z c e , a t a k |e p r o d u k t y p o z y s k a n e z i c h p r z e t w o -
r z e n i a ( r y s . 1 ) [ D e m i r b a s 2 0 0 9 , S z e p t y c k i 2 0 0 7 , B u d z y Ds k i , B i e l s k i 2 0 0 4 , L e j a i i n . 2 0 0 9 ,
R o s z k o w s k i I B M E R ] .
R y s . 1 . P o t e n c j a l e zr d Ba b i o m a s y [ K Bo s o w s k i i i n . 2 0 0 7 ]
F i g . 1 . P o t e n t i a l s o u r c e s o f t h e b i o m a s s [ K Bo s o w s k i i i n . 2 0 0 7 ]
z e w z g l d u n a o d n a w i a l n y c h a r a k t e r , b i o m a s a j e s t s u r o w c e m o n a j w i k s z y m p o t e n -
c j a l e j a k o n o [n i k e n e r g i i . N a j b o g a t s z y m z n a n y m zr d Be m w g l o w o d a n w j e s t l i g n o c e l u l o -
z a , p o d s t a w o w y s k Ba d n i k [c i a n y k o m r k o w e j r o [l i n , s k Ba d a j c a s i z o k o Bo 2 5 % l i g n i n y o r a z
o k o Bo 7 5 % p o l i m e r w w g l o w o d a n o w y c h ( c e l u l o z y i h e m i c e l u l o z y ) .
P o d d a j c b i o m a s p r z e m i a n o m b i o c h e m i c z n y m , t e r m o c h e m i c z n y m o r a z b i o l o g i c z n y m
u z y s k u j s i m i d z y i n n y m i p a l i w a p By n n e i g a z o w e . D o t e j p o r y b i o p a l i w a b y By w y t w a r z a -
n e g B w n i e d r o g f e r m e n t a c j i a l k o h o l o w e j p r o d u k t w s k r o b i o w y c h ( e t a n o l ) , o d p a d w k o m u -
n a l n y c h , o s a d w [c i e k o w y c h i i n . ( b i o g a z ) , w p r o c e s a c h s u c h e j d e s t y l a c j i d r e w n a ( m e t a -
n o l ) , t r a n s e s t r y f i k a c j i w y |s z y c h k w a s w t Bu s z c z o w y c h ( b i o d i e s e l ) . T a k i e p a l i w a z a l i c z a s i
d o p a l i w p i e r w s z e j g e n e r a c j i . O b e c n i e w i k s z e z n a c z e n i e m a j t r u d n i e j p r z e t w a r z a l n e p r o -
d u k t y , j a k c e l u l o z a o r a z b a r d z i e j s k o m p l i k o w a n e m e t o d y b i o t e c h n o l o g i c z n e [ D e l l o m o n a c o
i i n . 2 0 1 0 , H i l l i i n . 2 0 0 6 ] .
1 2 0
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
2 . P O D Z I A B B I O P A L I W
2 . 1 . M e t a n k o m p o n e n t b i o g a z u
M e t a n j e s t o b o k d w u t l e n k u w g l a i m a By c h i l o [c i i n n y c h g a z w g B w n y m s k Ba d n i k i e m
b i o g a z u . P o z y s k i w a n y j e s t w d r o d z e b e z t l e n o w e j f e r m e n t a c j i s u b s t a n c j i o r g a n i c z n y c h . I s t -
n i e j e w i e l e t e c h n o l o g i i i t y p w i n s t a l a c j i d o p o z y s k i w a n i a b i o g a z u . W w i e l u w y p a d k a c h p o -
w s t a w a n i e b i o g a z u j e s t e f e k t e m u b o c z n y m p r o c e s u z a g o s p o d a r o w a n i a o d p a d w . D o p r o -
d u k c j i b i o g a z u w y k o r z y s t u j e s i w s z e l k i e g o r o d z a j u m a t e r i a By : o d c h o d y z w i e r z c e , f r a k c j
o r g a n i c z n o d p a d w k o m u n a l n y c h i p r z e m y s Bo w y c h ( r o [l i n n y c h , z w i e r z c y c h ) o r a z c a Be
r o [l i n y .
S p a l a n i e b i o g a z u n i e p o w o d u j e n i e k o r z y s t n y c h s k u t k w d l a [r o d o w i s k a , p o n i e w a | p r o -
d u k t a m i s p a l a n i a s w t y m w y p a d k u w o d a i d w u t l e n e k w g l a . M e t a n j e s t z a l i c z a n y d o g a -
z w c i e p l a r n i a n y c h , a w i c j e g o z a g o s p o d a r o w a n i e p r o w a d z i d o o g r a n i c z e n i a e m i s j i t y c h
g a z w d o a t m o s f e r y [ A n t o n i i i n . 2 0 0 7 ] .
B r a k m o |l i w o [c i b e z p i e c z n e g o t r a n s p o r t u b i o g a z u z m u s z a d o w y k o r z y s t y w a n i a g o
w m i e j s c a c h j e g o p r o d u k c j i . W y t w a r z a n y l o k a l n i e m o |e z a s p o k a j a p o t r z e b y e n e r g e t y c z n e
o c z y s z c z a l n i [c i e k w o r a z g o s p o d a r s t w r o l n y c h , p r z e r a b i a n y n a e n e r g i c i e p l n ( s p a l a n i e )
o r a z e l e k t r y c z n . I s t n i e j r w n i e | r o z w i z a n i a p o z w a l a j c e n a w y k o r z y s t a n i e b i o g a z u d o
n a p d u p o j a z d w . G a z s p r |a n y w s t a l o w y c h z b i o r n i k a c h p o d c i [n i e n i e m 2 0 2 5 M P a n o s i
n a z w C N G ( C o m p r e s s e d N a t u r a l G a s s ) . P o r a z p i e r w s z y w y k o r z y s t a n o g o d o n a p d u a u -
t o b u s w k o m u n i k a c j i m i e j s k i e j w B e r n i e .
2 . 2 . E s t r y k w a s w t Bu s z c z o w y c h
D o n i e d a w n a o l e j e r o [l i n n e i t Bu s z c z e z w i e r z c e p o s t r z e g a n e b y By g B w n i e j a k o s k Ba d n i -
k i |y w n o [c i . P r z e z d Bu g i c z a s p o m i j a n o m o |l i w o [ i c h w y k o r z y s t a n i a j a k o p a l i w a z e w z g l -
d u n a n i s k c e n r o p y n a f t o w e j . O b e c n i e p o p u l a r n o [ o l e j w r o [l i n n y c h j a k o n o [n i k a e n e r -
g i i s u k c e s y w n i e w z r a s t a .
W y s o k a l e p k o [ o r a z k o m p o z y c j a k w a s w t Bu s z c z o w y c h w y k l u c z a u |y c i e s u r o w e g o o l e -
j u j a k o p a l i w a . P o p r a w w a l o r w p a l i w o w y c h d o k o n u j e s i p r z e z r o z c i e Dc z a n i e s u r o w e g o
o l e j u r o [l i n n e g o o l e j e m n a p d o w y m p o c h o d z e n i a n a f t o w e g o o r a z m i k r o e m u l g a c j z a l k o h o -
l a m i m a Bo c z s t e c z k o w y m i , m e t a n o l e m , e t a n o l e m , p r o p a n o l e m i 1 - b u t a n o l e m , w o b e c n o [c i
e m u l g a t o r a , a t a k |e p i r o l i z k r a k i n g t e r m i c z n y l u b t r a n s e s t r y f i k a c j c z y l i r e a k c j w y m i a n y
g l i c e r o l u n a m a Bo c z s t e c z k o w y a l k o h o l w o b e c n o [c i k a t a l i z a t o r a ( k w a s u l u b z a s a d y ) , k t r e j
p r o d u k t e m j e s t b i o d i e s e l . T e n s p o s b t r a n s f o r m a c j i o l e j u r o [l i n n e g o z a l i c z a n y j e s t d o n a j b a r -
d z i e j e f e k t y w n y c h [ A g a r w a l 2 0 0 7 , A n t o n i i i n . 2 0 0 7 , A t s u m i i i n . 2 0 0 8 , W a c k e t t 2 0 0 8 ] .
B i o d i e s e l s k Ba d a s i g B w n i e z e s t r w m e t y l o w y c h k w a s w t Bu s z c z o w y c h ( F A M E f a t t y
a c i d m e t h y l e s t e r s ) , g d z i e d Bu g o [ c z [c i k w a s o w e j j e s t u z a l e |n i o n a o d b i o l o g i c z n e j s t r u k -
1 2 1
G r z e g o r z K Bo s o w s k i , D o r o t a M a c k o , D a w i d M i k u l s k i
t u r y t Bu s z c z u . T Bu s z c z e d o p r o d u k c j i b i o d i e s l a t o g B w n i e t r i a c y l o g l i c e r y d y , k t r e p o d d a j e s i
p r o c e s o w i k a t a l i t y c z n e j t r a n s e s t r y f i k a c j i m e t a n o l e m ( k a t a l i z a c h e m i c z n a ) . P o w s t a By m p r o -
d u k t e m s e s t r y m e t y l o w e k w a s w t Bu s z c z o w y c h , a p r o d u k t e m u b o c z n y m r e a k c j i j e s t g l i c e -
r o l [ A n t o n i i i n . 2 0 0 7 , W a c k e t t 2 0 0 8 ] . C h e m i c z n a t r a n s e s t r y f i k a c j a p r o w a d z o n a p r z y u |y c i u
z a s a d y l u b k w a s u j a k o k a t a l i z a t o r a p r o w a d z i d o p o w s t a n i a w b a r d z o k r t k i m c z a s i e e s t r w
m e t y l o w y c h z t r i g l i c e r y d w . W a d t a k r e a l i z o w a n e j t r a n s e s t r y f i k a c j i j e s t e n e r g o c h Bo n n o [.
P o n a d t o p o z o s t a Bo [c i k a t a l i z a t o r w , w o l n y c h k w a s w t Bu s z c z o w y c h ( z m y d l a n i e ) o r a z w o d a
z a k B c a j c a r e a k c j m u s z z o s t a o d d z i e l o n e o d p r o d u k t u . P r o b l e m , c z [c i o w o r o z w i z a -
n y m e t o d a m i b i o t e c h n o l o g i c z n y m i , s t a n o w i z a g o s p o d a r o w a n i e d u |y c h i l o [c i g l i c e r y n y , k Bo -
p o t l i w e g o p r o d u k t u u b o c z n e g o t r a n s e s t r y f i k a c j i .
W i e l e w s p o m n i a n y c h o g r a n i c z e D m o |n a w y e l i m i n o w a p r z e z e n z y m a t y c z n t r a n s e -
s t r y f i k a c j p r o w a d z o n p r z y u |y c i u l i p a z . T r a n s e s t r y f i k a c j a e n z y m a t y c z n a o d b y w a s i d w u -
e t a p o w o . W p i e r w s z e j f a z i e z a c h o d z i r o z k Ba d t r i g l i c e r y d w p r z y u d z i a l e l i p a z y p o c h o d z e n i a
m i k r o b i o l o g i c z n e g o ( R y z o p u s o r y z a e , C a n d i d a r u g o s a , C . a n t a r c t i c a , M u c o r m i e h e i , P s e u -
d o m o n a s c a p a c i a , P . f l u o r e s c e n c e ) n a g l i c e r o l i w o l n e k w a s y t Bu s z c z o w e . P o w s t a Be w o l n e
k w a s y t Bu s z c z o w e z o s t a j c a Bk o w i c i e p r z e t w o r z o n e n a e s t r y k w a s w t Bu s z c z o w y c h w r e a k c j i
z a l k o h o l a m i ( m e t a n o l , e t a n o l , p r o p a n o l , i z o p r o p a n o l , 2 - e t y l - 1 - h e k s a n o l i i n . ) . G B w n y p r o -
d u k t u b o c z n y p r o d u k c j i b i o d i e s l a g l i c e r o l j e s t w y k o r z y s t y w a n y p r z y p r o d u k c j i k o s m e t y -
k w . P o Bc z e n i e t e c h n i k k a t a l i z y c h e m i c z n e j o r a z e n z y m a t y c z n e j m o |e w z n a c z c y s p o s b
u Ba t w i k o n w e r s j t r i g l i c e r y d w d o e s t r w a l k o h o l o w y c h , p r o c e s t e n j e s t r w n i e | b a r d z i e j
e k o n o m i c z n y [ F u k u d a i i n . 2 0 0 1 ] .
z n a n e s t e c h n o l o g i e , w k t r y c h g l i c e r o l p o d d a w a n y j e s t p r o c e s o w i f e r m e n t a c j i p r o -
w a d z c e j d o p o w s t a n i a 1 , 3 - p r o p a n e d i o l u , p r z y u |y c i u m i k r o o r g a n i z m w ( K l e b s i e l l a p n e u -
m o n i a e , C i t r o b a c t e r f r e u n d i i , C l o s t r i d i u m b u t y r i c u m i E n t e r o b a c t e r a g g l o m e r a n s ) . I t o i i n n i
[ 2 0 0 5 ] , p r o p o n u j w y k o r z y s t a n i e g l i c e r o l u d o p r o d u k c j i w o d o r u o r a z e t a n o l u . B a d a n y p r z e z
n i c h s z c z e p E . a e r o g e n e s H U - 1 0 1 j e s t z d o l n y d o p r z e m i a n y w g l o w o d a n w i g l i c e r o l u
w w o d r , e t a n o l , 2 , 3 - b u t a n o d i o l , m l e c z a n i a c e t o n . S z c z e p H U - 1 0 1 p r o d u k u j e o k o Bo 0 , 6
m o l a e t a n o l u z 1 m o l a g l i c e r o l u , p r z y s t |e n i u 1 0 2 5 g / L . B a k t e r i e t e s z d o l n e d o p r o d u k c j i
w o d o r u i e t a n o l u n a w e t w p o d w y |s z o n y c h s t |e n i a c h s o l i ( n p . c h l o r k u s o d u ) , k t r e r w n i e |
p o w s t a j j a k o p r o d u k t u b o c z n y w t r a n s e s t r y f i k a c j i z a s a d o w e j [ I t o i i n . 2 0 0 5 ] .
P r o d u k c j a b i o d i e s l a z o l e j w s p o |y w c z y c h ( r z e p a k , s o j a , s Bo n e c z n i k ) n i e n a l e |y d o r o z -
w i z a D k o r z y s t n y c h z e w z g l d u n a m o |l i w o [ w z r o s t u c e n |y w n o [c i , a g B w n i e z a j m o w a n i a
c o r a z w i k s z e g o a r e a Bu z i e m p o d u p r a w t y c h r o [l i n .
P a l i w e m p r z y s z Bo [c i m o |e s t a s i m i k r o d i e s e l , p o w s t a j c y d z i k i r e k o m b i n o w a n y m
k o m r k o m E s c h e r i c h a c o l i . B a k t e r i e t e n i e s w s t a n i e w y t w o r z y F A M E , n a t o m i a s t p r o d u -
k u j e s t r y ( t r i a c y l o g l i c e r y d y , w o s k i ) . M o d y f i k o w a n a g e n e t y c z n i e E . c o l i p o s i a d a j c a g e n w y -
i z o l o w a n y z A c i n e t o b a c t e r b a y l y i p o s i a d a z d o l n o [ s y n t e z y e s t r w w o s k o w y c h . N a t o m i a s t
t r a n s g e n e z a g e n e m p o c h o d z c y m o d Z y m o m o n a s m o b i l i s u m o |l i w i a p r o d u k c j e t a n o l u .
P r z y u d z i a l e a c e t y l o t r a n s f e r a z y m o |l i w a j e s t b i o s y n t e z a e s t r w e t y l o w y c h k w a s w t Bu s z -
1 2 2
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
c z o w y c h ( m i k r o d i e s e l ) . K o m r k i m u s z w z r a s t a w w a r u n k a c h t l e n o w y c h , w o b e c n o [c i g l u -
k o z y j a k o zr d Ba e n e r g i i i k w a s w t Bu s z c z o w y c h . z m o d y f i k o w a n e s z c z e p y E . c o l i s w s t a n i e
w y t w o r z y d o 2 6 % e s t r w e t y l o w y c h k w a s w t Bu s z c z o w y c h w s u c h e j m a s i e k o m r e k [ W a c -
k e t t 2 0 0 8 , B o r o w i t z k a 2 0 0 8 ] .
I n n y m r o z w i z a n i e m j e s t m o |l i w o [ w y k o r z y s t a n i a o l e j u z a l g d o p r o d u k c j i b i o d i e s l a .
N i e k t r e s z c z e p y a l g s w s t a n i e w y t w o r z y w i c e j o l e j u w p r z e l i c z e n i u n a h e k t a r n i | r o -
[l i n y o l e i s t e . I s t o t n i e w i k s z a w y d a j n o [ a l g j e |e l i c h o d z i o p r o d u k c j o l e j u s t w a r z a m o |-
l i w o [ p r o d u k c j i b i o p a l i w b e z w y k o r z y s t a n i a s u r o w c w s p o |y w c z y c h . T w o r z e n i e s z t u c z -
n y c h u p r a w n a l d z i e j e s t w i e l k i m w y z w a n i e m t e c h n o l o g i c z n y m , d l a t e g o w i e l e f i r m s k Ba -
n i a s i d o w y k o r z y s t a n i a m r z i o c e a n w o r a z t e r e n w p u s t y n n y c h o d u |y m n a s Bo n e c z n i e -
n i u d o t w o r z e n i a p l a n t a c j i a l g . T r w a j r w n i e | b a d a n i a n a d s t w o r z e n i e m r e a k t o r w d o h o -
d o w l i a l g i m o |l i w o [c i w y k o r z y s t a n i a i c h d o p r o d u k c j i n i e t y l k o b i o o l e j u , a l e r w n i e | e t a n o -
l u , m e t a n o l u , m e t a n u o r a z w o d o r u [ D e l l o m o n a c o 2 0 1 0 , B o r o w i t z k a 2 0 0 9 , G r o s s 2 0 0 8 , R e -
i j n d e r s 2 0 0 8 ] .
W r o k u 2 0 0 3 f i r m a S o l a z y m e I n c . w U S A o p r a c o w a Ba u n i k a l n t e c h n o l o g i w y k o r z y -
s t u j c a l g i d o p r o d u k c j i o l e j u i b i o m a t e r i a B w w p r o c e s i e f e r m e n t a c j i . P r o c e s p o w s t a w a n i a
b i o o l e j u z a l g ( r y s . 2 ) r o z p o c z y n a s i o d d o s t a r c z e n i a d o p o d Bo |a h o d o w l a n e g o o d p a d w
r o [l i n n y c h , p r o m i e n i o w a n i a s Bo n e c z n e g o o r a z d w u t l e n k u w g l a z a t m o s f e r y . W t y c h w a r u n -
k a c h , o d p o w i e d n i e s z c z e p y a l g p r z e p r o w a d z a j p r o c e s f o t o s y n t e z y , z w i k s z a j c i n t e n s y w -
n i e b i o m a s i p r o d u k u j c r w n o l e g l e o l e j a l g o w y , k t r y m o |e b y s u b s t r a t e m d o p r o d u k c j i
b i o p a l i w i k o s m e t y k w l u b w y k o r z y s t a n y d o c e l w s p o |y w c z y c h . O p r a c o w a n a p r z e z f i r m
S o l a z y m e I n c . t e c h n o l o g i a s p r z y j a w y k o r z y s t a n i u b i o m a s y r o [l i n n e j n a b i o p a l i w a p r z y j e d -
n o c z e s n e j r e d u k c j i e m i s j i d w u t l e n k u w g l a n a w e t d o 9 5 % e m i s j i p o w s t a j c e j w p r o c e s i e
s p a l a n i a p a l i w k o p a l n y c h [ w w w . s o l a z y m e . c o m ] .
R y s . 2 . P r o c e s p r o d u k c j i b i o o l e j u ( n a p o d s t a w i e m a t e r i a B w f i r m y S o l a z y m e I n c . )
F i g . 2 . B i o o i l p r o d u c t i o n p r o c e s s ( o n t h e b a s i s o f S o l a z y m e I n c . d a t a )
1 2 3
G r z e g o r z K Bo s o w s k i , D o r o t a M a c k o , D a w i d M i k u l s k i
2 . 3 . D M F p o c h o d n a h e k s o z y
P r z y t a k w i e l u t e c h n i k a c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z r o d z i Ba s i p o w a |n a d e b a t a p o m i d z y z w o -
l e n n i k a m i s y s t e m u s y n t e z y t e r m o c h e m i c z n e j ( p i r o l i z a i k a t a l i z a m e t a l i c z n a ) a b i o t e c h n o l o g a -
m i ( b i o k a t a l i z a i s y n t e z a m i k r o b i o l o g i c z n a ) n a t e m a t o p t y m a l n e g o s p o s o b u p r z e k s z t a Bc a n i a
b i o m a s y .
S h m i d t i D a u e n h a u e r [ 2 0 0 7 ] i R o m a n - L e s h k o w [ 2 0 0 7 ] p r z e d s t a w i l i m e t o d p o Bc z e -
n i a o b y d w u p r o c e s w , k t r e j w y n i k i e m j e s t p o w s t a n i e k o n c e p c j i p r o d u k c j i p a l i w a z w a n e -
g o 2 , 5 d i m e t y l o f u r a n e m ( D M F ) . C e l e m n a u k o w c w b y Bo o t r z y m a n i e z b o g a t e j w w g l o -
w o d a n y ( g l u k o z a , s k r o b i a ) b i o m a s y p a l i w a z a w i e r a j c e g o j a k n a j m n i e j s z l i c z b a t o m w
t l e n u . W y z w a n i e m d l a b a d a c z y s t a Bo s i z n a l e z i e n i e s p o s o b u n a r o z b i c i e d Bu g i c h Ba Dc u -
c h w w g l o w o d a n o w y c h d o j e d n o s t e k s z e [c i o w g l o w y c h , z k t r y c h j e d n o c z e [n i e m o |n a
w y e l i m i n o w a a t o m y t l e n u , m i n i m a l i z u j c u t r a t e n e r g i i . W f a z i e w s t p n e j w y k o r z y s t y w a n e
s b i o k a t a l i z a t o r y i r o z p o c z y n a s i e n z y m a t y c z n a d e g r a d a c j a b i o m a s y ( g B w n i e s k r o b i ) n a
f r a g m e n t y s z e [c i o w g l o w e , p o Bc z o n e z e n z y m a t y c z n i z o m e r y z a c j g l u k o z y d o f r u k t o z y .
D a l s z e p r z e m i a n y f r u k t o z y p o l e g a j n a s e l e k t y w n y m o d Bc z a n i u c z s t e c z e k t l e n u i m o g
p r z e b i e g a w d w c h e t a p a c h ( r y s . 3 i r y s . 4 , C ) .
R y s . 3 . S c h e m a t p r o c e s u p r z e m i a n y f r u k t o z y w D M F : R 1 r e a k t o r d w u f a z o w y , E 1 w y p a r k a ( o d -
p a r o w y w a n i e w o d y , H C l i w y t r c a n i e N a C l z r o z t w o r u z a w i e r a j c e g o H M F ) , R 2 r e a k t o r
( o d w o d o r n i e n i e H M F d o D M F z z a s t o s o w a n i e m k a t a l i z a t o r a m i e d z i o w e g o ) , S 1 s e p a r a -
t o r ( r o z d z i e l e n i e p r o d u k t u D M F o d r o z t w o r u e k s t r a k c y j n e g o ) [ K Bo s o w s k i i i n . 2 0 0 7 ]
F i g . 3 . T r a n s f o r m a t i o n p r o c e s s o f t h e f r u c t o s e i n t o D M F ( R 1 b i p h a s i c r e a c t o r , E 1 e v a p o r a t i o n
o f w a t e r a n d H C l f r o m t h e l i q u i d s o l v e n t c o n t a i n i n g H M F , l e a d i n g t o p r e c i p i t a t i o n o f N a C l ,
R 2 - h y d r o g e n o l y s i s o f H M F t o D M F o v e r m e t a l l i c c a t a l y s i s , S s e p a r a t i o n o f t h e D M F
p r o d u c t f r o m t h e e x t r a c t i n g s o l v e n t ) [ K Bo s o w s k i i i n . 2 0 0 7 ]
1 2 4
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
P i e r w s z y e t a p p r o w a d z o n y w r e a k t o r z e d w u f a z o w y m ( z a w i e r a j c y m k a t a l i z a t o r k w a -
s o w y , c u k r y i f a z e k s t r a k c y j n ) p r o w a d z i d o o d Bc z e n i a t r z e c h a t o m w t l e n u w r e a k c j i o d -
w o d n i e n i a ( k a t a l i z a k w a s o w a ) , z u z y s k a n i e m 5 - h y d r o k s y m e t y l o f u r f u r a l u ( H M F ) , p o d l e g a j -
c e g o e k s t r a k c j i c i g Be j w r o z t w o r z e f a z y r o z p u s z c z a l n i k a o r g a n i c z n e g o ( n p . 1 - l u b 2 - b u t a n o -
l u ) . D r u g i e t a p p r o c e s u m a n a c e l u o d Bc z e n i e d w c h a t o m w t l e n u w r e a k c j i d e h y d r o g e n i -
z a c j i ( o d w o d o r n i e n i a z z a s t o s o w a n i e m k a t a l i z a t o r a m i e d z i o w e g o ) H M F , z p o w s t a n i e m D M F ,
o r a z p r o d u k t w p o [r e d n i c h 2 - m e t y l - 5 - h y d r o k s y m e t y l o f u r a n u i 2 - m e t y l o f u r a n u , c h a r a k t e r y -
z u j c e g o s i r w n i e | d o s k o n a By m i w Ba [c i w o [c i a m i j a k o p a l i w o . S e l e k t y w n e w y Bc z a n i e a t o -
m w t l e n u z c z s t e c z k i h e k s o z y ( n p . f r u k t o z a ) , p r o w a d z c e d o p o w s t a n i a D M F , n i e t y l k o o b -
n i |a t e m p e r a t u r w r z e n i a , a l e r w n i e | z m n i e j s z a r o z p u s z c z a l n o [ w w o d z i e o r a z p o z w a l a
o s i g n w i k s z a l i c z b o k t a n o w c z s t e c z e k z a w i e r a j c y c h j e d e n a t o m t l e n u [ R o m a n - L e -
s h k o w i i n . 2 0 0 7 , S c h m i d t , D a u e n h a u e r 2 0 0 7 ] . P r z e d s t a w i o n e n a r y s u n k u 4 m e t o d y a l t e r -
n a t y w n e , o b e j m u j c e p i r o l i z p o Bc z o n z p r o d u k c j s y n t e t y c z n e g o d i e s l a ( r y s . 4 , A ) o r a z
m e t o d a f e r m e n t a c j i a l k o h o l o w e j ( r y s . 4 , B ) s m n i e j w y d a j n e p o d w z g l d e m e n e r g e t y c z n y m
l u b b a r d z i e j c z a s o c h Bo n n e .
z a s t p i e n i e e t a p u b i o k o n w e r s j i c u k r w p r o s t y c h w w y n i k u f e r m e n t a c j i a l k o h o l o w e j ,
p r z e z m e t o d k o n w e n c j o n a l n e j k a t a l i z y c h e m i c z n e j s p r a w i a , |e p r z e m i a n a w g l o w o d a -
n w w p a l i w o s t a j e s i s e t k i , a n a w e t t y s i c e r a z y s z y b s z a n i | w c z e [n i e j . T e c h n i k a p r o -
d u k c j i 2 , 5 - d i m e t y l o f u r a n u s t a n o w i n o w o [ i j e s t z b y t w c z e [n i e , a b y n a z w a D M F p a l i -
w e m p r z y s z Bo [c i , j e d n a k t a k i e z a l e t y j a k h y d r o f o b o w o [ i w y s o k a w a r t o [ e n e r g e t y c z -
n a s k Ba n i a j d o b a d a D n a d r o z w o j e m t e c h n o l o g i i j e g o p r o d u k c j i [ S c h m i d t , D a u e n h a u -
e r 2 0 0 7 ] .
R y s . 4 . P r z y k Ba d y p r o d u k c j i b i o p a l i w z e s k r o b i [ S c h m i d t , D a u e n h a u e r 2 0 0 7 ]
F i g . 4 . E x a m p l e s o f t h e p r o d u c t i o n o f b i o f u e l s f r o m s t a r c h [ S c h m i d t , D a u e n h a u e r 2 0 0 7 ]
1 2 5
G r z e g o r z K Bo s o w s k i , D o r o t a M a c k o , D a w i d M i k u l s k i
2 . 4 . A l k o h o l e w y |s z e i b i o e t a n o l c e l u l o z o w y
F e r m e n t a c j a a l k o h o l o w a j e s t n a j s t a r s z y m i n a j l e p i e j p o z n a n y m p r o c e s e m b i o t e c h n o -
l o g i c z n y m p o z y s k i w a n i a b i o e t a n o l u . S u r o w c a m i w y k o r z y s t y w a n y m i w t y m p r o c e s i e n i e m a l
z a w s z e b y By p r o d u k t y z a w i e r a j c e s k r o b i ( n a s i o n a z b |, k u k u r y d z a , b u l w y z i e m n i a k a ) l u b
s a c h a r o z ( t r z c i n a c u k r o w a , b u r a k i c u k r o w e ) . D o w a d b i o e t a n o l u j a k o p a l i w a z a l i c z a s i h i -
g r o s k o p i j n o [, k o r o z j e e l e m e n t w s i l n i k w s p a l i n o w y c h o r a z w z r o s t c e n |y w n o [c i i p a s z
[ A g a r w a l 2 0 0 7 , C a r d o n a , S a n c h e z 2 0 0 7 ] .
W p o r w n a n i u d o t r a d y c y j n y c h p a l i w , e t a n o l i w y |s z e a l k o h o l e p o s i a d a j w i e l e k o r z y s t -
n y c h c e c h j a k o s u b s t y t u t y p o c h o d n y c h r o p y n a f t o w e j , z e w z g l d u n a w i k s z e n e r g i s p a -
l a n i a i m n i e j s z t o k s y c z n o [. D o d a t k o w , r w n i e i s t o t n c e c h a l k o h o l i j e s t w i k s z a l i c z b a
o k t a n o w a w p o r w n a n i u d o l i c z b y o k t a n o w e j p a l i w k o p a l n y c h . W y |s z e a l k o h o l e , k t r e m o g
p o t e n c j a l n i e s t a n o w i a l t e r n a t y w d l a p a l i w r o p o p o c h o d n y c h , n i e s w y t w a r z a n e p r z e z m i -
k r o o r g a n i z m y w d r o d z e b i o l o g i c z n e j w w y s t a r c z a j c y c h i l o [c i a c h i z z a d o w a l a j c w y d a j n o -
[c i . D z i k i t e c h n i k o m m o l e k u l a r n y m i i n |y n i e r i i m e t a b o l i c z n e j u z y s k a n o d u |y p o s t p w p o -
z y s k i w a n i u i a d a p t a c j i m i k r o o r g a n i z m w d o p r o d u k c j i t y c h k o m p o n e n t w p a l i w , z e f e k t y w -
n o [c i , j a k i e j n i e s w s t a n i e u z y s k a o r g a n i z m y n i e m o d y f i k o w a n e . P r o d u k t a m i b i o s y n t e z y
m i k r o b i o l o g i c z n e j s a l k o h o l e C 3 - C 5 , e s t r y k w a s w t Bu s z c z o w y c h i t e r p e n y . B a d a n i a w y k o -
r z y s t u j c e k o m r k i E s c h e r i c h a c o l i i S a c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e , p o d d a w a n e m o d y f i k a c j o m ,
d o w i o d By , |e s o n e w s t a n i e e f e k t y w n i e w y t w a r z a w y |s z e a l k o h o l e z g l u k o z y j a k o zr d Ba
w g l a . W m e t o d z i e t e j w y k o r z y s t a n o z a c h o d z c w e w s z y s t k i c h o r g a n i z m a c h |y w y c h w y -
s o k o a k t y w n d r o g b i o s y n t e z y a m i n o k w a s w ( d r o g a E r l i c h a ) [ S h e n , L i a o 2 0 0 8 , C o n n o r
i i n . 2 0 1 0 , F i s h e r i i n . 2 0 0 8 , E r l i c h 1 9 0 7 ] .
A t s u m i i i n . [ 2 0 0 8 ] p r z e d s t a w i l i t e c h n o l o g i p r o d u k c j i a l k o h o l i w y |s z y c h j a k o b i o p a l i w
d r u g i e j g e n e r a c j i , p r z y w y k o r z y s t a n i u b i o s y n t e z y m i k r o b i o l o g i c z n e j z u |y c i e m E . c o l i i S . c e -
r e v i s i a e . M i k r o o r g a n i z m y t e w y b r a n o , p o n i e w a | s z y b k o z w i k s z a j b i o m a s , s f a k u l t a t y w -
n y m i b e z t l e n o w c a m i , Ba t w o p o d d a j s i m o d y f i k a c j i g e n e t y c z n e j , a m e t o d y m o n i t o r o w a n i a
i c h h o d o w l i s p r o s t e , c o u Ba t w i a z n a c z n i e a s p e k t y p r o c e s o w e i p r o d u k c j a l k o h o l i n a w i k -
s z s k a l . W y k o r z y s t a n o w s p l n y d l a w i e l u m i k r o o r g a n i z m w s z l a k m e t a b o l i c z n y b i o s y n t e -
z y a m i n o k w a s w , z w i z a n y z p o w s t a w a n i e m i n t e r m e d i a t w w p o s t a c i 2 - k e t o k w a s w . P o -
w s t a j c e k e t o k w a s y z o s t a j w Bc z o n e w c y k l d w c h o s t a t n i c h e t a p w p r z e m i a n y m e t a b o -
l i c z n e j a m i n o k w a s w d o w y |s z y c h a l k o h o l i n a d r o d z e z a p r o p o n o w a n e j p r z e z E r l i c h a [ E r -
l i c h 1 9 0 7 ] . P r z y o b e c n o [c i d e k a r b o k s y l a z y 2 - k e t o k w a s o w e j ( K D C 2 - k e t o a c i d d e c a r b o x y -
l a s e ) , m e t a b o l i t y t e u l e g a j p r z e m i a n i e d o a l d e h y d w , a n a s t p n i e d o a l k o h o l i p r z y u d z i a l e
d e h y d r o g e n a z y a l k o h o l o w e j ( A D H a l k o h o l d e h y d r o g e n a s e ) . P o d c z a s b i o s y n t e z y i z o l e u c y -
n y p o w s t a j 2 - k e t o m a [l a n i 2 - k e t o - 3 - m e t y l o w a l e r i a n i a n , k t r e n a s t p n i e m o g z o s t a p r z e -
k s z t a Bc o n e o d p o w i e d n i o w 1 - p r o p a n o l i 2 - m e t y l o - 1 - b u t a n o l . B i o s y n t e z a w a l i n y p r o w a d z i d o
p o w s t a n i a 2 - k e t o i z o w a l e r i a n i a n u , b d c e g o p r e k u r s o r e m i z o b u t a n o l u , b i o s y n t e z a l e u c y n y
n a t o m i a s t d o p o w s t a n i a 2 - k e t o - 4 - m e t y l o p e n t a n o l , z k t r e g o p o w s t a j e 3 - m e t y l o - 1 - b u t a n o l .
1 2 6
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
P o d c z a s b i o s y n t e z y f e n y l o a l a n i n y t w o r z y s i f e n y l o p i r o g r o n i a n , k t r y j e s t p r e k u r s o r e m d o
w y t w o r z e n i a 2 - f e n y l o e t a n o l u . P o d c z a s p r z e b i e g u b i o s y n t e z y n o r w a l i n y , b d c e j p o [r e d n i m
p r o d u k t e m p o d c z a s b i o s y n t e z y l e u c y n y , w y t w a r z a n y j e s t 2 - k e t o w a l e r i a n i a n , z k t r e g o p o -
w s t a j e 1 - b u t a n o l ( r y s . 5 ) [ A t s u m i i i n . 2 0 0 8 , S h e n , L i a o 2 0 0 8 ] .
P o d c z a s p r o d u k c j i a l k o h o l i w y |s z y c h n i e z b d n y j e s t e n z y m d e k a r b o k s y l a z a 2 - k e t o k w a -
s o w a , k t r y n a t u r a l n i e w y s t p u j e w r o [l i n a c h , d r o |d |a c h i g r z y b a c h , l e c z n i e j e s t w y t w a r z a -
n y p r z e z b a k t e r i e . K o n i e c z n y m e n z y m e m j e s t r w n i e | d e h y d r o g e n a z a a l k o h o l o w a , w y s t -
p u j c a p o w s z e c h n i e w w i e l u o r g a n i z m a c h |y w y c h . A b y u m o |l i w i E . c o l i s y n t e z a l k o h o l i
w y |s z y c h z z a d o w a l a j c w y d a j n o [c i , p o d d a n o j m o d y f i k a c j i g e n e t y c z n e j , w Bc z a j c d o
k o m r e k g e n y k o d u j c e K D C p o c h o d z c e z i n n y c h o r g a n i z m w ( S . c e r e v i s i a e , L a c t o c o c -
c u s l a c t i s , C l o s t r i d i u m a c e t o b u l y t i c u m ) , o r a z g e n y k o d u j c e A D H p o c h o d z c e o d S . c e r e -
v i s i a e .
P r z e k i e r o w a n i e s z l a k u m e t a b o l i c z n e g o b i o s y n t e z y m i k r o b i o l o g i c z n e j a m i n o k w a s w
w o p a r c i u o s u b s t r a t g l u k o z o w y n a p r o d u k c j a l k o h o l i w y |s z y c h p o z w a l a r o z s z e r z a s p e k -
t r u m b a d a D n a d r |n y m i g a t u n k a m i m i k r o o r g a n i z m w w y k o r z y s t y w a n y c h d o p r o d u k c j i w y |-
s z y c h a l k o h o l i n a c e l e p a l i w o w e [ C o n n o r i i n . 2 0 1 0 , F i s h e r i i n . 2 0 0 8 , E r l i c h i i n . 1 9 0 7 , J a n s -
s e n 2 0 0 4 , W e n i i n . 2 0 0 9 ] .
R y s . 5 . P r o d u k c j a a l k o h o l i w y |s z y c h d r o g s y n t e z y m i k r o b i o l o g i c z n e j [ A t s u m i i i n . 2 0 0 8 ]
F i g . 5 . H i g h e r a l c o h o l s p r o d u c t i o n w i t h s y n t h e t i c p a t h w a y [ A t s u m i i i n . 2 0 0 8 ]
N a j c z [c i e j s t o s o w a n y m b i o p a l i w e m c i e k By m j e s t o b e c n i e b i o e t a n o l , d o t y c h c z a s w y t w a -
r z a n y g B w n i e z s u r o w c w s k r o b i o w y c h i s a c h a r o z y . N o w o o p r a c o w a n e t e c h n o l o g i e p o z w a l a -
j n a w y k o r z y s t a n i e b i o m a s y c e l u l o z o w e j d o o t r z y m y w a n i a a l k o h o l u e t y l o w e g o . T e c h n o l o g i a
p r o d u k c j i e t a n o l u z b i o m a s y z a w i e r a j c e j c e l u l o z w z b u d z i Ba d u |e z a i n t e r e s o w a n i e w [r o d o -
w i s k u n a u k o w y m . W i e l e p o m y s B w u d o s k o n a l e n i a p r o c e s u p r z e t w a r z a n i a s u r o w c a c e l u l o z o -
1 2 7
G r z e g o r z K Bo s o w s k i , D o r o t a M a c k o , D a w i d M i k u l s k i
w e g o w c e l u j e g o w y k o r z y s t a n i a w p r o c e s i e f e r m e n t a c j i z n a l a z Bo z a s t o s o w a n i e w p o w s t a By c h
n i e d a w n o k o r p o r a c j a c h , z a j m u j c y c h s i k o m e r c y j n p r o d u k c j b i o e t a n o l u z c e l u l o z y [ C h u n -
d a w a t i i n . 2 0 0 8 , E v a n s 2 0 0 9 , P e r a l t a - Y a h y a i i n . 2 0 0 8 , R u b i n 2 0 0 8 , W h e a l s i i n . 1 9 9 9 ] .
E t a n o l c e l u l o z o w y j e s t b i o p a l i w e m w y t w a r z a n y m z d r e w n a , t r a w l u b n i e j a d a l n y c h c z -
[c i r o [l i n ( s Bo m a z b |, Bo d y g i k u k u r y d z y i t p . ) . P o l i s a c h a r y d y z a w a r t e w [c i a n i e k o m r k o -
w e j r o [l i n ( c e l u l o z a i h e m i c e l u l o z a ) m o g p o s Bu |y j a k o s u b s t r a t d o p r o d u k c j i e t a n o l u , p o
w c z e [n i e j s z y m r o z b i c i u i c h n a c u k r y p r o s t e . P r o c e s t e n z n a c z n i e u t r u d n i a l i g n i n a , t w o r z -
c a k o m p l e k s y z m o l e k u Ba m i c e l u l o z o w y m i . z n a n e s d w i e p o d s t a w o w e t e c h n o l o g i e p r o -
d u k c j i e t a n o l u z c e l u l o z y :
1 ) b i o t e c h n o l o g i c z n e ,
2 ) c h e m i c z n e .
M e t o d y b i o t e c h n o l o g i c z n e p o l e g a j n a h y d r o l i z i e p r z y g o t o w a n e g o w c z e [n i e j m a t e r i a -
Bu l i g n o c e l u l o z o w e g o n a c u k r y p r o s t e ( p i c i o - , s z e [c i o w g l o w e ) p r z y u |y c i u e n z y m w c e -
l u l o l i t y c z n y c h ( p o z y s k i w a n y c h z g e n e t y c z n i e m o d y f i k o w a n y c h o r g a n i z m w ) l u b k w a s w ,
a n a s t p n i e k o l e j n o n a s t o s o w a n i u f e r m e n t a c j i i d e s t y l a c j i . M e t o d y c h e m i c z n e o b e j m u -
j g a z y f i k a c j , p r o c e s p r z e k s z t a Bc a j c y s u r o w i e c l i g n o c e l u l o z o w y w g a z o w y t l e n e k w g l a
i w o d r , k t r y m o |e z o s t a w y k o r z y s t a n y d o s y n t e z y b i o p a l i w a z z a s t o s o w a n i e m k l a s y c z -
n e j k a t a l i z y c h e m i c z n e j l u b b i o s y n t e z y e t a n o l u , a n a s t p n i e d e s t y l a c j i . P r o c e s b i o l o g i c z n e j
p r z e m i a n y c e l u l o z y w a l k o h o l e t y l o w y p r z e b i e g a w p i c i u e t a p a c h . P i e r w s z y e t a p t o p r o -
c e s f i z y c z n y l u b c h e m i c z n y ( a n g . p r e t r e a t m e n t ) , m a j c y n a c e l u p r z y g o t o w a n i e m a t e r i a Bu
d o d a l s z e j h y d r o l i z y . O b e j m u j e o n o c z y s z c z e n i e i r o z d r o b n i e n i e s u r o w c a , o b r b k b a r o t e r -
m i c z n p a r w o d n s k o j a r z o n n i e k i e d y z o b r b k c h e m i c z n , m a j c n a c e l u p r z y g o t o -
w a n i e s u r o w c a d o f a z y h y d r o l i z y e n z y m a t y c z n e j . D r u g i e t a p p o l e g a n a h y d r o l i z i e e n z y m a -
t y c z n e j w c z e [n i e j p r z y g o t o w a n e g o m a t e r i a Bu i o b e j m u j e o d d z i e l e n i e l i g n i n y o d k o m p l e k s u
z c e l u l o z , a n a s t p n i e r o z b i c i u Ba Dc u c h w c e l u l o z y n a c u k r y p r o s t e . W k o l e j n y m , t r z e c i m
e t a p i e n a s t p u j e r o z d z i e l e n i e s u b s t a n c j i z b d n y c h o d r o z t w o r u c u k r w , w s z c z e g l n o [c i
l i g n i n y ( w y k o r z y s t y w a n e j j a k o p a l i w o d o w y t w a r z a n i a p a r y n a e t a p i e w s t p n y m ) . C z w a r t y
e t a p o b e j m u j e p r o c e s f e r m e n t a c j i c u k r w z w y k o r z y s t a n i e m m i k r o o r g a n i z m w ( n a j c z [c i e j
m o d y f i k o w a n y c h g e n e t y c z n i e ) z d o l n y c h p r z e t w a r z a c u k r y z a r w n o p i c i o - , j a k i s z e [c i o -
w g l o w e [ T e n g b o r g i i n . 2 0 0 1 , W e n g i i n . 2 0 0 8 , w w w . i o g e n . c o m ] . P r o c e s t e c h n o l o g i c z n y
k o Dc z y d e s t y l a c j a p o w s t a Be j m i e s z a n i n y , d a j c a o k o Bo 9 5 - p r o c e n t o w y e t a n o l , k t r y n a s t p -
n i e z o s t a j e o d w o d n i o n y n a j c z [c i e j z a p o m o c s i t m o l e k u l a r n y c h , c o z a t |a p r o d u k t d o
9 9 , 7 % , c z y l i d o p o z i o m u w y m a g a n e g o d l a b i o e t a n o l u p a l i w o w e g o [ P K N 1 9 9 9 ] .
F i r m a I o g e n C o r p o r a t i o n p r o w a d z i p r o d u k c j e t a n o l u c e l u l o z o w e g o , p o w s t a j c e g o
z p r z e r o b u b i o m a s y c e l u l o z o w e j , p r z y u |y c i u k o m b i n a c j i m e t o d b a r o t e r m i c z n y c h , c h e -
m i c z n y c h i b i o l o g i c z n y c h ( r y s . 6 ) . W y d a j n o [ o s i g a n a z 1 t o n y w B k i e n c e l u l o z o w y c h
w y n o s i p o n a d 3 4 0 l i t r w e t a n o l u . P o z o s t a j c a j a k o p r o d u k t u b o c z n y p r o c e s u l i g n i n a j e s t
z u |y w a n a d o w y t w a r z a n i a p a r y i e n e r g i i e l e k t r y c z n e j , w p r o c e s i e t e c h n o l o g i c z n y m n i e s
w i c p o t r z e b n e i n n e zr d Ba e n e r g i i , j a k w g i e l k a m i e n n y l u b g a z z i e m n y .
1 2 8
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
R y s . 6 . P r o c e s p r o d u k c j i a l k o h o l u e t y l o w e g o p r z e z f i r m I o g e n C o r p o r a t i o n
F i g . 6 . E t h y l a l c o h o l p r o d u c t i o n p a t h w a y a c c o r d i n g t o I o g e n C o r p o r a t i o n
T e c h n o l o g i e f i r m y I o g e n C o r p o r a t i o n w y k o r z y s t u j s k u t e c z n e o r a z w y d a j n e e n z y m y
z g r u p y c e l u l a z , p o z y s k i w a n e z e s z c z e p w T r i c h o d e r m a r e e s e i . E n z y m y c e l u l o l i t y c z n e
w p r o w a d z a n e s j u | n a e t a p i e p r z y g o t o w a n i a b i o m a s y ( r y s . 6 ) . P e n e t r a c j a s t r u k t u r y l i g n o -
c e l u l o z o w e j p r z e z e n z y m y w s p o m a g a n a j e s t p r z e z o d p o w i e d n i o z m o d y f i k o w a n y p r o c e s p a -
r o w a n i a ( a n g . s t e a m e x p l o s i o n ) . D z i k i t e m u z n a c z n i e z w i k s z o n o w y d a j n o [ o r a z z r e d u -
k o w a n o k o s z t y p r o c e s u . H y d r o l i z a e n z y m a t y c z n a z a c h o d z i w r e a k t o r a c h , k t r e z w i k s z a j
s z y b k o [ d e g r a d a c j i c e l u l o z y d o c u k r w p r o s t y c h , a s a m p r o c e s m a c h a r a k t e r w i e l o e t a p o -
w y . F e r m e n t a c j a o d b y w a s i p r z y u d z i a l e s p e c j a l n i e w y s e l e k c j o n o w a n y c h s z c z e p w d r o b -
n o u s t r o j w , p r z e t w a r z a j c y c h z a r w n o c u k r y C 5 j a k i C 6 w e t a n o l [ w w w . i o g e n . c o m ] .
I n n y p o t e n t a t n a r y n k u b i o e t a n o l u c e l u l o z o w e g o f i r m a B l u e F i r e E t h a n o l I n c . ( U S A )
w y k o r z y s t a Ba d o p r o d u k c j i a l k o h o l u e t y l o w e g o z n a n o d s e t e k l a t w Ba [c i w o [ k w a s w , s k u -
t e c z n i e h y d r o l i z u j c y c h c z s t e c z k i c e l u l o z y d o c u k r w p r o s t y c h ( r y s . 7 ) .
R y s . 7 . P r o c e s p r o d u k c j i a l k o h o l u e t y l o w e g o f i r m y B l u e F i r e E t h a n o l I n c . , z w y k o r z y s t a n i e m k w a -
s u s i a r k o w e g o d o h y d r o l i z y b i o m a s y c e l u l o z o w e j
F i g . 7 . P r o c e s s o f t h e c e l l u l o s e b i o e t h a n o l p r o d u c t i o n b y t h e B l u e F i r e E t h a n o l I n c . , w i t h s u l p h u r i c
a c i d u s e i n b i o m a s s h y d r o l y s i s p r o c e s s
1 2 9
G r z e g o r z K Bo s o w s k i , D o r o t a M a c k o , D a w i d M i k u l s k i
P r o c e s t e n j e s t w y d a j n y , j e d n a k p r o b l e m s t a n o w i w y e l i m i n o w a n i e k w a s u s i a r k o w e g o
z r o z t w o r u c u k r w , p o n i e w a | d z i a Ba o n h a m u j c o n a p r o c e s f e r m e n t a c j i . N a u k o w c y f i r m y
r o z w i z a l i p r o b l e m p r z e z z a s t o s o w a n i e m e t o d c h r o m a t o g r a f i i d o o d s e p a r o w a n i a z m i e s z a -
n i n y s u b s t a n c j i z b d n y c h p o z a k o Dc z o n e j h y d r o l i z i e . T e c h n o l o g i a w y m i a n y j o n o w e j p o z w a -
l a r o z d z i e l i s u b s t a n c j e b e z k o n i e c z n o [c i r o z c i e Dc z a n i a r o z t w o r u c u k r w . P o z o s t a Ba w m i e -
s z a n i n i e n i e w i e l k a i l o [ k w a s u s i a r k o w e g o z o s t a j e u s u n i t a w r e a k c j i z w a p n i e m , t w o r z c
g i p s n i e r o z p u s z c z a l n y w w o d z i e , a w i c Ba t w y d o u s u n i c i a . T e c h n o l o g i a t a p o z w a l a n a
o t r z y m a n i e c z y s t e j m i e s z a n i n y c u k r w C 5 i C 6 , g o t o w y c h d o f e r m e n t a c j i a l k o h o l o w e j . z a -
r w n o p r o c e s f e r m e n t a c j i , j a k i d e s t y l a c j a , o d b y w a j s i m e t o d a m i t r a d y c y j n y m i . D r o |d |e
w y k o r z y s t a n e d o f e r m e n t a c j i s p o p r z e p r o w a d z e n i u p r o c e s u s e p a r o w a n e p r z e z w i r o w a -
n i e i w y k o r z y s t y w a n e p o n o w n i e w p r o c e s i e f e r m e n t a c j i . O t r z y m y w a n i e b i o e t a n o l u o d b y w a
s i w d r o d z e d e s t y l a c j i z a c i e r u o d f e r m e n t o w a n e g o i o d w o d n i a n i a o t r z y m a n e g o e t a n o l u n a
s i t a c h m o l e k u l a r n y c h . W o l n y o d d r o |d |y w y w a r p o d e s t y l a c y j n y z a w i e r a j c y m i d z y i n n y m i
w o d i f r a k c j e s t a Be ( m . i n . p e n t o z y ) z o s t a j e z a w r c o n y i p o n o w n i e w y k o r z y s t a n y d o p r o d u k -
c j i e t a n o l u . O t r z y m a n y p r o d u k t j e s t w y k o r z y s t y w a n y j a k o b i o p a l i w o d r u g i e j g e n e r a c j i [ w w w .
b l u e f i r e . c o m ] .
K o l e j n i n t e r e s u j c k o n c e p c j w y k o r z y s t a n i a o d n a w i a l n y c h zr d e B e n e r g i i j e s t t e c h n o -
l o g i a f i r m y C o s k a t a I n c . W p r o c e s i e p r z e t w a r z a n i a s u r o w c a l i g n o c e l u l o z o w e g o w y k o r z y s t u -
j e s i z n a n t e c h n o l o g i g a z y f i k a c j i .
R y s . 8 . P r o c e s p r o d u k c j i e t a n o l u f i r m y C o s k a t a I n c . , z w y k o r z y s t a n i e m p o Bc z o n y c h t e c h n o l o g i i
g a z y f i k a c j i i k o n w e r s j i p r z y u d z i a l e b a k t e r i i
F i g . 8 . T h e C o s k a t a I n c . e t h a n o l p r o d u c t i o n p r o c e s s , w i t h g a s i f i c a t i o n t e c h n o l o g y , a n d c o n v e r -
s i o n w i t h b a c t e r i a u s e
G a z y f i k a c j a w p r z e c i w i e Ds t w i e d o h y d r o l i z y n i e j e s t p r o c e s e m c h e m i c z n e g o r o z k Ba d u
c e l u l o z y . z a m i a s t r o z b i j a c z s t e c z k n a c u k r y p r o s t e s u r o w i e c z o s t a j e p r z e t w o r z o n y w g a z
s y n t e t y c z n y , b d c y m i e s z a n k t l e n k u w g l a i w o d o r u . z a m i a s t f e r m e n t a c j i l u b k o n w e r s j i
1 3 0
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
t e r m o c h e m i c z n e j , p o m p u j e s i g a z d o r e a k t o r a z a w i e r a j c e g o b a k t e r i e , k t r e w y k o r z y s t u j
g o j a k o s u b s t r a t , p r o d u k u j c e t a n o l ( r y s . 8 ) . B a k t e r i e s w s t a n i e w y t w o r z y n a w e t 9 9 , 7 - p r o -
c e n o t w y e t a n o l . z a r w n o g a z y f i k a c j a , j a k i k o n w e r s j a z a p o m o c b a k t e r i i , t o p r o c e s y z n a n e
o d d a w n a , j e d n a k f i r m a C o s k a t a I n c . j a k o p i e r w s z a p o Bc z y Ba o b a p r o c e s y . P r z e d s t a w i c i e l e
f i r m y z a p e w n i a j , |e z j e d n e j t o n y b i o m a s y m o |n a u z y s k a w i c e j e t a n o l u ( p o n a d 1 0 0 g a -
l o n w z 1 t o n y s u c h e j m a s y s u r o w c a ) n i | p r z y f e r m e n t a c j i k u k u r y d z y , p r z y j e d n o c z e s n y m
m n i e j s z y m z u |y c i u w o d y , e n e r g i i , p a r y i r e d u k c j i k o s z t w s t a By c h [ w w w . c o s k a t a . c o m ] .
D o t e j p o r y k l a s y c z n e t e c h n o l o g i e p r o d u k c j i e t a n o l u o p i e r a By s i n a t r a d y c y j n y c h t e c h -
n i k a c h h y d r o l i z y e n z y m a t y c z n e j i f e r m e n t a c j i c u k r w , p r z y u d z i a l e d r o |d |y S a c h a r o m y c e s
c e r e v i s i a e . P r o c e s z a c h o d z i B w e w n t r z k o m r e k w y t w a r z a j c y c h e n z y m y , d e k a r b o k s y l a z
p i r o g r o n i a n o w i d e h y d r o g e n a z a l k o h o l o w .
T a y l o r i i n . [ 2 0 0 9 ] p o r w n a l i r |n e g a t u n k i b a k t e r i i t e r m o f i l n y c h , k t r e s w s t a n i e w y -
t w o r z y e t a n o l . S z u k a n o s z c z e p w t e r m o f i l n y c h , z d o l n y c h f e r m e n t o w a n i e t y l k o p e n t o -
z y i h e k s o z y , a l e r w n i e | s t r u k t u r y p o l i m e r y c z n e , j a k c e l u l o z a . S z c z e p y t e p o w i n n a t a k |e
c h a r a k t e r y z o w a s z e r o k a t o l e r a n c j a n a z m i a n y p H , t e m p e r a t u r y , o r a z i n n y c h w a r u n k w f i -
z y k o c h e m i c z n y c h [r o d o w i s k a . P r z e a n a l i z o w a n o b a k t e r i e z r o d z a j u C l o s t r i d i u m , z a l i c z a n e
d o t e r m o f i l n y c h o r g a n i z m w a n a e r o b o w y c h , w y t w a r z a j c y c h e t a n o l i i n n e z w i z k i . C e c h
c h a r a k t e r y s t y c z n t y c h d r o b n o u s t r o j w j e s t z d o l n o [ f e r m e n t o w a n i a c e l u l o z y p r z y u |y c i u
e n z y m w e n d o - - g l u k a n a z y , e g z o g l u k a n a z y , f o s f o r y l a z y c e l o b i o z o w e j , f o s f o r y l a z y c e l o d e k -
s t r y n o w e j i - g l u k o z y d a z y . E n z y m y t e w y s t p u j c z s t o w e w n t r z k o m r k i , w k o m p l e k s i e
z w a n y m c e l u l o s o m e m . N a j l e p i e j p o z n a n y m g a t u n k i e m j e s t e k s t r e m o f i l n y C . t h e r m o c e l l u m .
D o w i e d z i o n o , |e g a t u n e k t e n j e s t w s t a n i e f e r m e n t o w a c e l u l o z , c e l o b i o z i w i e l e i n n y c h
w g l o w o d a n w . C h a r a k t e r y z u j e g o r w n i e | s z e r o k i e s p e k t r u m t o l e r a n c j i s u b s t r a t u , m o |e
w z r a s t a n a c e l u l o z i e , c e l o b i o z i e , k s y l o o l i g o m e r a c h , t a k s a m o j a k n a g l u k o z i e , f r u k t o z i e
i k s y l o z i e . L u i i n n i d o w i e d l i , |e p r o c e s p r o w a d z o n y p r z e z C . t h e r m o c e l l u m j e s t b a r d z i e j
e f e k t y w n y n i | p r o c e s s c u k r z a n i a i f e r m e n t a c j i [ D u r r a n t i i n . 1 9 9 1 , L u i i n . 2 0 0 6 , T a y l o r i i n .
2 0 0 9 ] .
D r o |d |e S . c e r e v i s i a e n i e s w s t a n i e s a m o d z i e l n i e u t y l i z o w a k s y l o z y . W y o d r b n i o n y
z T h e r m u s t h e r m o p h i l u s i P i r o m y c e s s p . E 2 g e n x y l A z o s t a B w s z c z e p i o n y d o k o m r e k d r o |-
d |y , c o u m o |l i w i Bo i m p r z e m i a n k s y l o z y i k s y l u l o z y w e t a n o l , z e f e k t y w n o [c i 0 , 4 2 g n a g
k s y l o z y . S z c z e p S . c e r e v i s i a e p o d d a n o r w n i e | r e k o m b i n a c j i , w s z c z e p i a j c d o n i e g o g e n y
x y l 1 i x y l 2 , p o c h o d z c e o d d r o |d |y P i c h i a s t i p i l i s , n a t u r a l n i e f e r m e n t u j c y c h k s y l o z . O b c i -
|e n i e k o m r e k s p o w o d o w a n e p r z e m i a n k s y l o z y i k s y l u l o z y p o w o d o w a Bo b r a k r w n o w a g i
w i l o [c i z w i z k w r e d u k u j c y c h ( g r o m a d z e n i e s i N A D P H i n a d m i e r n e z u |y w a n i e N A D H )
w k o m r c e . P o d c z a s d a l s z e j r e k o m b i n a c j i u s u n i t o g e n y G D H 1 ( o d p o w i e d z i a l n e z a p r o d u k -
c j N A D P H ) i z w i k s z o n o e k s p r e s j g e n w G D H 2 ( o d p o w i e d z i a l n e g o z a p r o d u k c j N A D H ) .
R e z u l t a t e m z m i a n b y Ba 4 4 - p r o c e n t o w a r e d u k c j a g r o m a d z e n i a k s y l i t o l u o r a z 1 6 - p r o c e n t o w y
w z r o s t p r o d u k c j i e t a n o l u . A n a l i z y w y k a z a By , |e m o d y f i k a c j a z m i e n i Ba zr d Bo d z i a Ba n i a r e d u k -
t a z y k s y l o l o w e j ( x R ) z N A D P H n a N A D H [ D e l l o m o n a c o 2 0 1 0 ] .
1 3 1
G r z e g o r z K Bo s o w s k i , D o r o t a M a c k o , D a w i d M i k u l s k i
A r a b i n o z a j e s t k o l e j n y m 5 - w g l o w y m c u k r e m p o z y s k i w a n y m w w y n i k u h y d r o l i z y l i g n o -
c e l u l o z y . W p r z y r o d z i e i s t n i e j d w i e m o |l i w o [c i u t y l i z a c j i t e g o c u k r u , z a p o m o c b a k t e r i i
o r a z g r z y b w . G e n y p o c h o d z c e z o b u o r g a n i z m w w s z c z e p i o n o d o k o m r e k S . c e r e v i -
s i a e . K o m r k i d r o |d |o w e r w n i e | w z b o g a c o n o o z d o l n o [ u t y l i z a c j i a r a b i n o z y . G e n p r z e -
n i e s i o n y z L a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u m k o d u j e n i e u t l e n i a j c e e n z y m y P P P . W r e z u l t a c i e d r o |-
d |e b y By w s t a n i e w y p r o d u k o w a d o 0 , 2 9 g e t a n o l u n a g r a m a r a b i n o z y w c i g u g o d z i n y [ D e l -
l o m o n a c o 2 0 1 0 ] .
B a k t e r i e z r o d z a j u E . c o l i p o s i a d a j z d o l n o [ u t y l i z a c j i w i e l u s u b s t r a t w o r g a n i c z n y c h ,
w Bc z a j c w s z y s t k i e c u k r y l i g n o c e l u l o z o w e ( g l u k o z , k s y l o z , a r a b i n o z , m a n n o z , g a l a k -
t o z ) . R o z w j b a k t e r i i z a c h o d z i m o |e z a r w n o w w a r u n k a c h t l e n o w y c h , j a k i b e z t l e n o -
w y c h , b a k t e r i e s z a t e m w s t a n i e p r z e p r o w a d z a p r o c e s f e r m e n t a c j i . P r o d u k t a m i m e t a b o -
l i z m u b a k t e r i i s o b o k e t a n o l u k w a s y m l e k o w y , o c t o w y , m r w k o w y o r a z b u r s z t y n o w y . z m i -
n i m a l i z o w a n i e w y t w a r z a n i a p r o d u k t w u b o c z n y c h i z w i k s z e n i e p r o d u k c j i a l k o h o l u s t a Bo
s i m o |l i w e p r z e z w Bc z e n i e p l a z m i d u ( g e n y p d c i a d h B ) p o b r a n e g o z k o m r e k Z y m o m o -
n a s m o b i l i . W s k u t e k m o d y f i k a c j i u d a Bo s i u z y s k a s t |e n i a a l k o h o l u d o 9 5 % [ K e s s l e r i i n .
1 9 9 1 , I g r a m i i n . 1 9 8 7 ] .
B a k t e r i e Z y m o m o n a s m o b i l i s s k o l e j n y m , p r z y k Ba d e m d o b r z e p o z n a n y c h m i k r o o r g a -
n i z m w , z d o l n y c h w y t w o r z y a l k o h o l e t y l o w y z g l u k o z y i s a c h a r o z y . A b y u m o |l i w i t y m o r -
g a n i z m o m w y k o r z y s t a n i e p e n t o z r w n i e | j a k o s u b s t r a t w p o k a r m o w y c h w s z c z e p i o n o i m
g e n y p o c h o d z c e z E . c o l i . z m o d y f i k o w a n y s z c z e p Z . m o b i l i s C P 4 ( p . z B 5 ) , z g e n a m i k o -
d u j c y m i i z o m e r a z k s y l o z o w , t r a n s k e t o l a z o r a z t r a n s a l d o l a z u t y l i z u j c k s y l o z , b y B
w s t a n i e w y t w o r z y e t a n o l o s t |e n i u d o 8 6 % . P o d o b n i e m e t a b o l i z m a r a b i n o z y p r z e n i e -
s i o n y d o k o m r e k s z c z e p u A T C C 3 9 6 7 6 ( p . z B 2 0 6 ) Z . m o b i l i s p r z e z e k s p r e s j g e n u a r a -
A B D k o d u j c e g o i z o m e r a z L - a r a b i n o z o w , k i n a z L - r y b u l o z y i e p i m e r a z r y b u l o z o 5 - f o s -
f o r a n u , s k u t k o w a B u z y s k a n i e m 9 8 - p r o c e n t o w e g o s t |e n i a a l k o h o l u e t y l o w e g o [ z h a n g i i n .
1 9 9 5 , D e a n a i i n . 1 9 9 6 ] .
3 . P O D S U M O W A N I E
B i o r c p o d u w a g o g r a n i c z o n e z a s o b y k o n w e n c j o n a l n y c h n o [n i k w e n e r g i i , j a k r w -
n i e | i c h r o s n c e z u |y c i e , r o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p o z y s k i w a n i a b i o p a l i w z e zr -
d e B o d n a w i a l n y c h , w y d a j e s i b y j e d n y m z i n t e r e s u j c y c h r o z w i z a D a l t e r n a t y w n y c h z a -
s p o k o j e n i a c z [c i p o t r z e b e n e r g e t y c z n y c h . T e c h n o l o g i e t e z z a Bo |e n i a s p r z y j a z n e d l a [r o -
d o w i s k a w w i e l u a s p e k t a c h , w t y m z w i z a n y c h z e s k Ba d e m s p a l i n , j a k r w n i e | n i e g e n e r u j
u c i |l i w y c h o d p a d w l u b s b e z o d p a d o w e o r a z c e c h u j e j e k o r z y s t n y b i l a n s e m i s j i d w u t l e n -
k u w g l a w z w i z k u z w y k o r z y s t a n i e m b i o m a s y j a k o p o d s t a w o w e g o s u r o w c a .
z a p r e z e n t o w a n e n a j n o w s z e k o n c e p c j e t e c h n o l o g i c z n e w y k o r z y s t u j c e b i o m a s c e -
l u l o z o w p o z w a l a j o g r a n i c z y o b a w y z w i z a n e z e w z r o s t e m c e n p r o d u k t w |y w n o [c i o -
w y c h i p a s z , n a c o z w r a c a n o u w a g p r z y m a s o w y m w y k o r z y s t a n i u s u r o w c w s k r o b i o w y c h
1 3 2
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
d o p r o d u k c j i b i o e t a n o l u . B i o p a l i w a n o w e j g e n e r a c j i s p o n a d t o p o z b a w i o n e w a d c e c h u j -
c y c h b i o e t a n o l , t a k i c h j a k h i g r o s k o p i j n o [, k o r o z j a e l e m e n t w s i l n i k w s p a l i n o w y c h i p r o -
b l e m y z z a p Bo n e m w n i s k i c h t e m p e r a t u r a c h .
N i e k t r e z p r e z e n t o w a n y c h r o z w i z a D s w d r o |o n e n a s k a l p r z e m y s Bo w , i n n e z n a j -
d u j s i w f a z i e k o n c e p c y j n e j i w y m a g a j d o d a t k o w y c h b a d a D w c e l u w y j a [n i e n i a w s z y s t -
k i c h a s p e k t w [r o d o w i s k o w y c h i t o k s y k o l o g i c z n y c h p o z y s k i w a n y c h b i o p a l i w ( n p . D M F )
o r a z o p r a c o w a n i a t e c h n o l o g i i p r o d u k c j i w s k a l i p r z e m y s Bo w e j .
P I ZM I E N N I C T W O
A G A R W A L A . K . 2 0 0 7 . B i o f u e l s ( a l c o h o l s a n d b i o d i e s e l ) a p p l i c a t i o n s a s f u e l s f o r i n t e r n a l
c o m b u s t i o n e n g i n e s . P r o g . E n e r g . C o m b u s t . 3 3 ( 3 ) : 2 3 3 2 7 1 .
A N T O N I D . , z V E R L O V V . V . , S C H W A R z W . H . 2 0 0 7 . B i o f u e l s f r o m m i c r o b e s . A p p l . M i c r o -
b i o l . B i o t . 7 7 ( 1 ) : 2 3 3 5 .
A T S U M I S . , H A N A I T . , L I A O J . C . 2 0 0 8 . N o n f e r m e n t a t i v e p a t h w a y s f o r s y n t h e s i s o f
b r a n c h e d - c h a i n h i g h e r a l c o h o l s a s b i o f u e l s . N a t u r e 4 5 1 : 8 6 8 9 .
B O R O W I T z K A M . A . 2 0 0 8 . M a r i n e a n d h a l o p h i l i c a l g a e f o r t h e p r o d u c t i o n o f b i o f u e l s .
J o u r n a l B i o t e c h n o l . 1 3 6 ( S 1 ) : 7 .
B U D z Y DS K I W . , B I E L S K I S . 2 0 0 4 . S u r o w c e e n e r g e t y c z n e p o c h o d z e n i a r o l n i c z e g o c z . I .
B i o k o m p o n e n t y p a l i w p By n n y c h . A c t a S c i . P o l . , A g r i c u l t u r a 3 ( 2 ) : 5 1 4 .
C A R D O N A C . A . , S A N C H E z . J . 2 0 0 7 . F u e l e t h a n o l p r o d u c t i o n : P r o c e s s d e s i g n t r e n d s a n d
i n t e g r a t i o n o p p o r t u n i t i e s . B i o r e s o u r c e T e c h n o l . 9 8 : 2 4 1 5 2 4 5 7 .
C H U N D A W A T S . P . S . , B A L A N V . , D A L E B . E . 2 0 0 8 . H i g h - t h r o u g h p u t m i c r o p l a t e t e c h n i q u e f o r
e n z y m a t i c h y d r o l y s i s o f l i g n o c e l l u l o s i c b i o m a s s . B i o t e c h n o l . B i o e n g . 9 9 ( 6 ) : 1 2 8 1 1 2 9 4 .
C O N N O R M . R . , C A N N F . A . , L I A O J . C . 2 0 1 0 . 3 - M e t h y l - 1 - b u t a n o l p r o d u c t i o n i n E s c h e r i c h -
i a c o l i : r a n d o m m u t a g e n e s i s a n d t w o - p h a s e f e r m e n t a t i o n . A p p l i e d M i c r o b i a l a n d C e l l
P h y s i o l o g y 8 6 ( 4 ) : 1 1 5 5 1 1 6 4 .
C z A J A M . , F L O R E K A . 2 0 0 5 . B i o p a l i w a p o k a r m c z y o p a B. N a u k a i t e c h n i k a 1 : 5 8 .
D E A N A K , H A N G M . , E D D Y C . , P I C A T A G G I O S . 1 9 9 6 . D e v e l o p m e n t o f a n a r a b i n o s e - f e r -
m e n t i n g z y m o m o n a s m o b i l i s s t r a i n b y m e t a b o l i c p a t h w a y e n g i n e e r i n g . A p p l . E n v i r o n .
M i c r o b i o l . 6 2 ( 1 2 ) : 4 4 6 5 7 0 .
D E L L O M O N A C O C . , F A V A F . , G O N z A L E z R . 2 0 1 0 . T h e p a t h t o n e x t g e n e r a t i o n b i o f u e l s :
s u c c e s s e s a n d c h a l l e n g e s i n t h e e r a o f s y n t h e t i c b i o l o g y . M i c r o b C e l l F a c t 9 ( 3 ) : 1 1 5 .
D E M I R B A S A . 2 0 0 5 . B i o e t h a n o l f r o m c e l l u l o s i c m a t e r i a l s : a r e n e w a b l e m o t o r f u e l f r o m b i o -
m a s s . E n e r g . S o u r c e 2 7 : 3 2 7 3 3 7 .
D E M I R B A S M . F . 2 0 0 9 . B i o r e f i n e r i e s f o r b i o f u e l u p g r a d i n g : a c r i t i c a l r e v i e w . A p p l . E n e r g .
8 6 ( 1 ) : 1 5 1 1 6 1 .
D O BG O W S K A S . 2 0 0 9 . B i o p a l i w a k r o k k u z r w n o w a |o n e m u r o z w o j o w i . P r o b l e m y E k o -
r o z w o j u 4 ( 1 ) : 1 1 7 1 2 1 .
1 3 3
G r z e g o r z K Bo s o w s k i , D o r o t a M a c k o , D a w i d M i k u l s k i
D U R R A N T A . J . , H A L L J . , H A z L E W O O D G . P . , G I L B E R T H . J . 1 9 9 1 . T h e n o n - c a t a l y t i c C - t e r -
m i n a l r e g i o n o f e n d o g l u c a n a s e E f r o m C l o s t r i d i u m t h e r m o c e l l u m c o n t a i n s a c e l l u l o s e -
b i n d i n g d o m a i n . B i o c h e m . J o u r n a l 2 7 3 ( P t 2 ) : 2 8 9 2 9 3 .
E R L I C H F . 1 9 0 7 b e r d i e B e d i n g u n g e n d e r F u s e l l b i l d u n g u n d b e r i h r e n z u s a m m e n h a n g
m i t d e m E i w a i s s a u f b a u d e r H e f e . B e r i c h t e D e u t s c h C h e m G e s e l l s c h a f t 4 0 : 1 0 2 7 1 0 4 7 .
E t a n o l a b s o l u t n y . P N - A - 7 9 5 2 1 : 1 9 9 9 , I S B N : 8 3 - 2 3 6 - 3 0 1 3 - 5 , I C S : 7 1 . 0 8 0 . 6 0 - A l k o h o l e .
E t e r y . 1 9 9 9 . P o l s k i K o m i t e t N o r m a l i z a c y j n y , W a r s z a w a .
E V A N S J . 2 0 0 9 . C e l l u l o s i c e t h a n o l . B i o f u e l . B i o p r o d . B i o r . 3 / 1 1 1 .
F I S H E R C . R . , K L E I N - M A R C U S C H A M E R D . , S T E P H A N O P O U L U S G . 2 0 0 8 . S e l e c t i o n a n d
o p t i m i z a t i o n o f m i c r o b i a l h o s t s f o r b i o f u e l s p r o d u c t i o n . M e t a b . E n g . 1 0 ( 6 ) : 2 9 5 3 0 4 .
F U K U D A H . , K O N D O A . , N O D A H . 2 0 0 1 . B i o d i e s e l f u e l p r o d u c t i o n b y t r a n s e s t e r i f i c a t i o n o f
o i l s . J o u r n a l B i o s c i . B i o e n g . 9 2 ( 5 ) : 4 0 5 4 1 6 .
G I L B E R T R . , P E A R L A . 2 0 0 5 . E n e r g y a n d t r a n s p o r t f u t u r e s . P r e p a r e d f o r t h e N a t i o n a l
R o u n d T a b l e o n t h e E n v i r o n m e n t a n d t h e E c o n o m y . U n i v e r s i t y o f C a l g a r y 1 9 6 .
G R O S S M . 2 0 0 8 . A l g a l b i o f u e l h o p e s . C u r r B i o l . 1 8 ( 2 ) : 4 6 4 7 .
H I L L J . , N E L S O N E . , T I L M A N D . , P O L A S K Y S . , T I F F A N Y D . 2 0 0 6 . E n v i r o n m e n t a l , e c o n o m -
i c , a n d e n e r g e t i c c o s t s a n d b e n e f i t s o f b i o d i e s e l a n d e t h a n o l b i o f u e l s . P N A S 1 0 3 ( 3 0 ) :
1 1 2 0 6 1 1 2 1 0 .
I G R A M L . O . , C O N W A Y T . , C L A R K D . P . , S E W E L L G . W . , P R E S T O N J . F . 1 9 8 7 . G e n e t i c e n -
g i n e e r i n g o f e t h a n o l p r o d u c t i o n i n E s c h e r i c h i a c o l i . A p p l . E n v i r o n . M i c r o b i o l . 5 3 ( 1 0 ) :
2 4 2 0 2 4 2 5 .
I T O T . , N A K A S H I M A D A Y . , S E N B A K . , M A T S U I T . , N I S H I O N . 2 0 0 5 . H y d r o g e n a n d e t h a n o l
p r o d u c t i o n f r o m g l y c e r o l - c o n t a i n i n g w a s t e s d i s c h a r g e d a f t e r b i o d i e s e l m a n u f a c t u r i n g
p r o c e s s . J o u r n a l B i o s c i . B i o e n g . 1 0 0 ( 3 ) : 2 6 0 2 6 5 .
J A N S S E N P . H . 2 0 0 4 . P r o p a n o l a s a n e n d p r o d u c t o f t h r e o n i n e f e r m e n t a t i o n . A r c h . M i c r o -
b i o l . 1 8 2 ( 6 ) : 4 8 2 4 8 6 .
K E S S L E R D . , L E I B R E C H T I . , K N A P P E J . 1 9 9 1 . P y r u v a t e - f o r m a t e - l y a s e - d e a c t i v a s e a n d
a c e t y l C o A r e d u c t a s e a c t i v a t e s o f E s c h e r i c h i a c o l i r e s i d e o n p o l y m e r i c p r o t e i n p a r t i c l e
e n c o d e d b y a d h E . F e b s . L e t t . 2 8 1 ( 1 2 ) : 5 9 6 3 .
K R A U {L I S M . 2 0 0 7 . R y n e k b i o e t a n o l u i j e g o r o z w j w U n i i E u r o p e j s k i e j . z e s z y t y N a u k o w e
S G G W w W a r s z a w i e , s e r i a : P r o b l e m y R o l n i c t w a Zw i a t o w e g o t o m 2 ( x V I I ) .
K U P C z Y K A . 2 0 0 7 . S t a n o b e c n y i p e r s p e k t y w y w y k o r z y s t a n i a b i o p a l i w t r a n s p o r t o w y c h
w P o l s c e n a t l e U E . C z [ I I . W y b r a n e a s p e k t y z a s o b o w e , t e c h n i c z n o - t e c h n o l o g i c z n e
i e k o l o g i c z n e . E n e r g e t y k a i E k o l o g i a 2 : 1 3 1 1 3 7 .
L E J A K . , L E W A N D O W I C z G . , G R A J E K W . 2 0 0 9 . P r o d u k c j a b i o e t a n o l u z s u r o w c w c e l u l o -
z o w y c h . B i o t e c h n o l o g i a 4 ( 8 7 ) : 8 8 1 0 1 .
L U Y . , z H A N G Y . H . , L Y N D L . R . 2 0 0 6 . E n z y m e m i c r o b e s y n e r g y d u r i n g c e l l u l o s e h y d r o l y -
s i s b y C l o s t r i d i u m t h e r m o c e l l u m . T h e P r o c e e d i n g s o f t h e N a t i o n a l A c a d e m y o f S c i e n c e s
U S A 1 0 3 ( 4 4 ) : 1 6 1 6 5 1 6 1 6 9 .
1 3 4
R o z w j m e t o d b i o t e c h n o l o g i c z n y c h p r o d u k c j i b i o p a l i w z e zr d e B o d n a w i a l n y c h
P A C z O S A A . 2 0 0 4 . z w i k s z e n i e w y k o r z y s t a n i a b i o p a l i w j a k o j e d e n z p r i o r y t e t w S t r a t e g i i
r o z w o j u e n e r g e t y k i o d n a w i a l n e j . M i n i s t e r s t w o Zr o d o w i s k a , W a r s z a w a .
P E R A L T A - Y A H Y A P . , C A R T E R B . T . , L I N H . , T A O H . , C O R N I S H V . W . 2 0 0 8 . H i g h - t h r o u g h p u t
s e l e c t i o n f o r c e l l u l a s e c a t a l y s t s u s i n g c h e m i c a l c o m p l e m e n t a t i o n . J o u r n a l A m . C h e m .
S o c . 1 3 0 ( 5 1 ) : 1 7 4 4 6 1 7 4 5 2 .
R E I J N D E R S L . 2 0 0 8 . D o b i o f u e l s f r o m m i c r o a l g a e b e a t b i o f u e l s f r o m t e r r e s t r i a l p l a n t s ?
T r e n d s B i o t e c h n o l 2 6 ( 7 ) : 3 4 9 3 5 0 .
R O M A N - L E S H K O W Y . , B A R R E T C . J . , L I U z . Y . , D U M E S I C J . A . 2 0 0 7 . P r o d u c t i o n o f d i m e t h y l -
f u r f u r a n f o r l i q u i d f u e l s f r o m b i o m a s s - d e r i v e d c a r b o h y d r a t e s . N a t u r e 4 4 7 : 9 8 2 9 8 6 .
R O S z K O W S K I A . P e r s p e k t y w y w y k o r z y s t a n i a b i o m a s y j a k o zr d Ba p a l i w s i l n i k o w y c h .
I B M E R w W a r s z a w i e .
R U B I N E . M . 2 0 0 8 . G e n o m i c s o f c e l l u l o s i c b i o f u e l s . N a t u r e 4 5 4 ( 1 4 ) : 8 4 1 8 4 5 .
S C H M I D T L . D . , D A U E N H A U E R P . J . 2 0 0 7 . H y b r i d R o u t e s t o b i o f u e l s . N a t u r e 4 4 7 : 9 1 4 9 1 5 .
S H E N C . R . , L I A O J . C . 2 0 0 8 . M e t a b o l i c e n g i n e e r i n g o f E s c h e r i c h i a c o l i f o r 1 - b u t a n o l a n d 1 -
p r o p a n o l p r o d u c t i o n v i a t h e k e t o - a c i d p a t h w a y s . M e t a b . E n g . 1 0 ( 6 ) : 3 1 2 3 2 0 .
S z E P T Y C K I A . 2 0 0 7 . B i o p a l i w a z a l e c e n i a U E , p o t r z e b y , r e a l n e m o |l i w o [c i p r o d u k c j i .
I n |y n i e r i a R o l n i c z a 7 ( 9 5 ) : 2 0 1 2 0 6 .
T A Y L O R M . P . , E L E Y K . L . , M A R T I N S . , T U F F I N M . I . , B U R T O N S . G . , C O W A N D . A . 2 0 0 9 .
T h e r m o p h i l i c e t h a n o l o g e n e s i s : f u t u r e p r o s p e c t s f o r s e c o n d - g e n e r a t i o n b i o e t h a n o l p r o -
d u c t i o n . T r e n d s B i o t e c h n o l . 2 7 ( 7 ) : 3 9 8 4 0 5 .
T E N G B O R G C . , G A B L E M . , z A C C H I G . 2 0 0 1 . R e d u c e d i n h i b i t i o n o f e n z y m a t i c h y d r o l y s i s
o f s t e a m - p r e t r e a t e d s o f t w o o d . E n z y m e M i c r o b . T e c h . 2 8 : 8 3 5 8 4 4 .
W A C K E T T L . P . 2 0 0 8 . B i o m a s s t o f u e l s v i a m i c r o b i a l t r a n s f o r m a t i o n s . C u r r O p i n . C h e m .
B i o l . 1 2 ( 2 ) : 1 8 7 1 9 3 .
W E N F . , N A I R N . U . , z H A O H . 2 0 0 9 . P r o t e i n e n g i n e e r i n g i n d e s i g n i n g t a i l o r e d e n z y m e s a n d
m i c r o o r g a n i s m s f o r b i o f u e l s p r o d u c t i o n . C u r r O p i n B i o t e c h 2 0 ( 4 ) : 4 1 2 4 1 9 .
W E N G J - K . , L I x . , B O N A W I T z N . D . , C H A P P L E C . 2 0 0 8 . E m e r g i n g s t r a t e g i e s o f l i g n i n e n -
g i n e e r i n g a n d d e g r a d a t i o n f o r c e l l u l o s i c b i o f u e l p r o d u c t i o n . C u r r O p i n . B i o t e c h . 1 9 ( 2 ) :
1 6 6 1 7 2 .
W H E A L S A . E . , B A S S O L . C . , A L V E S D . M . G . , A M O R I M H . V . 1 9 9 9 . F u e l e t h a n o l a f t e r 2 5
y e a r s . F o c u s 1 7 ( 1 2 ) : 4 8 2 4 8 7 .
w w w . b l u e f i r e . c o m
w w w . c o s k a t a . c o m
w w w . i o g e n . c a
w w w . s o l a z y m e . c o m
z H A N G M . , E D D Y C . , D E A N D A K . , F I N K E S T E I N M . , P I C A T A G G I O S . 1 9 9 5 . M e t a b o l i c e n -
g i n e e r i n g o f a p e n t o s e m e t a b o l i s m p a t h w a y i n e t h a n o l o g e n i c Z y m o m o n a s m o b i l i s . S c i -
e n c e 2 6 7 ( 5 1 9 5 ) : 2 4 0 2 4 3 .
1 3 5
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