Metody biotechnologii w przemyśle paliwowym

KIERUNEK STUDIÓW: OCHRONA ŚRODOWISKA ROLNICZEGO 9ECTS: )/SEMESTR 4

Profil: ogólnoakademicki / Forma i poziom: SM

status: fakultatywny

Wymagania wstępne: podstawy mikrobiologii

Celem elektywu dla studentów Ochrony Środowiska Rolniczego jest przedstawienie metod biotechnologicznych wykorzystywanych oraz mogących znaleźć zastosowanie w przemyśle paliwowym i wydobywczym. Przedmiot obejmuje problematykę rzeczywistych systemów przemysłowych, zasady projektowania, konstrukcji i sterowania procesami zachodzącymi w bioreaktorach, a także zastosowanie nowoczesnych metod analitycznych. Wykłady mają na celu teoretyczne przedstawienie nowoczesnych rozwiązań biotechnologicznych w przemyśle, a ćwiczenia pokazanie wybranych zagadnień laboratoryjnych. Przedstawione zostaną sposoby weryfikacji, a także interpretacji wyników badań wykonanych zgodnie z regulacjami prawnymi zawartymi w Ustawach i Rozporządzeniach RP oraz Normach Polskich i Normach Unii Europejskiej.

WYKŁADY: (15h)

(Wykłady zaplanowano na: 6x2 godziny + 1x3godziny = 15 godzin zajęć)

1. Paliwa I, II i III generacji. Energia odnawialna, jej biologiczne zasoby. Polskie uwarunkowania . na tle rozporządzeń Komisji Europejskiej. Strategia w sprawie biopaliw – siedem osi polityki.

2. Procesy fermentacyjne w produkcji biopaliw. Mikroorganizmy wykorzystywane do ich produkcji. Charakterystyka mikroorganizmów należących do: Archebacteria, Procaryota i Eucaryota.

3. Bioetanol i biometanol jako paliwa II generacji. Porównanie ich właściwości. Bioetanol: rynek i procesy produkcyjne. Ogólny proces produkcji bioetanolu. Podstawowe pojęcia związane z procesami fermentacji. Podstawy biochemii w procesie produkcji bioetanolu z cukrów pięcio i sześciu węglowych.

4. Pozyskiwanie cukrów z lignocelulozy, hemicelulozy i lignin do produkcji biopaliw II generacji.

5. Produkcja biogazu i wodoru. Mikrobiologiczne przekształcenia.

6. Synteza dimetylofuranu (DMF) - biokomponentu w paliwach płynnych. Nowa koncepcja paliwa silnikowego z polisacharydów.

7. Dimetyloeter (DME) – paliwo przyszłości.

8. Egzamin

ĆWICZENIA: (15h)

(Ćwiczenia zaplanowano na: 6x2 godziny + 1x3godziny = 15 godzin zajęć)

1.Ćwiczenia organizacyjne. BHP. Pobór próbek do badań mikrobiologicznych, ich transport i przechowywanie. Metody izolacji drobnoustrojów. Zasady hodowli drobno- ustrojów. Przypomnienie metod barwienia drobnoustrojów. Barwienie proste i złożone. Morfologia bakterii. Mikroskopowanie pod imersją.

2.Fermentacja. Rodzaje, cele i sposoby. Morfologia i fizjologia drobnoustrojów stosowanych w fermentacji. Zasady diagnostyki bakterii i drożdży. Dobór drobnoustrojów.

3.Wspomagana biodegradacja ropopochodnych. Projektowanie i konstrukcja stanowiska badawczego. Badanie efektywności procesu metodami mikrobiologicznymi, fotonumerycznymi i fizykochemicznymi.

4. Bioremediacja gruntów. Dobór i zastosowanie metod wspomaganej biodegradacji ropopochodnych. Konstrukcja stanowiska badawczego. Badanie efektywności procesu.

5. Fermentacja mono i polisacharydów. Produkcja bioetanolu.

6.Dobór i zastosowanie metod fermentacji beztlenowej. Konstrukcja stanowiska badawczego. Badanie efektywności procesu. Fermentacja metanowa.

7.Dobór i zastosowanie metod fermentacji beztlenowej. Konstrukcja stanowiska badawczego. Badanie efektywności procesu.

Struktura aktywności studenta:

zajęcia realizowane z bezpośrednim udziałem prowadzącego godz.32 ECTS**1,3 w tym:

wykłady 15 godzin

ćwiczenia 15 godzin

konsultacje 2 godziny

udział w badaniach 0 godzin

obowiązkowe praktyki i staże 0 godzin

udział w egzaminie i zaliczeniu 2 godziny

e-learning 0 godzin

praca własna (0,7 ECTS**) 20 godzin

Ahindra Nag – Biofuels refining and performance, Mc Graw Hill, 2008

Baltscheffsky H. – Origin and evolution of biological energy, Amazon Company, UK,1996

U. Aswathanarayana – Green energy, Technology, Economics and Policy,CRC Press, London, New York, 2010

H. p. Blaschenek, T. C. Ezeji and J. Scheffran - Biofuels from agricultural wastes and byproducts. Willey – Blackwell. 2010

S. K. Khanal - Anaerobic biotechnology for bioenergy production. Principles and applications. Willey – Blackwell. 2008

D. M. MousdaleIntroduction to biofuels. CRC Press, London, New York, 2010

Przetwarzanie biomasy na cele energetyczne. Praca zbiorowa pod redakcją J. Frączka. Kraków 2010

R. Malcolm Brown, Jr., Under M. Saxena - Cellulose: Molecular and Structural Biology, Springer 2007

Efekty kształcenia:

Wiedza

1. Student posiada ogólną wiedzę z zakresu metod biotechnologicznych stosowanych w przemyśle paliwowym.

2. Zna podstawowe zasady produkcji biopaliw.

Umiejętności

1) Potrafi wyszukać odpowiednie rozporządzenia oraz normy i w oparciu o nie dobrać metodę badawczą do analizowanego materiału

2) Samodzielnie posługuje się aparaturą i sprzętem laboratoryjnym

3) Student potrafi wykonać podstawowe mikrobiologiczne analizy ilościowe i jakościowe różnych próbek oraz zinterpretować uzyskane wyniki.

Kompetencje społeczne

1. Organizuje pracę w małym laboratorium celem wykonania podstawowych analiz ilościowych

2. Wykorzystuje zdobytą wiedzę z zakresu metod biotechnologicznych i potrafi ją połączyć z innymi dyscyplinami naukowymi, takimi jak: technologia produkcji paliw, analiza mikrobiologiczna.

Metody i kryteria oceniania:

Wykłady:

Zaliczenie pisemne

Ćwiczenia:

Warunkiem uzyskania zaliczenia z ćwiczeń jest obecność i czynny udział w zajęciach laboratoryjnych. Na bieżąco oceniane są umiejętności praktyczne studenta oraz - na koniec zajęć - wiedza teoretyczna.

Przewidziane jest ustne zaliczenie przedmiotu.

Udział ćwiczeń i wykładów w końcowej ocenie:

50% wykłady i 50% ćwiczenia

1. Ocena niedostateczna (2.0): wystawiana jest wtedy, jeśli w zakresie conajmniej jednej z trzech składowych (W, U lub K) przedmiotowych efektów kształcenia student uzyska mniej niż 50% obowiązujących efektów dla danej składowej.

2. Ocena dostateczna (3.0): wystawiana jest wtedy jeśli w zakresie trzech składowych (W, U lub K) efektów kształcenia student uzyska przynajmniej 50% obowiązujących efektów kształcenia dla danej składowej.

3. Ocena ponad dostateczna (3.5): wystawiana jest na podstawie średniej arytmetycznej z trzech składowych (W, U lub K) efektów kształcenia (średnio 61 - 70%).

4. POdobny sposób obliczania ocen jak przedstawiony w pkt. 3 przyjęto dla oceny dobrej (4.0 - średnio 71 - 80%), ponad dobrej (4.5 - średnio 81 - 90%) i bardzo dobrej (5.0 - średnio ponad 90%).

UWAGA: Prowadzący zajęcia, na podstawie opanowania przez studenta obowiązujących treści programowych danego przedmiotu, w oparciu o własne doświadczenie dydaktyczne, formułuje ocenę, posługując się podanymi wyżej kryteriami formalnymi.