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Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 1 Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Wintersemester 2010/2011 Industrielle.

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1 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 1 Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Wintersemester 2010/2011 Industrielle Biotechnologie GRUPPENARBEIT Gruppe 4: Kosten und Logistik

2 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 2 Ad- ministration Produktion Vertrieb

3 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 3 Gliederung 1.Logistik (1)Allgemeine Definition (2)Beschaffungslogistik (3)Produktionslogistik (4)Vertriebslogistik (5)Entsorgungslogistik 2.Kostenplan (1)Fixkosten - laufende Kosten (2)Beschaffung (3)Produktion (4)Vertrieb (5)Entsorgung (6)Kosten- Gewinn

4 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 4 Logistik Definition Die Logistik umfasst die Organisation, Bereitstellung, Steuerung und Optimierung von Prozessen der Güter-, Informations-, Energie-, Geld- und Personenströme betreffend Produktion und Lieferung.

5 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 5 Teilgebiete der Logistik 1.Beschaffungslogistik –Rohstoffe –Materialien 2.Produktionslogistik –innerbetriebliche Steuerung/Überwachung –Lagerung 3.Vertriebs-/Absatzlogistik –Gütervertrieb –Zustellung 4.Entsorgungslogistik –Entsorgung –Recycling –Aufbereitung und/oder Verkauf von Abfallprodukten

6 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 6 Beschaffungslogistik Scale Up Clostridium acetobutylicum Vorkommen vor allem in Böden/ Sedimenten von Gewässern Firmeneigene Kultivierung Komplexmedium Lieferung und Lagerung Menge Komplexmedium Gruppe 1

7 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 7 Beschaffungslogistik Fermentation Hauptsubstrat Molke Just in Time- Lieferung von benachbarter Molkerei/Käserei => Pipeline Deutschlands größte Molkerei (Nordmilch) produziert etwa 3,69 Mrd. L Molke pro Jahr Hefeextrakt Hefeextraktlieferung von Chemie-/Feinindustrie SubstratMenge [t/Ansatz] Menge [t/ 20 Ansätze] Menge [t/ Jahr] Molke Hefeextrakt4,

8 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 8 Produktionslogistik Schaubild kurze Betriebswege

9 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 9 Vertriebslogistik Produkte Menge in t pro Jahr Abnehmer Aceton (99%)851,42Chemieindustrie Butanol (95%)10.012,92Chemieindustrie Ethanol (96%)255,43Autoindustrie Essigsäure (82%)291,92Lebensmittelindustrie Buttersäure (97%)255,43Kunststoffindustrie

10 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 10 Überblick

11 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 11 Entsorgungslogistik Schlempe Klarschlempe BiogasAbwasser Überschuss- schlamm Biomasse Futtermittel

12 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 12 Entsorgungslogistik GasgemischCO2 TrockeneisSequestrierung künstl. Photosynthese Algenfarm H2 AtmosphäreVerkauf

13 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 13 CO 2 Entsorgung – Algenfarm Photosynthese : CO 2 Biomasse Produktion von Biodiesel, Ethanol Pro: Gase nicht aufreinigen, CO 2 nicht in Atmosphäre, Einnahmen (Biodiesel, Ethanol, Emissionsrechte) Contra: Riesige Fläche, Hohe Kosten + Energie + Aufwand, Geringe Sonneneinstrahlung keine nennenswerter Beitrag zum Klimaschutz

14 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 14 CO 2 Entsorgung - Künstliche Photosynthese Idee: Zellfreies Photosynthesesystem, welches aus Licht und CO 2 Kohlenstoffhaltige Materie aufbaut, ohne dass dabei Biomasse (Pflanzen) entstehen noch nicht großtechnisch einsetzbar

15 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 15 CO 2 Entsorgung – Sequestrierung Lagerung von CO 2 in tiefen Sedimentschichten, dessen Poren mit Salzwasser gefüllt sind Überkritisches CO 2 verdrängt Salzwasser aus Poren keine optimale Lösung

16 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 16 Kostenplan Ausgaben + Einnahmen laufendBeschaffungProduktionVertriebEntsorgungfix

17 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 17 Beschaffungskosten Rohstoffe Bedarf in t pro Jahr Kosten pro kg in Gesamt- kosten in pro Jahr Herkunft Molke Molkerei/ Käserei Clostridium acetobutylicum (Inokulum) eigene Herstellung Hefeextrakt87690, Chemie- industrie Summe (35% d. Kg-Preises) , aufgrund Großabnahme Einsparung von etwa 65 % des Kilopreises möglich

18 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 18 Produktionskosten EnergieverbrauchEnergie(rück)gewinn -Fermenter -Analytik (pH-Meter, Photometer, Abgasanalytik…) -Pumpen -Destillationskolonne -Kristallisationsanlage -Zentrifuge -Laborgeräte -Brutschränke -Wärmeplatten -Cleanbanch -Allg. Stromkosten (Licht, Heizung, EDV…) -Wärmetauscher -Biogasrückführung

19 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 19 Energiefluss

20 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 20 allgemeine Annahmen - Strompreis: 15 Cent/kWh - jährliche Laufzeit der Geräte: 8640 h/a ausgehend von 120 Durchläufen - Kapazität der Wärmetauscher 50% - Energiebedarf Präfermenter: 150 kWh/l/d Fermenter: 410 kWh/l/d

21 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 21 Energiebedarf Vorbereitung GerätFaktor Energiebedarf [kWh/I/d] Gesamt Energiebedarf [kWh/a] Gesamtkosten [/a] Präfermenter [100l] 11501,3*10^61,94*10^5 Präfermenter [20000l] ,08*10^91,62*10^8 Präfermenter [40000l] ,16*10^103,24*10^9

22 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 22 Energiebedarf Fermentation GerätFaktor Energiebedarf [kWh] Gesamt Energiebe- darf [kWh/a] Gesamt-Kosten [/a] Analytik*200, , Fermenter200,410 1,7*10^102,6*10^9 Gaspumpen207,500 1,3*10^61,94*10^7 *O2/CO2-, Oxygen-, Methanol, Methansensoren

23 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 23 Energiebedarf DSP Gerät Energie- bedarf [kWh/t] Masse [t/a] Gesamt Energiebedarf [kWh/a] Gesamt- Kosten [/a] Zentrifuge 32, ,76*10^54,14*10^4 Rektifikations- kolonne 25408,76*10^52,22*10^93,34*10^8 Kristallisations- apparatur ,48*10^98,21*10^8

24 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 24 Energierückgewinn GerätFaktor Energie- gewinn [kWh/a] Kapazität [m³] Gesamt Energiegewinn [kWh/a] Wärmetauscher204,25*10^850%8,50*10^9 Wärmetauscher RK 11,11*10^950%1,11*10^9 Biogas- produktion 1 2,4 [kWh/m³ Biogas] 4,32*10^71,04*10^8

25 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 25 Gesamtenergiebilanz Gesamter Energiebedarf [kWh/a] Gesamter Rückgewinn [kWh/a] Rest- Energiebedarf [kWh/a] Summe [/a] 4,75*10^109,68*10^93,78*10^105,67*10^9 100%~ 20,4%~ 79,6% bei 0,06 cent/kwh

26 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 26 Vertriebskosten Produkte Menge in t pro Jahr Preis in pro t Preis in pro Jahr Abnehmer Aceton (99%)851, Chemieindustrie Butanol (95%)10.012, Chemieindustrie Ethanol (96%)255, Autoindustrie Essigsäure (82%)291, Lebensmittel- industrie Buttersäure (97%)255,43~ Kunststoffindustrie

27 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 27 Entsorgungskosten Recycling oder VerkaufGrundpreisInsgesamt in Biomasse74 / t BiogasRückführung- Wasserstoff0,50 / L EntsorgungspostenGrundpreisInsgesamt in Abwasser2,39 / m ,9 Überschussschlamm300 / t ,5 Kohlenstoffdioxid38 / t

28 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 28 Kosten- Gewinn PostenPreis in Kosten Beschaffung Energie Entsorgung Umsatz Produkte Produkte inkl. 3% Verlust Entsorgung Summe Minimierung des Produktumsatzes um etwa 3% aufgrund eventueller Verluste beim DSP

29 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 29 Kosten- Gewinn KostenUmsatz

30 Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie Industrielle Biotechnologie: 30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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