fachhochschule gelsenkirchen - standort recklinghausen- wintersemester 2010/2011
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Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie
Industrielle Biotechnologie : 1
Fachhochschule Gelsenkirchen- Standort Recklinghausen-
Wintersemester 2010/2011
Industrielle Biotechnologie
GRUPPENARBEIT
Gruppe 4: Kosten und Logistik
Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie
Industrielle Biotechnologie : 2
Ad-ministrationProduktionVertrieb
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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
Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie
Industrielle Biotechnologie : 4
Logistik
DefinitionDie Logistik umfasst die Organisation, Bereitstellung, Steuerung und Optimierung von Prozessen der Güter-, Informations-, Energie-, Geld- und Personenströme betreffend Produktion und Lieferung.
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
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Beschaffungslogistik
Scale Up
Clostridium acetobutylicum• Vorkommen vor allem in Böden/
Sedimenten von Gewässern• Firmeneigene Kultivierung
Komplexmedium• Lieferung und Lagerung
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Beschaffungslogistik
FermentationHauptsubstrat 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
Substrat Menge [t/Ansatz]
Menge [t/ 20 Ansätze]
Menge [t/ Jahr]
Molke 425 8500 1.020.000Hefeextrakt 4,8 96 11.520
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Produktionslogistik
Schaubild kurze Betriebswege
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Vertriebslogistik
Produkte Menge in t pro Jahr Abnehmer
Aceton (99%) 851,42 Chemieindustrie
Butanol (95%) 10.012,92 Chemieindustrie
Ethanol (96%) 255,43 Autoindustrie
Essigsäure (82%) 291,92 Lebensmittelindustrie
Buttersäure (97%) 255,43 Kunststoffindustrie
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Überblick
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Entsorgungslogistik
SchlempeKlarschlempe
Biogas AbwasserÜberschuss
-schlamm
Biomasse
Futtermittel
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Entsorgungslogistik
Gasgemisch
CO2
Trockeneis Sequestrierung
künstl. Photosynthes
eAlgenfarm
H2
Atmosphäre Verkauf
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CO2 Entsorgung – Algenfarm Photosynthese : CO2 → Biomasse → Produktion von Biodiesel , Ethanol Pro: Gase nicht aufreinigen, CO2 nicht in
Atmosphäre, Einnahmen (Biodiesel, Ethanol, Emissionsrechte)
Contra: Riesige Fläche, Hohe Kosten + Energie + Aufwand, Geringe Sonneneinstrahlung
→ keine nennenswerter Beitrag zum Klimaschutz
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CO2 Entsorgung - Künstliche Photosynthese
Idee: Zellfreies Photosynthesesystem,
welchesaus Licht und CO2 KohlenstoffhaltigeMaterie aufbaut, ohne dass dabei
Biomasse(Pflanzen) entstehen
→ noch nicht großtechnisch einsetzbar
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CO2 Entsorgung – Sequestrierung
Lagerung von CO2 in tiefen Sedimentschichten, dessen Poren mit Salzwasser gefüllt sind
Überkritisches CO2 verdrängt Salzwasser aus Poren
→ keine optimale Lösung
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Kostenplan
Ausgaben + Einnahmen
laufend
Beschaffung
Produktion
Vertrieb
Entsorgung
fix
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Beschaffungskosten
Rohstoffe Bedarf in t pro Jahr
Kosten pro kg in €
Gesamt-kosten in € pro Jahr
Herkunft
Molke 1.020.000 -- -- Molkerei/ Käserei
Clostridium acetobutylicum
(Inokulum)3650 -- -- eigene
Herstellung
Hefeextrakt 876 90,51 79.282.380 Chemie-industrie
Summe (35% d. Kg-
Preises)1.024.526 31,67 27.750.366 --
aufgrund Großabnahme Einsparung von etwa 65 % des Kilopreises möglich
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Produktionskosten
Energieverbrauch Energie(rück)gewinn - Fermenter- Analytik (pH-Meter,
Photometer, Abgasanalytik…)- Pumpen- Destillationskolonne- Kristallisationsanlage- Zentrifuge- Laborgeräte- Brutschränke- Wärmeplatten- Cleanbanch- Allg. Stromkosten (Licht,
Heizung, EDV…)
- Wärmetauscher- Biogasrückführung
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Energiefluss
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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
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Energiebedarf Vorbereitung
Gerät Faktor Energiebedarf [kWh/I/d]
Gesamt Energiebedarf
[kWh/a]Gesamtkoste
n [€/a]
Präfermenter [100l] 1 150 1,3*10^6 1,94*10^5
Präfermenter [20000l] 1 150 1,08*10^9 1,62*10^8
Präfermenter [40000l] 10 150 2,16*10^10 3,24*10^9
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Energiebedarf Fermentation
Gerät Faktor Energiebedarf [kWh]
Gesamt Energiebe-
darf [kWh/a]
Gesamt-Kosten [€/a]
Analytik* 20 0,024 4147,2 62.208
Fermenter 20 0,410 1,7*10^10 2,6*10^9
Gaspumpen 20 7,500 1,3*10^6 1,94*10^7
*O2/CO2-, Oxygen-, Methanol, Methansensoren
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Energiebedarf DSP
GerätEnergie-bedarf [kWh/t]
Masse [t/a]
Gesamt Energiebedarf
[kWh/a]
Gesamt-Kosten [€/a]
Zentrifuge 32,00 2820 2,76*10^5 4,14*10^4
Rektifikations-kolonne 2540 8,76*10^5 2,22*10^9 3,34*10^8
Kristallisations-apparatur 500.000 10950 5,48*10^9 8,21*10^8
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Energierückgewinn
Gerät FaktorEnergie-gewinn [kWh/a]
Kapazität [m³]
Gesamt Energiegewinn
[kWh/a]
Wärmetauscher 20 4,25*10^8 50% 8,50*10^9
Wärmetauscher RK 1 1,11*10^9 50% 1,11*10^9
Biogas-produktion 1 2,4 [kWh/m³
Biogas] 4,32*10^7 1,04*10^8
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Gesamtenergiebilanz
Gesamter Energiebedarf
[kWh/a]
Gesamter Rückgewinn
[kWh/a]
Rest-Energiebedarf
[kWh/a]Summe
[€/a]
4,75*10^10 9,68*10^9 3,78*10^10 5,67*10^9
100% ~ 20,4% ~ 79,6%
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Vertriebskosten
Produkte Menge in t pro Jahr
Preis in € pro t
Preis in € pro Jahr Abnehmer
Aceton (99%) 851,42 1219 1.037.881 Chemieindustrie
Butanol (95%) 10.012,92 2445 24.481.589 Chemieindustrie
Ethanol (96%) 255,43 1218 311.113 Autoindustrie
Essigsäure (82%) 291,92 1165 340.086 Lebensmittel-
industrie
Buttersäure (97%) 255,43 ~ 2890 738.192 Kunststoffindustrie
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Entsorgungskosten
Recycling oder Verkauf
Grundpreis Insgesamt in €
Biomasse 74€ / t + 74.059.200 Biogas Rückführung -
Wasserstoff 0,50 € / L + 204.000 + 74.263.200
Entsorgungsposten Grundpreis Insgesamt in €Abwasser 2,39 € / m3 - 133.555,9
Überschussschlamm 300 € / t - 73.075.153,5Kohlenstoffdioxid 38 € / t - 912.000
- 74.120.709
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Kosten- Gewinn Posten Preis in €
KostenBeschaffung 27.750.366
Energie 5.670.000.000Entsorgung 74.120.709
Umsatz
Produkte 26.908.861Produkte inkl. 3%
Verlust 26.101.595
Entsorgung 74.263.200Summe - 5.670.699.014
Minimierung des Produktumsatzes um etwa 3% aufgrund eventueller Verluste beim DSP
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Kosten- Gewinn
Kosten Umsatz5.771.871.0
75 101.172.061
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Industrielle Biotechnologie : 30
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
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