Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Wintersemester 2010/2011

Dr.-Ing. Frank Eiden Biotechnologie

Industrielle Biotechnologie : 1

Fachhochschule Gelsenkirchen- Standort Recklinghausen-

Wintersemester 2010/2011

Industrielle Biotechnologie

GRUPPENARBEIT

Gruppe 4: Kosten und Logistik



Ad-ministrationProduktionVertrieb



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



Logistik

DefinitionDie Logistik umfasst die Organisation, Bereitstellung, Steuerung und Optimierung von Prozessen der Güter-, Informations-, Energie-, Geld- und Personenströme betreffend Produktion und Lieferung.



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



Beschaffungslogistik

Scale Up

Clostridium acetobutylicum• Vorkommen vor allem in Böden/

Sedimenten von Gewässern• Firmeneigene Kultivierung

Komplexmedium• Lieferung und Lagerung



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



Produktionslogistik

Schaubild kurze Betriebswege



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



Überblick



Entsorgungslogistik

SchlempeKlarschlempe

Biogas AbwasserÜberschuss

-schlamm

Biomasse

Futtermittel



Entsorgungslogistik

Gasgemisch

CO2

Trockeneis Sequestrierung

künstl. Photosynthes

eAlgenfarm

H2

Atmosphäre Verkauf



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



CO2 Entsorgung - Künstliche Photosynthese

Idee: Zellfreies Photosynthesesystem,

welchesaus Licht und CO2 KohlenstoffhaltigeMaterie aufbaut, ohne dass dabei

Biomasse(Pflanzen) entstehen

→ noch nicht großtechnisch einsetzbar



CO2 Entsorgung – Sequestrierung

Lagerung von CO2 in tiefen Sedimentschichten, dessen Poren mit Salzwasser gefüllt sind

Überkritisches CO2 verdrängt Salzwasser aus Poren

→ keine optimale Lösung



Kostenplan

Ausgaben + Einnahmen

laufend

Beschaffung

Produktion

Vertrieb

Entsorgung

fix



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



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



Energiefluss



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



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



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



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



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



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%



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



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



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



Kosten- Gewinn

Kosten Umsatz5.771.871.0

75 101.172.061



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