BE1025130B1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF GAS, LIQUID OR SOLVED ORGANIC CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION - Google Patents

METHOD FOR THE PRODUCTION OF GAS, LIQUID OR SOLVED ORGANIC CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION Download PDF

Info

Publication number
BE1025130B1
BE1025130B1 BE2017/5250A BE201705250A BE1025130B1 BE 1025130 B1 BE1025130 B1 BE 1025130B1 BE 2017/5250 A BE2017/5250 A BE 2017/5250A BE 201705250 A BE201705250 A BE 201705250A BE 1025130 B1 BE1025130 B1 BE 1025130B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
gas
reactor
process water
temperature
reactor vessel
Prior art date
Application number
BE2017/5250A
Other languages
Dutch (nl)
Other versions
BE1025130A1 (en
Inventor
Jan Smis
Original Assignee
Organic Waste Systems, Verkort O.W.S. Naamloze Vennootschap
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Organic Waste Systems, Verkort O.W.S. Naamloze Vennootschap filed Critical Organic Waste Systems, Verkort O.W.S. Naamloze Vennootschap
Priority to BE2017/5250A priority Critical patent/BE1025130B1/en
Publication of BE1025130A1 publication Critical patent/BE1025130A1/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1025130B1 publication Critical patent/BE1025130B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/16Solid state fermenters, e.g. for koji production
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/16Particles; Beads; Granular material; Encapsulation
    • C12M25/18Fixed or packed bed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/24Recirculation of gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/26Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/065Ethanol, i.e. non-beverage with microorganisms other than yeasts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

De uitvinding betreft een werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie door micro-organismen die geïncoleerd op het oppervlak van een dragermateriaal (3) in een Trickling Filter (TF) -reactor waarin ze op de gewenste temperatuur en druk gebracht worden en aan de bovenkant besproeid worden met proceswater (20), zijnde een specifieke nutriëntenoplossing en onderaan geïnjecteerd worden met een gasstroom (7) van om te zetten gas, waarbij het proceswater gehercirculeerd wordt in een externe hercirculatiekringloop en het gas optioneel gehercirculeerd wordt na doorgang door de reactor via een externe hercirculatiekringloop.The invention relates to a process for the production of gaseous, liquid or dissolved organic carbon compounds via gas fermentation by microorganisms that are incubated on the surface of a carrier material (3) in a Trickling Filter (TF) reactor in which they are at the desired temperature and pressure and are sprayed at the top with process water (20), being a specific nutrient solution and injected at the bottom with a gas stream (7) of gas to be converted, the process water being recirculated in an external recirculation cycle and the gas optionally recirculated after passage through the reactor via an external recirculation cycle.

Description

(30) Voorrangsgegevens :(30) Priority data:

(73) Houder(s) :(73) Holder (s):

ORGANIC WASTE SYSTEMS, verkort O.W.S. naamloze vennootschap 9000, GENTORGANIC WASTE SYSTEMS, shortened O.W.S. public limited company 9000, GHENT

België (72) Uitvinder(s) :Belgium (72) Inventor (s):

SMIS JanSMIS Jan

9820 MERELBEKE9820 MERELBEKE

België (54) WERKWIJZE VOOR DE PRODUCTIE VAN GASVORMIGE, VLOEIBARE OF OPGELOSTE ORGANISCHE KOOLSTOFVERBINDINGEN VIA GASFERMENTATIE (57) De uitvinding betreft een werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie door micro-organismen die geïncoleerd op het oppervlak van een dragermateriaal (3) in een Trickling Filter (TF) -reactor waarin ze op de gewenste temperatuur en druk gebracht worden en aan de bovenkant besproeid worden met proceswater (20), zijnde een specifieke nutriëntenoplossing en onderaan geïnjecteerd worden met een gasstroom (7) van om te zetten gas, waarbij het proceswater gehercirculeerd wordt in een externe hercirculatiekringloop en het gas optioneel gehercirculeerd wordt na doorgang door de reactor via een externe hercirculatiekringloop.Belgium (54) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF GASEOUS, LIQUID OR DISSOLVED ORGANIC CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION (57) The invention relates to a process for the production of gaseous, liquid or dissolved organic carbon compounds by gas fermentation by microorganisms inoculated on the surface of a carrier material (3) in a Trickling Filter (TF) reactor in which they are brought to the desired temperature and pressure and sprayed on top with process water (20), being a specific nutrient solution and injected at the bottom with a gas stream (7) of gas to be converted, whereby the process water is recirculated in an external recirculation cycle and optionally the gas is recirculated after passage through the reactor through an external recirculation cycle.

Figure BE1025130B1_D0001
Figure BE1025130B1_D0002

BELGISCH UITVINDINGSOCTROOIBELGIAN INVENTION PATENT

FOD Economie, K.M.O., Middenstand & Energie FPS Economy, K.M.O., Self-employed & Energy Publicatienummer: 1025130 Nummer van indiening: BE2017/5250 Publication number: 1025130 Filing number: BE2017 / 5250 Dienst voor de Intellectuele Eigendom Intellectual Property Office Internationale classificatie: C12P 7/06 C12P 7/40 C12M 1/16 C12M 1/00 Datum van verlening: 14/11/2018 International Classification: C12P 7/06 C12P 7/40 C12M 1/16 C12M 1/00 Date of grant: 14/11/2018

De Minister van Economie,The Minister of Economy,

Gelet op het Verdrag van Parijs van 20 maart 1883 tot Bescherming van de industriële Eigendom;Having regard to the Paris Convention of 20 March 1883 for the Protection of Industrial Property;

Gelet op de wet van 28 maart 1984 op de uitvindingsoctrooien, artikel 22, voor de voor 22 september 2014 ingediende octrooiaanvragen ;Having regard to the Law of March 28, 1984 on inventive patents, Article 22, for patent applications filed before September 22, 2014;

Gelet op Titel 1 Uitvindingsoctrooien van Boek XI van het Wetboek van economisch recht, artikel XI.24, voor de vanaf 22 september 2014 ingediende octrooiaanvragen ;Having regard to Title 1 Invention Patents of Book XI of the Economic Law Code, Article XI.24, for patent applications filed from September 22, 2014;

Gelet op het koninklijk besluit van 2 december 1986 betreffende het aanvragen, verlenen en in stand houden van uitvindingsoctrooien, artikel 28;Having regard to the Royal Decree of 2 December 1986 on the filing, granting and maintenance of inventive patents, Article 28;

Gelet op de aanvraag voor een uitvindingsoctrooi ontvangen door de Dienst voor de Intellectuele Eigendom op datum van 10/04/2017.Having regard to the application for an invention patent received by the Intellectual Property Office on 10/04/2017.

Overwegende dat voor de octrooiaanvragen die binnen het toepassingsgebied van Titel 1, Boek XI, van het Wetboek van economisch recht (hierna WER) vallen, overeenkomstig artikel XI.19, § 4, tweede lid, van het WER, het verleende octrooi beperkt zal zijn tot de octrooiconclusies waarvoor het verslag van nieuwheidsonderzoek werd opgesteld, wanneer de octrooiaanvraag het voorwerp uitmaakt van een verslag van nieuwheidsonderzoek dat een gebrek aan eenheid van uitvinding als bedoeld in paragraaf 1, vermeldt, en wanneer de aanvrager zijn aanvraag niet beperkt en geen afgesplitste aanvraag indient overeenkomstig het verslag van nieuwheidsonderzoek.Whereas for patent applications that fall within the scope of Title 1, Book XI, of the Code of Economic Law (hereinafter WER), in accordance with Article XI.19, § 4, second paragraph, of the WER, the granted patent will be limited. to the patent claims for which the novelty search report was prepared, when the patent application is the subject of a novelty search report indicating a lack of unity of invention as referred to in paragraph 1, and when the applicant does not limit his filing and does not file a divisional application in accordance with the search report.

Besluit:Decision:

Artikel 1. - Er wordt aanArticle 1

ORGANIC WASTE SYSTEMS, verkort O.W.S. naamloze vennootschap, Dok Noord 5, 9000 GENT België;ORGANIC WASTE SYSTEMS, shortened O.W.S. public limited company, Dok Noord 5, 9000 GHENT Belgium;

vertegenwoordigd doorrepresented by

VAN VARENBERG Patrick, Arenbergstraat 13, 2000, ANTWERPEN;VAN VARENBERG Patrick, Arenbergstraat 13, 2000, ANTWERP;

een Belgisch uitvindingsoctrooi met een looptijd van 20 jaar toegekend, onder voorbehoud van betaling van de jaartaksen zoals bedoeld in artikel XI.48, § 1 van het Wetboek van economisch recht, voor: WERKWIJZEa Belgian invention patent with a term of 20 years, subject to payment of the annual fees as referred to in Article XI.48, § 1 of the Code of Economic Law, for: METHOD

VOOR DE PRODUCTIE VAN GASVORMIGE, VLOEIBARE OF OPGELOSTE ORGANISCHEFOR THE PRODUCTION OF GASEOUS, LIQUID OR DISSOLVED ORGANIC

KOOLSTOFVERBINDINGEN VIA GASFERMENTATIE.CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION.

UITVINDER(S):INVENTOR (S):

SMIS Jan, Meersstraat 6, 9820, MERELBEKE;SMIS Jan, Meersstraat 6, 9820, MERELBEKE;

VOORRANG :PRIORITY :

AFSPLITSING :BREAKDOWN:

Afgesplitst van basisaanvraag :Split from basic application:

Indieningsdatum van de basisaanvraag :Filing date of the basic application:

Artikel 2. - Dit octrooi wordt verleend zonder voorafgaand onderzoek naar de octrooieerbaarheid van de uitvinding, zonder garantie van de verdienste van de uitvinding noch van de nauwkeurigheid van de beschrijving ervan en voor risico van de aanvrager(s).Article 2. - This patent is granted without prior investigation into the patentability of the invention, without warranty of the merit of the invention, nor of the accuracy of its description and at the risk of the applicant (s).

Brussel, 14/11/2018,Brussels, 14/11/2018,

Bij bijzondere machtiging:With special authorization:

Werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie.Process for the production of gaseous, liquid or dissolved organic carbon compounds via gas fermentation.

BE2017/5250BE2017 / 5250

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de productie van organische koolstofverbindingen gevormd uit gassen door middel van een biologisch fermentatieproces,This invention relates to a process for the production of organic carbon compounds formed from gases by means of a biological fermentation process,

Meer bepaald heeft de uitvinding betrekking op gasfermentaties of de biologische omzetting van afvalgassen door micro-organismen naar producten met een toegevoegdeMore particularly, the invention relates to gas fermentations or the biological conversion of waste gases by micro-organisms into products with an additive

waarde. Het metabolisme value. It metabolism gas dient hierbij als substraat van de micro-organismen. gas serves as a substrate for the micro-organisms. voor in front of het it Dergelij ke Of such gasfermentaties zijn gas fermentations afhankelij k dependent van from de the overdracht Handover van het gas van of the gas of de gasfase the gas phase naar to de the vloeistoffase, maar deze overdracht liquid phase, but this transfer wordt bemoeilijkt is complicated door through

de beperkte oplosbaarheid van de meeste gassen in water.the limited solubility of most gases in water.

Indien de productie van organische koolstofverbindingen uit een gasmengsel wordt nagestreefd, wordt de overdracht van het gas naar de vloeistof fase meestal bekomen door het uitvoeren van een natte fermentatie, in een reactor (Continuously Stirred Tank Reactor).If the production of organic carbon compounds from a gas mixture is sought, the transfer of the gas to the liquid phase is usually achieved by conducting a wet fermentation, in a reactor (Continuously Stirred Tank Reactor).

In een CSTR-type reactor wordt de gasoverdracht verbeterd door het gas in de vorm van fijne gasbelletjes in de vloeistof te injecteren. Tussenschotten en mechanische menging zorgen eveneens voor verspreiding van de gasbelletjes. De fijne gasbelletjes zorgen voor een grootIn a CSTR type reactor, gas transfer is improved by injecting the gas into the liquid in the form of fine gas bubbles. Partitions and mechanical mixing also disperse the gas bubbles. The fine gas bubbles ensure a large

BE2017/5250 contactoppervlak tussen de gasfase en de vloeistoffase. Het uitvoeren van deze gasfermentaties onder verhoogde druk verbetert eveneens de gasoverdracht. Het proces in eenBE2017 / 5250 contact surface between the gas phase and the liquid phase. Conducting these gas fermentations under elevated pressure also improves gas transfer. The process in one

CSTR-type reactor is erg energie-intensief.CSTR type reactor is very energy intensive.

Gasfermentaties kunnen resulteren in een product in de gasfase of een product in de vloeistof fase. In een CSTRtype reactor is de biomassa volledig gemengd met de producten die in oplossing gevormd worden. Een nadeel van deze CSTR-type reactoren is dan ook dat ze een moeilijke scheiding van de biomassa van de procesvloeistof vereisen om de gevormde producten af te zonderen en op te zuiveren.Gas fermentations can result in a product in the gas phase or a product in the liquid phase. In a CSTR type reactor, the biomass is completely mixed with the products that are formed in solution. A drawback of these CSTR type reactors is therefore that they require a difficult separation of the biomass from the process liquid to separate and purify the formed products.

Een tweede reactortype dat gasoverdracht van de gasfase naar de vloeistoffase toelaat is de TF-reactor of Trickling Filter reactor, ook wel biofilter of trickle bed reactor genoemd. Deze TF-reactoren bevatten een dragermateriaal waarop een biofilm van micro-organismen wordt gevormd. Het type dragermateriaal bepaalt de poriëngrootte in het dragermateriaal-bed. Het dragermateriaal kan synthetisch of biologisch van aard zijn. Het dragermateriaal wordt bevestigd op een structuur waardoor het onderste gedeelte van de reactor vrij is van dragermateriaal.A second reactor type that allows gas transfer from the gas phase to the liquid phase is the TF reactor or Trickling Filter reactor, also known as a biofilter or trickle bed reactor. These TF reactors contain a support material on which a biofilm of micro-organisms is formed. The type of support material determines the pore size in the support material bed. The support material can be synthetic or biological in nature. The support material is attached to a structure whereby the bottom part of the reactor is free of support material.

De bovenkant van het dragermateriaal-bed wordt besproeid met proceswater, een vloeistof die de nodige voedingsstoffen voor de micro-organismen bevat. Het proceswater baant zich door gravitatie een weg naar beneden en druppelt door het dragermateriaal-bed met microorganismen in een biofilm, ook reactorbed genoemd. De biofilm wordt op deze manier vochtig gehouden. Er vormtThe top of the carrier material bed is sprayed with process water, a liquid that contains the necessary nutrients for the micro-organisms. The process water makes its way down through gravity and drips through the carrier material bed with microorganisms into a biofilm, also called reactor bed. The biofilm is kept moist in this way. There forms

BE2017/5250 zich geen ononderbroken waterkolom, waardoor er geen drukopbouw is in de vloeistoffase.BE2017 / 5250 does not have an uninterrupted water column, as a result of which there is no pressure build-up in the liquid phase.

Een gasstroom wordt vanuit de onderkant van de TF-reactor in de inrichting geïnjecteerd. In het reactorbed contacteert het gas het proceswater, de vloeistof die langs het dragermateriaal naar beneden loopt. Omwille van de poriën in het dragermateriaal-bed en het dragermateriaal zelf, is het contactoppervlak tussen de gasfase en de vloeistoffase groot.A gas stream is injected into the device from the bottom of the TF reactor. In the reactor bed, the gas contacts the process water, the liquid that runs down the support material. Because of the pores in the carrier material bed and the carrier material itself, the contact area between the gas phase and the liquid phase is large.

De overdracht van het substraat, zijnde het gas, naar de vloeistoffase kan geregeld worden door de poriëngrootte, de snelheid van de gasstroom, de werkdruk en de afmeting van het bed of het bedvolume te variëren. De contacttijd tussen de gasfase en de vloeistoffase, de werkdruk, de temperatuur en de pH van de vloeistof bepalen de efficiëntie van de overdracht. Het gas kan desgewenst gehercirculeerd worden om de contacttijd van het gas te verlengen.The transfer of the substrate, being the gas, to the liquid phase can be controlled by varying the pore size, the rate of gas flow, the operating pressure and the size of the bed or bed volume. The contact time between the gas phase and the liquid phase, the working pressure, the temperature and the pH of the liquid determine the transfer efficiency. If desired, the gas can be recirculated to extend the contact time of the gas.

Dit type van TF-reactoren of biofilters wordt tot op heden enkel gebruikt voor de verwijdering van ongewenste of hinderlijke componenten uit een gasstroom, en ook voor de biologische productie van gasvormige producten.To date, this type of TF reactors or biofilters has only been used for the removal of unwanted or annoying components from a gas stream, and also for the organic production of gaseous products.

Zo kunnen onder andere vluchtige organische componenten en waterstofsulfide uit een gasstroom verwijderd worden met een TF-reactor en kunnen mengsels van waterstofgas en koolstofdioxide in een TF-reactor omgezet worden naar methaan door methanogene micro-organismen zoals beschreven in de octrooien DE 102013009874A1 en WO 2014187985A1.For example, volatile organic components and hydrogen sulfide can be removed from a gas stream with a TF reactor and mixtures of hydrogen gas and carbon dioxide in a TF reactor can be converted to methane by methanogenic microorganisms as described in patents DE 102013009874A1 and WO 2014187985A1 .

BE2017/5250BE2017 / 5250

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen door omzetting van afvalgassen in een biologisch gasfermentatieproces, waarbij de werkwijze 5 gebruik maakt van een TF-reactor met een open dragerstructuur, waarop micro-organismen kunnen groeien in de vorm van een biofilm.This invention relates to a process for the production of gaseous, liquid or dissolved organic carbon compounds by converting waste gases into a biological gas fermentation process, the method using a TF reactor with an open support structure, on which microorganisms can grow in in the form of a biofilm.

Een voordeel van de open dragerstructuur van de TF-reactor is dat deze toelaat een groot contactoppervlak tussen gas en biofilm te combineren met een biologisch productieproces voor vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen.An advantage of the open support structure of the TF reactor is that it allows a large contact area between gas and biofilm to be combined with a biological production process for liquid or dissolved organic carbon compounds.

De TF-reactor is bij voorkeur een cilindrische reactor, met een thermisch isolerende en drukvaste buitenwand die toelaat de reactor op een temperatuur te bedrijven die verschilt van de omgevingstemperatuur, en waarbij de procestemperatuur in de reactor geschikt kan zijn voor mesofiele (30-40 °C), thermofiele (50-70 °C) of superthermofiele (80-90°C) micro-organismen. De procesdruk in de reactor kan gelijk zijn aan de atmosferische druk, maar kan ook hoger zijn, tot 11 bar.The TF reactor is preferably a cylindrical reactor, with a thermally insulating and flameproof outer wall that allows the reactor to be operated at a temperature different from the ambient temperature, and where the process temperature in the reactor can be suitable for mesophilic (30-40 ° C). C), thermophilic (50-70 ° C) or super-thermophilic (80-90 ° C) microorganisms. The process pressure in the reactor can be equal to atmospheric pressure, but it can also be higher, up to 11 bar.

Een voordeel van een dergelijke thermisch isolerende TFreactor met instelbare temperatuur en druk is dat de reactieomstandigheden kunnen aangepast worden aan het micro-organisme en het biologisch gasfermentatieproces dat beoogd wordt en waarbij het gas dient als substraat voor het metabolisme van het gekozen micro-organisme.An advantage of such a thermally insulating TF reactor with adjustable temperature and pressure is that the reaction conditions can be adapted to the microorganism and the biological gas fermentation process envisaged, and the gas serving as a substrate for the metabolism of the chosen microorganism.

BE2017/5250BE2017 / 5250

De TF-reactor is voorzien van een dragermateriaal-bed dat synthetisch of biologisch van aard is en een groot specifiek oppervlak heeft. Bij stapeling van het dragermateriaal is er voldoende poriënruimte voor een vrije 5 doorgang van het gas en wordt verstopping door aangroei van biomassa vermeden.The TF reactor is provided with a carrier material bed that is synthetic or biological in nature and has a large specific surface area. When the carrier material is stacked, there is sufficient pore space for a free passage of the gas and blockage due to growth of biomass is avoided.

Het dragermateriaal wordt onderaan de reactor door een structuur tegengehouden, waardoor het onderste gedeelte van 10 de TF-reactor vrij is van dragermateriaal.The support material is retained by a structure at the bottom of the reactor, so that the lower part of the TF reactor is free of support material.

Indien gewenst is de TF-reactor uitgerust met lichtbronnen waardoor het dragermateriaal en de erop levende biofilm door kunstmatige verlichting met licht van een specifieke 15 golflengte of frequentie beschenen kan worden.If desired, the TF reactor is equipped with light sources through which the support material and the biofilm living thereon can be illuminated by artificial illumination with light of a specific wavelength or frequency.

Een voordeel van een dergelijke verlichting is dat het gas foto-katalytisch omgezet kan worden met de hulp van microorganismen .An advantage of such lighting is that the gas can be photo-catalytically converted with the help of microorganisms.

Een nutriëntenoplossing specifiek samengesteld voor de gekozen fermenterende micro-organismen, ook proceswater genoemd, wordt gelijkmatig bovenop het dragermateriaal-bed gesproeid, al dan niet aangevuld met micro-organismen voor 25 bijkomende inoculatie.A nutrient solution formulated specifically for the selected fermenting microorganisms, also referred to as process water, is sprayed evenly on top of the carrier material bed, optionally supplemented with microorganisms for additional inoculation.

De nutriëntenoplossing kan synthetisch samengesteld worden of ze kan bestaan uit percolatiewater dat op basis van organisch afval wordt gemaakt, of kan afkomstig zijn van 30 afvalstromen zoals afvalwater of andere opgeloste afvalstoffen.The nutrient solution can be synthetically formulated, or it can consist of percolation water made from organic waste, or it can come from waste streams such as wastewater or other dissolved wastes.

BE2017/5250BE2017 / 5250

De pH van het proceswater wordt aangepast naargelang de optimale pH voor de gebruikte biologische cultuur van micro-organismen. Ook andere parameters zoals de optimale procestemperatuur kunnen via een aangepaste temperatuur van het proceswater bijgestuurd worden.The pH of the process water is adjusted according to the optimal pH for the biological culture of micro-organisms used. Other parameters such as the optimal process temperature can also be adjusted via an adjusted temperature of the process water.

Het afvalgas dat door de micro-organismen wordt omgezet naar vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen wordt bij voorkeur, in tegenstroom onderaan in de reactor ingeblazen. De verblijftijd van het gas in het dragermateriaal-bed geïnoculeerd met micro-organismen, ook reactorbed genoemd, bepaalt de contacttijd tussen de gasfase en de vloeistoffase. Samen met de operationele druk bepaalt deze contacttijd de overdrachtsefficiëntie van het gas naar de vloeistof.The waste gas which is converted by the microorganisms into liquid or dissolved organic carbon compounds is preferably blown into the bottom of the reactor in counterflow. The residence time of the gas in the carrier material bed inoculated with microorganisms, also called reactor bed, determines the contact time between the gas phase and the liquid phase. Together with the operating pressure, this contact time determines the transfer efficiency of the gas to the liquid.

Om de verblijftijd van het gas in de reactor te verhogen, kan het gas gehercirculeerd worden door middel van een gashercirculatiekringloop. Ook de procestemperatuur kan via de temperatuur van het gehercirculeerd gas bijgestuurd worden.To increase the residence time of the gas in the reactor, the gas can be recirculated by means of a gas recirculation cycle. The process temperature can also be adjusted via the temperature of the recirculated gas.

Het afvalgas dat als substraat fungeert, kan verschillen in samenstelling, maar bevat minstens CO, COs of CH4 als koolstofbron voor de micro-organismen die een biofilm vormen op het dragermateriaal. Zonder beperkend karakter kunnen volgende bronnen van dit gas genoemd worden: biogas, gassen ontstaan uit pyrolyse van biomassa of gemengd afval, uitlaatgassen van de staalproductie, de cementproductie of de energieproductie, uitlaatgassen van bio-ethanolproductie of andere fermentâtieprocessen en dergelijke meer.The waste gas that functions as a substrate can differ in composition, but contains at least CO, COs or CH 4 as a carbon source for the micro-organisms that form a biofilm on the carrier material. Without limiting nature, the following sources of this gas can be mentioned: biogas, gases arising from pyrolysis of biomass or mixed waste, exhaust gases from steel production, cement production or energy production, exhaust gases from bio-ethanol production or other fermentation processes and the like.

'77

BE2017/5250BE2017 / 5250

Indien het bijdoseren van waterstofgas nodig blijkt, kan dit door middel van elektrolyse van water worden aangemaakt. Toxische componenten dienen vooraf uit het afvalgas verwijderd te worden, zoals zuurstof in het geval een anaëroob fermentâtieproces plaatsvindt in de reactor.If the addition of hydrogen gas proves necessary, it can be produced by electrolysis of water. Toxic components must be removed from the waste gas beforehand, such as oxygen in case an anaerobic fermentation process takes place in the reactor.

Deze uitvinding maakt gebruik van een mengcultuur van micro-organismen, die eventueel vooraf aangerijkt kan zijn uit een natuurlijke bron. Deze micro-organismen kunnen het gas als substraat gebruiken en als koolstofbron voor hun groei aanwenden.This invention utilizes a mixed culture of microorganisms, which may be pre-enriched from a natural source. These microorganisms can use the gas as a substrate and use it as a carbon source for their growth.

De werkwijze voor de biologische productie van vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie volgens de uitvinding omvat volgende stappen :The process for the organic production of liquid or dissolved organic carbon compounds via gas fermentation according to the invention comprises the following steps:

- het inoculeren van het oppervlak van een dragermateriaal in een TF-reactor met de gewenste micro-organismen vóór aanvang van de reactorwerking;inoculating the surface of a support material in a TF reactor with the desired microorganisms before the start of the reactor operation;

- het op de gewenste temperatuur en druk brengen van de TFreactor ;- bringing the TF reactor to the desired temperature and pressure;

- het op de gewenste temperatuur en pH brengen van het proceswater, zijnde een nutriëntenoplossing specifiek samengesteld voor de gebruikte fermenterende microorganismen ;- bringing the process water to the desired temperature and pH, being a nutrient solution specifically formulated for the fermenting microorganisms used;

het gelijkmatig sproeien van het proceswater bovenop deevenly spraying the process water on top of the

BE2017/5250 bovenkant van het geïnoculeerde dragermateriaal-bed ;BE2017 / 5250 top of the inoculated carrier material bed;

- het injecteren in de onderkant van de TF-reactor van een gasstroom afvalgas of een om te zetten gas in de reactor bij de gewenste druk en temperatuur;- injecting into the bottom of the TF reactor a gas flow of waste gas or a gas to be converted into the reactor at the desired pressure and temperature;

- het hercirculeren van het proceswater dat in het onderste gedeelte van de reactor wordt opgevangen via een externe hercirculâtiekringloop ;- recirculating the process water that is collected in the lower part of the reactor via an external recirculation cycle;

het benutten van de hercirculatiekringloop voor het afscheiden van de gevormde vloeibare of oplosbare organische koolstofverbindingen zoals ethanol, korte- en middellangeketen carbonzuren of nog andere door de microorganismen gevormde koolstofverbindingen door middel van een gepaste scheidingstechniek;utilizing the recirculation cycle to separate the formed liquid or soluble organic carbon compounds such as ethanol, short and medium chain carboxylic acids or still other carbon compounds formed by the microorganisms by an appropriate separation technique;

het benutten utilize it van from de the hercirculatiekringloop recirculation cycle voor in front of het it continu meten measure continuously van from de the temperatuur en de pH temperature and pH van from het it proceswater, en process water, and het it zo so nodig bij sturen ervan needed when sending it door through het it

verwarmen en toevoegen van een zuur of base;heating and adding an acid or base;

- het toevoegen via de hercirculatiekringloop van meer water en nutriënten aan het proceswater om te compenseren voor verdamping en consumptie;- adding more water and nutrients to the process water via the recirculation cycle to compensate for evaporation and consumption;

het toevoegen via de hercirculatiekringloop van meer micro-organismen indien meer inoculatie nodig is;adding more microorganisms via the recirculation cycle if more inoculation is required;

- het optioneel hercirculeren van het gas na doorgang door de reactor via een externe hercirculatie-kringloop voor- optional recirculation of the gas after passage through the reactor via an external recirculation cycle before

- het optioneel meten van de samenstelling van het te- optionally measuring the composition of the te

BE2017/5250 gas;BE2017 / 5250 gas;

hercirculeren gas en zo nodig het bijsturen van de samenstelling ervan door een aanpassing van de gastoevoer;recirculating gas and, if necessary, adjusting its composition by adjusting the gas supply;

- het nemen van stalen van het dragermateriaal al dan niet voorzien van biofilm, via staalnamepoorten die op regelmatige afstand van elkaar, in de buitenwand van de reactor voorzien zijn, om de dikte en samenstelling van de biofilm op elke hoogte te bepalen;- taking samples of the carrier material, whether or not provided with biofilm, via sampling ports that are regularly spaced in the outer wall of the reactor, in order to determine the thickness and composition of the biofilm at any height;

het desnoods verwijderen van dragermateriaal begroeid met biomassa via een extractiesysteem onderaan de TF-reactor of het bijvoegen van nieuw al dan niet geïnoculeerd dragermateriaal bovenaan de TF-reactor;if necessary removing carrier material overgrown with biomass via an extraction system at the bottom of the TF reactor or adding new, inoculated or inoculated carrier material at the top of the TF reactor;

- het verder opzuiveren van de door de micro-organismen gevormde verbindingen in het proceswater dat zich verzamelt in het onderste gedeelte van de TF-reactor dat vrij is van materiaal, door een gepaste scheidingstechniek zoals een membraanscheiding, solventextractie, centrifugatie of distillatie of nog een andere gepaste scheidingstechniek.- further purifying the compounds formed by the microorganisms in the process water that collects in the lower part of the TF reactor which is free of material, by an appropriate separation technique such as membrane separation, solvent extraction, centrifugation or distillation or another other appropriate separation technique.

- optioneel het opzuiveren in een bijkomende zuiveringsstap tot een bruikbaar zuiver eindproduct.- optional purification in an additional purification step to a usable pure end product.

Het is hierbij niet nodig bij aanvang de volledige oppervlakte van het dragermateriaal te inoculeren. Een groter aandeel geïnoculeerd dragermateriaal zal de opstart van de reactor echter wel versnellen.It is not necessary to inoculate the entire surface of the carrier material at the start. However, a larger proportion of inoculated carrier material will accelerate the start-up of the reactor.

«1«1

BE2017/5250BE2017 / 5250

De micro-organismen in de biofilm zetten het aanwezige koolstof in het gas om naar gasvormige producten of organische koolstofverbindingen die vloeibaar of oplosbaar zijn in het proceswater. Deze opgeloste organische koolstofverbindingen zijn bijvoorbeeld ethanol of korte- en middellangeketen carbonzuren, waarbij deze opsomming niet beperkend is.The micro-organisms in the biofilm convert the carbon present in the gas into gaseous products or organic carbon compounds that are liquid or soluble in the process water. These dissolved organic carbon compounds are, for example, ethanol or short- and medium-chain carboxylic acids, which list is not limiting.

Het proceswater dat onderaan de reactor wordt opgevangen in het onderste gedeelte van de reactor, is slechts licht vervuild met biomassa uit de biofilm. Dat lage gehalte aan zwevende stof laat toe het proceswater te hercirculeren en maakt dat een moeilijke scheidingsstap tussen biomassa en proceswater in dit stadium vermeden wordt.The process water collected at the bottom of the reactor in the bottom part of the reactor is only slightly contaminated with biomass from the biofilm. This low suspended matter content allows the process water to recirculate and avoids a difficult separation step between biomass and process water at this stage.

Het proceswater wordt buiten de reactor gehercirculeerd via een externe hercirculatiekringloop. In deze hercirculatiekringloop kunnen verschillende processtappen plaatsvinden:The process water is recirculated outside the reactor via an external recirculation cycle. Several process steps can take place in this recirculation cycle:

- de scheiding van - the separation of het it gevormde shaped product product uit from het it proceswater ; process water; 25 25 het monitoren van proceswater; monitoring process water; de the temperatuur temperature en pH and pH van from het it - het opwarmen van reactortemperatuur ; - heating up the reactor temperature; het it proceswater process water tot de till the gewenste desired 30 30 het toevoegen van the addition of extra additional water en water and nutriënten nutrients aan On de the

procesvloeistof indien deze door respectievelijk verdampingprocess liquid if it is respectively evaporated

BE2017/5250 en consumptie door de micro-organismen in onvoldoende mate aanwezig zijn;BE2017 / 5250 and consumption by the micro-organisms are insufficiently present;

het toevoegen van extra micro-organismen aan de procesvloeistof om additionele inoculatie van het dragermateriaal te bekomen;adding additional microorganisms to the process liquid to obtain additional inoculation of the support material;

- het corrigeren van de pH van het proceswater door middel van bijdosering van een zuur of base;- correcting the pH of the process water by adding an acid or base;

- het optioneel toevoegen van andere hulpstoffen via de proceswaterstroom.- the optional addition of other auxiliary substances via the process water flow.

De afscheiding van het gevormde product kan, afhankelijk van de eigenschappen van het product en zijn concentratie, plaatsvinden door middel van membranen, solventextractie, distillatie, centrifugatie of nog andere scheidingstechnieken.Depending on the properties of the product and its concentration, the formed product can be separated off by means of membranes, solvent extraction, distillation, centrifugation or other separation techniques.

liet overtollige proceswater wordt opgevangen.excess process water is collected.

Dat overtollige proceswater, of het afgescheiden product, kan, indien gewenst, dienen als proceswater voor een secundaire reactor. Deze secundaire reactor kan een andere populatie micro-organismen bevatten voor het verder omzetten van het product uit de eerste reactor naar hoogwaardigere andere producten. Het opereren van verschillende reactoren in serie is dus mogelijk, waarbij niet elke reactor van een opzuiveringsmodule moet voorzien zijn.That excess process water, or the separated product, can, if desired, serve as process water for a secondary reactor. This secondary reactor may contain a different population of microorganisms to further convert the product from the first reactor to higher quality other products. It is therefore possible to operate several reactors in series, whereby not every reactor must be equipped with a purification module.

Zo kan het overtollige proceswater als dusdanig naar een volgende reactor in serie worden gestuurd en pas na een volgende reactor het product worden opgezuiverd.For example, the excess process water can be sent as such to the next reactor in series and the product can only be purified after the next reactor.

BE2017/5250BE2017 / 5250

De hoeveelheid overtollig proceswater en daardoor ook de verblijftijd van het proceswater in de reactor, wordt gestuurd door het toevoegen van vers proceswater.The amount of excess process water, and therefore also the residence time of the process water in the reactor, is controlled by adding fresh process water.

Het doorgestroomde gas kan, indien gewenst, gehercirculeerd worden na doorgang door de reactor via een externe gashercirculatiekringloop. In deze externe gashercirculatiekringloop kunnen volgende processtappen gebeuren :The flow-through gas can, if desired, be recirculated after passage through the reactor via an external gas recirculation cycle. The following process steps can be performed in this external gas recirculation cycle:

- het meten van de druk, temperatuur en samenstelling van het gas na doorgang door de reactor;measuring the pressure, temperature and composition of the gas after passage through the reactor;

het zuiveren van gas met voldoende gasvormig reactieproduct en het afscheiden van het reactieproduct;purifying gas with sufficient gaseous reaction product and separating the reaction product;

- het op de gewenste druk, temperatuur en samenstelling brengen van gas met onvoldoende of geen gasvormig reactieproduct voor herinvoer in het reactorvat;- bringing gas to the desired pressure, temperature and composition with insufficient or no gaseous reaction product for reintroduction into the reactor vessel;

- het herinvoeren van het op samenstelling gebrachte gas in de reactor.- reintroducing the formulated gas into the reactor.

De meting van de samenstelling van het gas na doorgang van de reactor kan via een feedbacklus een aanpassing van de gastoevoer aansturen.The measurement of the gas composition after passage through the reactor can control an adjustment of the gas supply via a feedback loop.

Voor zuivering kan het gas naar een module voor gaszuivering gestuurd worden. Deze zuivering kan onder andere inhouden dat waterdamp uit het gas verwijderd moet worden, of dat een gevormd gasvormig reactieproductFor purification, the gas can be sent to a gas purification module. This purification may include the removal of water vapor from the gas, or the formation of a gaseous reaction product

BE2017/5250 afgescheiden moet worden.BE2017 / 5250 must be separated.

Gas met onvoldoende reactieproduct, of gas waaruit onvoldoende koolstofbron (CO,CO2,CH4) werd verwijderd kan ook gehercirculeerd worden, waarbij de kwaliteit van dit gehercirculeerde gas gecontroleerd wordt door een module voor kwaliteitscontrole die de samenstelling van het toegevoerde gehercirculeerde gas aanpast op basis van de gemeten samenstelling.Gas with insufficient reaction product, or gas from which insufficient carbon source (CO, CO 2 , CH4) has been removed can also be recirculated, with the quality of this recirculated gas being controlled by a quality control module that adjusts the composition of the supplied recirculated gas based on of the measured composition.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeursdragende uitvoeringsvorm van een werkwij ze voor het produceren van organische gasvormige, vloeibare of oplosbare koolstofverbindingen uit afvalgassen, door middel van een biologisch gasfermentatieproces in een verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin:With the insight to better demonstrate the features of the invention, hereinafter, by way of example without limitation, is a preferred embodiment of a process for producing organic gaseous, liquid or soluble carbon compounds from waste gases by means of a biological gas fermentation process in reference to the accompanying drawing, in which:

figuur 1 schematisch een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze voor gas fermentâtie volgens de uitvinding weergeeft.Figure 1 schematically represents an apparatus for carrying out the gas fermentation process according to the invention.

In figuur 1 is schematisch een inrichting 1 weergegeven voor de productie van vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via biologische gasfermentatie. De inrichting omvat een verticaal opgesteld cilindrisch reactorvat 2, voorzien van een dragermateriaal 3 voor micro-organismen, dat gedragen wordt door een structuur 4 met een extractiesysteem, waardoor het onderste gedeelte 5Figure 1 schematically shows an apparatus 1 for the production of liquid or dissolved organic carbon compounds via biological gas fermentation. The device comprises a vertically arranged cylindrical reactor vessel 2, provided with a support material 3 for micro-organisms, which is supported by a structure 4 with an extraction system, whereby the bottom part 5

BE2017/5250 van het cilindrisch reactorvat 2 vrij is van dragermateriaal 3.BE2017 / 5250 of the cylindrical reactor vessel 2 is free from support material 3.

Tussen het dragermateriaal 3 is er voldoende poriënruimte 6 voor een vrije doorgang van het gas Ί dat via een gastoevoer 8 onderaan in het reactorvat 2 wordt aangevoerd, en vervolgens opwaart van dragermateriaal 3 van micro-organismen, afgevoerd via een ga s stroomt doorhe dat voorzien is en bovenaan het safvoer 11.Between the support material 3 there is sufficient pore space 6 for a free passage of the gas Ί which is supplied via a gas supply 8 at the bottom of the reactor vessel 2, and subsequently upwards of the support material 3 of microorganisms, discharged through a gas flowing through that provided and at the top of the saf food 11.

en een reactorbed 9 van een biofilm 10 reactorvat 2 wordtand a reactor bed 9 of a biofilm 10 becomes reactor vessel 2

De gasafvoer 11 is verbonden met een externe hercirculâtiekringloop voor gas aangedreven door een her circulatiepomp 13 die het gas door een module voor kwaliteitscontrole indien nodig op de gewenste temperatuur en samenstelling brengt voor her invoer in het reactorvat via toevoerleiding en de gasinvoer 8.The gas discharge 11 is connected to an external gas recirculation cycle driven by a recirculation pump 13 which, if necessary, adjusts the gas to a desired temperature and composition through a quality control module for re-introduction into the reactor vessel through supply line and gas inlet 8.

Indien het gas dat uit de gasafvoer 11 bovenaan het reactorvat stroomt voldoende rijk is aan gewenste react ieproducten, zal het door de module voor kwaliteitscontrole 14 niet gehercirculeerd worden, maar doorgevoerd worden naar een module voor gaszuivering 16, waarna het gezuiverde gas klaar is voor toepassing 17a. De gascomponenten die niet voor hergebruik geschikt zijn, worden in een parallelle hercirculatielus 17b terug naar de gasinvoer 8 gestuurd.If the gas flowing from the gas outlet 11 at the top of the reactor vessel is sufficiently rich in desired reaction products, it will not be recirculated through the quality control module 14, but will be passed through to a gas purification module 16, after which the purified gas is ready for use 17a. The gas components not suitable for reuse are sent back to the gas inlet 8 in a parallel recirculation loop 17b.

Via een toevoer 18 en een sproei-installatie 19 bovenaan in het reactorvat 2 wordt het reactorbed 9 van dragermateriaalThe reactor bed 9 becomes carrier material via a supply 18 and a spraying installation 19 at the top of the reactor vessel 2

BE2017/5250 .L D dat voorzien is van een biofilm 10, besproeid met proceswater 20, zijnde een nutriëntenoplossing specifiek samengesteld voor de gebruikte fermentatieve microorganismen. Het proceswater 20 druppelt doorheen het reactorbed 9 en wordt onderaan in het reactorvat 2 opgevangen waarna het via een afvoer 21 terecht komt in een module voor product zuivering 22, die bij een voldoend hoog gehalte aan gewenste reactieproducten, het deels gezuiverde product zal doorsturen naar een module voor productaanrijking 23 van het gewenste eindproduct, waarna het eindproduct kan toegepast worden.BE2017 / 5250 .L D provided with a biofilm 10, sprayed with process water 20, being a nutrient solution specifically formulated for the fermentative microorganisms used. The process water 20 drips through the reactor bed 9 and is collected at the bottom of the reactor vessel 2, after which it ends up via a discharge 21 in a module for product purification 22, which, at a sufficiently high content of desired reaction products, will pass on the partly purified product to a module for product enrichment 23 of the desired end product, after which the end product can be applied.

Indien het gehalte aan gewenste reactieproducten onvoldoende is, zal de module voor productzuivering 22, het proceswater 20 doorvoeren naar de externe hercirculatiekringloop 24 van het proceswater 20, die het proceswater 20 achtereenvolgens door een module voor temperatuurscontrole 25 en een module voor pH-controle 26 voert, vooraleer het proceswater 20 via invoer 18 weer toe te voeren aan de sproei-installatie 19 bovenaan het reactorvat 2.If the content of desired reaction products is insufficient, the product purification module 22 will pass the process water 20 to the external recirculation cycle 24 of the process water 20, which passes the process water 20 successively through a temperature control module 25 and a pH control module 26 before feeding the process water 20 via inlet 18 back to the spraying installation 19 at the top of the reactor vessel 2.

De module voor temperatuurscontrole 25 is voorzien van een warmtewisselaar 27 waarmee het proceswater 20 op de gewenste temperatuur kan gebracht worden. De module voor pH-controle 26 is voorzien van een toevoer van zuur 28 en een toevoer van base 29 om het proceswater 20 op de gewenste pH te brengen.The temperature control module 25 is provided with a heat exchanger 27 with which the process water 20 can be brought to the desired temperature. The pH control module 26 is provided with a supply of acid 28 and a supply of base 29 to bring the process water 20 to the desired pH.

Het reactorvat 2 is voorzien van een extractiesysteem 30, waarmee dragermateriaal 3 begroeid met biomassa in de biofilm 10 uit het reactorvat 2 verwijderd kan worden enThe reactor vessel 2 is provided with an extraction system 30, with which support material 3 overgrown with biomass in the biofilm 10 can be removed from the reactor vessel 2 and

BE2017/5250 waarmee nieuw dragermateriaal 3 al dan niet geïnoculeerd met micro-organismen kan ingebracht worden.BE2017 / 5250 with which new carrier material 3 can be introduced, whether or not inoculated with micro-organisms.

Het reactorvat 2 is ook voorzien van staalnamepoorten 31 en/of meetpunten die in de buitenwand van het reactorvat 2 zijn aangebracht op regelmatige afstand van elkaar, die toelaten de dikte en samenstelling van de biofilm 10 op het dragermateriaal 3 op meerdere hoogten van het reactorvat 2 te bepalen.The reactor vessel 2 is also provided with sampling ports 31 and / or measuring points which are arranged in the outer wall of the reactor vessel 2 at regular intervals, allowing the thickness and composition of the biofilm 10 on the support material 3 at several heights of the reactor vessel 2 to decide.

Verder is de structuur 4 voorzien van lichtbronnen 32, voor kunstmatige verlichting van het dragermateriaal 3 met biofilm 10 met een specifieke lichtgolflengte voor fotokatalytische omzetting van het gas 7.Furthermore, the structure 4 is provided with light sources 32, for artificial illumination of the support material 3 with biofilm 10 with a specific light wavelength for photocatalytic conversion of the gas 7.

De werking van de inrichting 1 voor de productie van organische koolstofverbindingen door gasfermentatie kan als volgt worden toegelicht.The operation of the apparatus 1 for the production of organic carbon compounds by gas fermentation can be explained as follows.

Voor het produceren van gasfermentatieproducten volgens de uitvinding wordt afvalgas 7 onderaan het reactorvat 2 via toevoer 8 geïnjecteerd. Het gas stijgt op in het reactorvat 2, doorheen het reactorbed 9 van dragermateriaal 3 dat voorzien is van een biofilm 10.To produce gas fermentation products according to the invention, waste gas 7 is injected at the bottom of the reactor vessel 2 via inlet 8. The gas rises in the reactor vessel 2, through the reactor bed 9 of support material 3 which is provided with a biofilm 10.

Indien het afvalgas te veel toxische componenten bevat worden deze voorafgaand aan de introductie in de reactor verwijderd uit het gas. De gasdruk in het reactorvat 2 kan indien gewenst op een druk hoger dan de atmosferische druk gebracht worden.If the waste gas contains too many toxic components, these are removed from the gas prior to introduction into the reactor. The gas pressure in the reactor vessel 2 can, if desired, be brought to a pressure higher than atmospheric pressure.

BE2017/5250BE2017 / 5250

Het reactorbed 9 wordt onderaan tegengehouden door een structuur 4 in het reactorvat 2, en wordt bovenaan uniform bevochtigd met proceswater 20 dat via de sproei-installatie 19 bovenop het reactorbed wordt gesproeid.The reactor bed 9 is retained at the bottom by a structure 4 in the reactor vessel 2, and is uniformly wetted at the top with process water 20 which is sprayed on top of the reactor bed via the spraying installation 19.

De structuur 4 bevat onderaan een extractiesysteem waardoor het gedragen dragermateriaal uit de reactor 2 kan geëxtraheerd worden en bevat bovenaan een verdeelsysteem om nieuw dragermateriaal 3 in te voeren.The structure 4 contains an extraction system at the bottom through which the supported support material can be extracted from the reactor 2 and at the top contains a distribution system for introducing new support material 3.

Op het dragermateriaal 3 bevindt zich een biofilm 10 die bestaat uit een mengcultuur van micro-organismen die het opstijgende afvalgas 7 als substraat en koolstofbron gebruiken en het neerdruppelende proceswater 20 gebruiken 15 als bron van nutriënten voor de biologische productie van koolstofhoudende vloeibare of oplosbare producten en biomassa door gasfermentatie.On the support material 3 there is a biofilm 10 which consists of a mixed culture of micro-organisms that use the ascending waste gas 7 as a substrate and carbon source and use the dripping process water 20 as a source of nutrients for the organic production of carbon-containing liquid or soluble products and biomass by gas fermentation.

De dikte van de biomassa wordt gemeten door het 20 dragermateriaal te bemonsteren via staalnamepoorten 31 op meerdere hoogten van het reactorvat 2. Onderaan het reactorbed 9 kan via een extractiesysteem 30 dragermateriaal 3 begroeid met biomassa verwijderd worden, terwijl bovenaan het reactorbed kan bijgevuld worden met 25 nieuw draagmateriaal 3, al dan niet geïnoculeerd met microorganismen .The thickness of the biomass is measured by sampling the carrier material via sampling ports 31 at several heights of the reactor vessel 2. At the bottom of the reactor bed 9, support material 3, overgrown with biomass, can be removed via an extraction system, while at the top the reactor bed can be replenished with 25 new carrier material 3, whether or not inoculated with micro-organisms.

Het gas 7 dat door het reactorbed 9 is gestroomd, kan opgezuiverd worden in een module voor gaszuivering 16. Deze 30 zuivering kan onder andere inhouden dat waterdamp uit het gas verwijderd moet worden, of dat een gevormd gasvormigThe gas 7 which has flowed through the reactor bed 9 can be purified in a gas purification module 16. This purification may include, inter alia, the removal of water vapor from the gas, or the formation of a gaseous gas

BE2017/5250 reactieproduct afgescheiden moet worden.BE2017 / 5250 reaction product must be separated.

Gas met onvoldoende beoogd reactieproduct of gas waarvan het substraat (CO2, CO, CHk) onvoldoende verbruikt is, kan ook gehercirculeerd worden waarbij de kwaliteit van dit gehercirculeerde gas gecontroleerd wordt door een module voor kwaliteitscontrole 14 die de samenstelling van het toegevoerde her-gecirculeerde gas aanpast op basis van de gemeten samenstelling.Gas with insufficiently intended reaction product or gas whose substrate (CO2, CO, CHk) has been insufficiently consumed can also be recirculated, whereby the quality of this recirculated gas is controlled by a quality control module 14 that determines the composition of the supplied recirculated gas adjust based on the measured composition.

De gevormde vloeibare of oplosbare koolstofhoudende producten komen in het proceswater 20 terecht. Het proceswater 20 bevat een lage hoeveelheid zwevende stof en biomassa omdat de biomassa efficiënt op het dragermateriaal wordt vastgehouden in de vorm van een biofilm 10.The liquid or soluble carbonaceous products formed end up in the process water 20. The process water 20 contains a low amount of suspended matter and biomass because the biomass is efficiently retained on the support material in the form of a biofilm 10.

Het proceswater 20 wordt via de afvoer 21 naar de module voor product zuivering 22 gevoerd, die bij een voldoend hoog gehalte aan gewenste reactieproducten, het proceswater 20' zal doorsturen naar een module voor aanrij king 23 van het gewenste eindproduct, waarna het eindproduct voor toepassing beschikbaar is.The process water 20 is fed via the outlet 21 to the module for product purification 22, which, at a sufficiently high content of desired reaction products, will forward the process water 20 'to a module for contact 23 of the desired end product, after which the end product for application is available.

De module voor aanrij king 23 van het eindproduct maakt gebruik van een geschikte afscheidingstechniek, zoals bijvoorbeeld membraanscheiding, solventextractie of destillatie, en resulteert in een product, dat indien nodig nog verder opgezuiverd kan worden tot de gewenste kwaliteit. Deze additionele zuiveringsstap kan ook een verdere biologische omzetting in een tweede bioreactor behelzen.The final product contact module 23 uses a suitable separation technique, such as, for example, membrane separation, solvent extraction or distillation, and results in a product that can be further purified to the desired quality if necessary. This additional purification step may also involve a further biological conversion into a second bioreactor.

BE2017/5250BE2017 / 5250

Alternatief kan het proceswater 20 zonder voorafgaande aanrij king van het eindproduct rechtstreeks naar een in serie geplaatste bioreactor gestuurd worden waarin dan een biologische omzetting van het proceswater 20 tot een gewenst eindproduct gebeurt.Alternatively, the process water 20 can be sent directly to a series-placed bioreactor without prior contact with the end product, in which a biological conversion of the process water 20 to a desired end product then takes place.

De module voor productzuivering 22 zal eindproduct verwijderen uit het proceswater 20 tot de minimumconcentratie die met de gekozen opzuiveringstechniek kan bekomen worden, bereikt is, waarna het proceswater 20 doorgestuurd wordt naar de externe hercirculatiekringloop 24 die het proceswater 20 achtereenvolgens door een module voor temperatuurs-controle 25 en een module voor pH-controle 26 voert.The product purification module 22 will remove finished product from the process water 20 until the minimum concentration that can be achieved with the chosen purification technique is reached, after which the process water 20 is sent to the external recirculation cycle 24 which successively processes the water 20 through a temperature control module 25 and a module for pH control 26.

In de module voor temperatuurscontrole wordt de temperatuur van het proceswater 20 met behulp van een warmtewisselaar 27 op de gewenste procestemperatuur gebracht. In de module voor pH-controle wordt het proceswater op de gewenste pH voor toevoer aan het reactorvat 2 gebracht, door het toevoegen van een zuur 28 of een base 29. Tevens worden eventueel nutriënten voor de micro-organismen toegevoegd, of wordt vers water bijgevoegd, indien er teveel water door verdamping verloren werd. Het proceswater 20 kan nu opnieuw ingevoerd worden via de invoer 18 naar de sproeiinstallatie 19 voor hercirculatie.In the temperature control module, the temperature of the process water 20 is brought to the desired process temperature by means of a heat exchanger 27. In the pH control module, the process water is brought to the desired pH for supply to the reactor vessel 2, by adding an acid 28 or a base 29. Also, nutrients for the micro-organisms are added, or fresh water is added if too much water was lost through evaporation. The process water 20 can now be re-introduced via the inlet 18 to the sprinkler 19 for recirculation.

Indien de module voor productzuivering 22 een overschot aan proceswater detecteert, wordt het teveel als afvalwater afgevoerd.If the product purification module 22 detects a surplus of process water, the excess is discharged as waste water.

De poriëngrootte in het reactorbed 9 kan afnemen door deThe pore size in the reactor bed 9 can decrease due to the

BE2017/5250 proliferatie van de biofilm 10, waardoor een deel van de het dragermateriaal 3 met biomassa via een extractiesysteem 30 verwijderd dient te worden. Deze verwijdering kan ook nodig zijn om de verblijftijd van de biomassa in het reactorvat 2 te sturen of om de biomassa te oogsten.BE2017 / 5250 proliferation of the biofilm 10, whereby a part of the carrier material 3 with biomass has to be removed via an extraction system 30. This removal may also be necessary to control the residence time of the biomass in the reactor vessel 2 or to harvest the biomass.

Hierna wordt nieuw, al dan niet vooraf geïnoculeerd, dragermateriaal bovenop het reactorbed 9 toegevoegd.New carrier material, whether or not pre-inoculated, is then added on top of the reactor bed 9.

De aanwezige lichtbronnen 32 in het reactorvat 2 belichten de biofilm 10 op het dragermateriaal 3 met een specifieke golflengte of frequentie, in het geval dat het afvalgas 7 middels biologische, foto-katalytische omzettingen omgevormd moet worden.The light sources 32 present in the reactor vessel 2 illuminate the biofilm 10 on the support material 3 with a specific wavelength or frequency, in case the waste gas 7 has to be converted by biological photo-catalytic conversions.

Het afvalgas 7, dat door de micro-organismen wordt omgezet naar organische koolstofverbindingen wordt bij voorkeur in tegenstroom onderaan in de reactor geblazen. De verblijftijd van het gas in het reactorbed 9 bepaalt de contacttijd tussen de gasfase en de vloeistoffase. Samen met de operationele druk bepaalt dit de overdrachtsefficiëntie van het gas. Indien gewenst kan, om de verblijftijd van het gas in de reactor te verhogen, het gas gehercirculeerd worden via de externe hercirculatiekringloop 12.The waste gas 7, which is converted by the microorganisms into organic carbon compounds, is preferably blown in the bottom of the reactor in counterflow. The residence time of the gas in the reactor bed 9 determines the contact time between the gas phase and the liquid phase. Together with the operational pressure, this determines the transfer efficiency of the gas. If desired, to increase the residence time of the gas in the reactor, the gas can be recirculated through the external recirculation cycle 12.

Het afvalgas The waste gas 7 7 of procesgas kan or process gas verschillen differences in in samenstelling, composition, maar but bevat minstens CO, contains at least CO, C02 C0 2 of or CH4 CH4 als as koolstofbron voor de carbon source for the micro-organismen. Bronnen micro organisms. Sources van from dit this gas gas kunnen, onder can, under andere, Others, , zonder andere bronnen , without other sources uit from te to sluiten, Close,

zijn: biogas, gassen bekomen door het pyrolyseren van biomassa, gassen bekomen door het pyrolyseren van gemengdare: biogas, gases obtained by pyrolysing biomass, gases obtained by pyrolysing mixed

BE2017/5250 afval, uitlaatgassen van de staalproductie, uitlaatgassen van energieproductiefaciliteiten, uitlaatgassen van bioethanolproductie of andere fermentâtieprocessen, uitlaatgassen van de cementindustrie.BE2017 / 5250 waste, exhaust from steel production, exhaust from energy production facilities, exhaust from bioethanol production or other fermentation processes, exhaust from the cement industry.

Indien het doseren van waterstofgas nodig blijkt, kan dit door middel van elektrolyse van water worden aangemaakt.If the dosing of hydrogen gas proves necessary, this can be produced by electrolysis of water.

Toxische componenten dienen tot beneden de toxiciteitsgrens voor de aangerijkte micro-organismen vooraf uit het 10 afvalgas verwijderd te worden. Indien een anaëroob proces plaatsvindt in de reactor is zuurstof een toxische component.Toxic components should be previously removed from the waste gas to below the toxicity limit for the enriched microorganisms. If an anaerobic process takes place in the reactor, oxygen is a toxic component.

Deze uitvinding maakt gebruik van een mengcultuur van 15 micro-organismen, die eventueel vooraf aangerijkt kan zijn uit een natuurlijke bron. Deze micro-organismen kunnen afvalgas gebruiken als koolstofbron voor hun groei. De optimale procestemperatuur voor de micro-organismen is mesofiel, thermofiel of superthermofiel, afhankelijk van de 20 aanrij king. De pH van het proces wordt gestuurd om optimaal te zijn voor de gekozen micro-organismen en het geselecteerde proces.This invention makes use of a mixed culture of 15 micro-organisms, which may have been previously enriched from a natural source. These micro-organisms can use waste gas as a carbon source for their growth. The optimum process temperature for the microorganisms is mesophilic, thermophilic or super-thermophilic, depending on the impact. The pH of the process is controlled to be optimal for the selected microorganisms and the selected process.

Het spreekt vanzelf dat variaties in de gebruikte 25 inrichting voor biologische gasfermentatie mogelijk zijn.It goes without saying that variations in the biological gas fermentation apparatus used are possible.

Zo kan het reactorbed bestaan uit meerdere cilindrische reactorbedden, en kunnen deze reactorbedden roteren rond bijvoorbeeld hun verticale as.For example, the reactor bed can consist of several cylindrical reactor beds, and these reactor beds can rotate about, for example, their vertical axis.

Zo kan ook de sturing van de hercirculatie-kringloop van proceswater en van de hercirculatiekringloop van hetFor example, the control of the recirculation cycle of process water and of the recirculation cycle of the

BE2017/5250 afvalgas geautomatiseerd worden en door een elektronische stuureenheid worden bestuurd, waarbij rekening wordt gehouden met meerdere meetgegevens in het proces, zoals de pH, de temperatuur, de operationele druk, de samenstelling 5 van gas, proceswater, en gevormde gasvormige, vloeibare of oplosbare koolstofverbindingen.BE2017 / 5250 waste gas can be automated and controlled by an electronic control unit, taking into account multiple measurement data in the process, such as pH, temperature, operating pressure, composition of gas, process water, and gaseous, liquid or soluble carbon compounds.

De huidige uitvinding is voorbeeld beschreven en uitvoeringsvorm, doch een geenszins beperkt in de figuren tot de als weergegeven dergelijke werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen en een inrichting voor het toepassen van deze werkwijze kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden, zoals die in de volgende conclusies is beschreven.The present invention has been described by way of example and embodiment, but is by no means limited in the figures to the such method as shown for the production of gaseous, liquid or dissolved organic carbon compounds and an apparatus for applying this method can be realized according to various variants without outside within the scope of the invention as set forth in the following claims.

BE2017/5250BE2017 / 5250

Claims (13)

Conclusies .Conclusions. 1.- Werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare1.- Process for the production of gaseous, liquid 5 of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie door micro-organismen daardoor gekenmerkt dat ze volgende stappen omvat:5 or dissolved organic carbon compounds via gas fermentation by micro-organisms, characterized in that it comprises the following steps: - het inoculeren van het oppervlak van een dragermateriaal- inoculating the surface of a support material 10 (3) in een TF-reactor (2) met de gewenste micro-organismen vóór aanvang van de reactorwerking;(3) in a TF reactor (2) with the desired microorganisms before the start of the reactor operation; - het op de gewenste temperatuur en druk brengen van de TFreactor ( 2 ) ;- bringing the TF reactor (2) to the desired temperature and pressure; - het op de gewenste temperatuur en pH brengen van het proceswater (20), zijnde een nutriëntenoplossing specifiek samengesteld voor de gebruikte fermenterende microorganismen;- bringing the process water (20), which is a nutrient solution specifically formulated for the fermenting microorganisms used, to the desired temperature and pH; - het gelijkmatig sproeien van het proceswater (20)bovenop de bovenkant van het geïnoculeerde dragermateriaal-bed (9);- uniformly spraying the process water (20) on top of the top of the inoculated carrier material bed (9); - het injecteren in de onderkant van de TF-reactor(2) van- injecting into the bottom of the TF reactor (2) 25 een gasstroom afvalgas (7) of om te zetten gas in de reactor bij de gewenste druk en temperatuur;A gas stream of waste gas (7) or gas to be converted into the reactor at the desired pressure and temperature; - het hercirculeren van het proceswater (20) dat in het onderste gedeelte (5) van de reactor wordt opgevangen via- recirculating the process water (20) that is collected in the bottom part (5) of the reactor via 30 een externe hercirculatiekringloop (24);30 an external recirculation cycle (24); BE2017/5250BE2017 / 5250 - het benutten van de hercirculatiekringloop (24) voor het afscheiden van de gevormde vloeibare organische koolstofverbindingen zoals ethanol, korte- en middellangeketen carbonzuren of nog andere door de micro-organismen gevormde koolstofverbindingen door middel van een gepaste scheidingstechniek;- utilizing the recirculation cycle (24) to separate the liquid organic carbon compounds formed such as ethanol, short and medium chain carboxylic acids or other carbon compounds formed by the microorganisms by an appropriate separation technique; - het benutten van de hercirculatiekringloop (24) voor het continu meten van de temperatuur (25) en de pH (26) van het proceswater, en het zo nodig bij sturen ervan door verwarmen en toevoegen van zuur (28) of base (29);- utilizing the recirculation cycle (24) for continuously measuring the temperature (25) and pH (26) of the process water, and if necessary controlling it by heating and adding acid (28) or base (29) ; - het toevoegen via de hercirculatiekringloop (24) van meer water en nutriënten aan het proceswater om te compenseren voor verdamping en consumptie;- adding more water and nutrients to the process water via the recirculation cycle (24) to compensate for evaporation and consumption; - het toevoegen via de hercirculatiekringloop (24) van meer micro-organismen indien meer inoculatie nodig is;- adding more microorganisms via the recirculation cycle (24) if more inoculation is required; - het optioneel hercirculeren van het gas (7) na doorgang door de reactor (2) via een externe hercirculatiekringloop voor gas (15);- optionally recirculating the gas (7) after passage through the reactor (2) via an external gas recirculation cycle (15); - het optioneel meten (14) van de samenstelling van het te hercirculeren gas en zo nodig het bijsturen van de samenstelling ervan door een aanpassing van de gastoevoer;- optionally measuring (14) the composition of the gas to be recirculated and, if necessary, adjusting its composition by adjusting the gas supply; ~ het nemen van stalen van het dragermateriaal al dan niet voorzien van biofilm (10), via staalnamepoorten (31) die op regelmatige afstand van elkaar, in de buitenwand van de reactor (2) voorzien zijn, om de dikte en samenstelling van~ taking samples of the support material, whether or not provided with biofilm (10), via sampling ports (31) that are regularly spaced in the outer wall of the reactor (2), in order to determine the thickness and composition of BE2017/5250 de biofilm (10) op elke hoogte te bepalen;BE2017 / 5250 to determine the biofilm (10) at any height; - het desnoods verwijderen van dragermateriaal (3) begroeid met biomassa via een extractiesysteem (30) onderaan de TFreactor en toevoegen van nieuw dragermateriaal (3) al dan niet geïnoculeerd met micro-organismen.- if necessary removing carrier material (3) overgrown with biomass via an extraction system (30) at the bottom of the TF reactor and adding new carrier material (3), whether or not inoculated with micro-organisms. - het verder opzuiveren van de door de micro-organismen gevormde verbindingen in het proceswater (20) dat zich verzamelt in het onderste gedeelte (5) van de TF-reactor (2) dat vrij is van materiaal, door een gepaste scheidingstechniek (22) zoals een membraanscheiding, solventextractie, centrifugatie of distillatie of een andere gepaste scheidingstechniek.- further purifying the compounds formed by the microorganisms in the process water (20) which collects in the lower part (5) of the TF reactor (2) which is free of material, by an appropriate separation technique (22) such as membrane separation, solvent extraction, centrifugation or distillation or any other appropriate separation technique. - optioneel het opzuiveren in een bijkomende zuiveringsstap (23) tot een bruikbaar opgeconcentreerd eindproduct.- optionally purification in an additional purification step (23) to a usable concentrated end product. 2.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat in de hercirculatiekringloop (24) van het proceswater (20) volgende processtappen plaatsvinden:Method according to claim 1, characterized in that the following process steps take place in the recirculation cycle (24) of the process water (20): - de scheiding van het product uit het proceswater (20);- the separation of the product from the process water (20); - het monitoren van de temperatuur (25) en pH (26) van het proceswater ;- monitoring the temperature (25) and pH (26) of the process water; het opwarmen van het proceswater tot de gewenste reactortemperatuur;heating the process water to the desired reactor temperature; het toevoegen van extra water en nutriënten aan deadding extra water and nutrients to the BE2017/5250 procesvloeistof (20) indien deze door respectievelijk verdamping en consumptie door de micro-organismen in onvoldoende mate aanwezig zijn;BE2017 / 5250 process liquid (20) if these are insufficiently present due to evaporation and consumption by the micro-organisms; het toevoegen van extra micro-organismen aan de procesvloeistof (20) om additionele inoculatie van het dragermateriaal te bekomen;adding additional microorganisms to the process fluid (20) to obtain additional inoculation of the support material; - het corrigeren van de pH van het proceswater door middel van bij-dosering van zuur (28) of base (29);- correcting the pH of the process water by means of the addition of acid (28) or base (29); het optioneel toevoegen van hulpstoffen via de proceswaterstroom.the optional addition of additives via the process water flow. 3.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat in de externe gashercirculatiekringloop (15) volgende processtappen kunnen gebeuren :Method according to claim 1, characterized in that the following process steps can be performed in the external gas recirculation cycle (15): - het meten van de druk, temperatuur en samenstelling van het gas (14) na doorgang door de reactor;- measuring the pressure, temperature and composition of the gas (14) after passing through the reactor; het zuiveren van gas (16) met voldoende gasvormig reactieproduct en het afscheiden van het reactieproduct;purifying gas (16) with sufficient gaseous reaction product and separating the reaction product; - het op de gewenste druk, temperatuur en samenstelling brengen (14) van gas met onvoldoende of geen gasvormig reactieproduct voor herinvoer in het reactorvat (2);- bringing gas (14) to the desired pressure, temperature and composition with insufficient or no gaseous reaction product for reintroduction into the reactor vessel (2); - het herinvoeren (8) van het op samenstelling gebrachte gas in de reactor.- reintroducing (8) the formulated gas into the reactor. BE2017/5250BE2017 / 5250 4 . 4. Werkwij ze Work them volgens according to conclusie conclusion 1, 1, daardoor gekenmerkt characterized by it dat Which het it afvalgas waste gas (7) of (7) or om te zetten to put gas minstens CO, CO2 gas at least CO, CO2 of or CH/i CH / i bevat als contains as koolstofbron voor carbon source for de the micro-organismen. micro organisms.
5 5.“ Inrichting (1) voor de productie van vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via biologische gasfermentatie die de werkwijze, volgens één van de voorgaande conclusies toepast, daardoor gekenmerkt dat de inrichting ten minste een verticaal opgesteld cilindrisch5. Device (1) for the production of liquid or dissolved organic carbon compounds via biological gas fermentation applying the method according to any one of the preceding claims, characterized in that the device comprises at least one vertically arranged cylindrical 10 reactorvat (2) omvat, dat voorzien is van ten minste één reactorbed (9) van dragermateriaal (3) met een biofilm (10) van micro-organismen, en van een sproei-installatie (19) bovenaan in het reactorvat (2) voor het besproeien van het reactorbed (9) met proceswater (20), en voorzien is van een 15 afvoer voor proceswater (21) onderaan in het reactorvat (2) voor het afvoeren van doorgelopen proceswater (20), en bovendien voorzien is van een gastoevoer (8) onderaan in het reactorvat (2) voor het invoeren van afvalgas (7) of om te zetten gas, en van een gasafvoer (11) van het door het 20 reactorbed gevoerde gas bovenaan in het reactorvat (2).10 comprises a reactor vessel (2), which is provided with at least one reactor bed (9) of support material (3) with a biofilm (10) of microorganisms, and with a spraying installation (19) at the top of the reactor vessel (2) for spraying the reactor bed (9) with process water (20), and is provided with a drain for process water (21) at the bottom of the reactor vessel (2) for draining through process water (20), and is additionally provided with a gas supply (8) at the bottom of the reactor vessel (2) for introducing waste gas (7) or gas to be converted, and a gas outlet (11) of the gas passed through the reactor bed at the top of the reactor vessel (2). 6.- Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de gasafvoer (11) verbonden is met een externe hercirculatiekringloop (12) voor gas aangedreven door een 25 hercirculat iepomp (13) die het gas door een module voor kwaliteitscontrole (14) voert die het gas indien nodig op de gewenste druk, temperatuur en samenstelling brengt voor herinvoer in het reactorvat (2) via toevoerleiding (15) en de gasinvoer (8).6. Device according to claim 5, characterized in that the gas discharge (11) is connected to an external recirculation cycle (12) for gas driven by a recirculation pump (13) which passes the gas through a quality control module (14) which if necessary, brings gas to the desired pressure, temperature and composition for re-introduction into the reactor vessel (2) via supply line (15) and the gas input (8). BE2017/5250BE2017 / 5250 7, - Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de gasafvoer (11) verbonden is met een een module voor gaszuivering (16), die het gas zuivert tot het klaar is voor toepassing (17).Device according to claim 5, characterized in that the gas outlet (11) is connected to a gas purification module (16) which purifies the gas until it is ready for use (17). 8. - Inrichting volgens conclusie 5 daardoor gekenmerkt dat de afvoer voor proceswater (21) onderaan in het reactorvat verbonden is met een module voor product zuivering (22), die enerzijds verbonden is met een module voor aanrij king (23) van het gewenste eindproduct, om het eindproduct klaar te maken voor toepassing, en anderzijds verbonden is met een externe hercirculatie-kringloop (24) van het proceswater 20, die het proceswater (20) achtereenvolgens door een module voor druk- en temperatuurscontrole (25) en een module voor pH-controle (26) voert, vooraleer het proceswater (20) via de invoer (18) voor proceswater (20) weer toegevoerd wordt aan de sproei-installatie (19) bovenaan het reactorvat 2.Device according to claim 5, characterized in that the process water outlet (21) at the bottom of the reactor vessel is connected to a module for product purification (22), which is connected on the one hand to a module for contact (23) of the desired end product. , in order to prepare the finished product for application, and on the other hand, it is connected to an external recirculation cycle (24) of the process water 20, which successively processes the process water (20) through a pressure and temperature control module (25) and a module for pH control (26) before the process water (20) is fed back via the inlet (18) for process water (20) to the spraying installation (19) at the top of the reactor vessel 2. 9.- Inrichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de module voor druk- en temperatuurscontrole (25) is voorzien van een warmtewisselaar (27) waarmee het proceswater (20) op de gewenste temperatuur kan gebracht worden.Device according to claim 8, characterized in that the module for pressure and temperature control (25) is provided with a heat exchanger (27) with which the process water (20) can be brought to the desired temperature. 10.- Inrichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de module voor pH-controle (26) voorzien is van een toevoer van zuur (28) en een toevoer van base (29) om het proceswater (20) op de gewenste pH te brengen.Device according to claim 8, characterized in that the pH control module (26) is provided with an acid supply (28) and a base supply (29) to bring the process water (20) to the desired pH. . 11.- Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerktDevice according to claim 5, characterized in that BE2017/5250 dat het reactorvat (2) voorzien is van een extractiesysteem (30), waarmee dragermateriaal (3) begroeid met biomassa in de biofilm (10) uit het reactorvat (2) verwijderd kan worden of nieuw dragermateriaal (3) kan toegevoegd worden 5 al dan niet geïnoculeerd met nieuwe micro-organismen.BE2017 / 5250 that the reactor vessel (2) is equipped with an extraction system (30), with which support material (3) grown with biomass in the biofilm (10) can be removed from the reactor vessel (2) or new carrier material (3) can be added 5 inoculated or not with new micro-organisms. 12.- Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat het reactorvat (2) voorzien is van staalnamepoorten (31) die in de buitenwand van het reactorvat (2) zijn 10 aangebracht op regelmatige afstand van elkaar, die toelaten de dikte en samenstelling van de biofilm (10) op meerdere hoogten van het reactorvat (2) te bepalen.12. Device according to claim 5, characterized in that the reactor vessel (2) is provided with sampling ports (31) which are arranged in the outer wall of the reactor vessel (2) at regular intervals, which allow the thickness and composition of the determine biofilm (10) at multiple heights of the reactor vessel (2). 13. - Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt 15 dat het reactorvat (2) of de dragende structuur (4) voorzien is van lichtbronnen (32), voor kunstmatige verlichting van het dragermateriaal (3) met biofilm (10) met een specifieke licht-golflengte voor fotokatalytische omzetting van het om te zetten gas (7).Device according to claim 5, characterized in that the reactor vessel (2) or the supporting structure (4) is provided with light sources (32), for artificial illumination of the support material (3) with biofilm (10) with a specific light wavelength for photocatalytic conversion of the gas to be converted (7). 14. - Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat een elektronische stuureenheid de hercirculatiekringloop (24) van proceswater (20) en de externe hercirculatiekringloop (12) voor gas stuurt waarbij deDevice according to claim 5, characterized in that an electronic control unit controls the recirculation cycle (24) of process water (20) and the external recirculation cycle (12) for gas, wherein the 25 stuureenheid rekening houdt met meerdere meetgegevens in het fermentatieproces, zoals de pH, de temperatuur, de operationele druk, de samenstelling van het gas en het proceswater, en de hoeveelheid gevormde vloeibare of oplosbare koolstofverbindingen.The control unit takes into account several measurement data in the fermentation process, such as the pH, the temperature, the operating pressure, the composition of the gas and the process water, and the amount of liquid or soluble carbon compounds formed. BE2017/5250BE2017 / 5250 Werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie.Process for the production of gaseous, liquid or dissolved organic carbon compounds via gas fermentation. BE2017/5250BE2017 / 5250 De uitvinding betreft een werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie door microorganismen die geïncoleerd op het oppervlak van een dragermateriaal (3) in een Trickling Filter (TF)-reactor waarin ze op de gewenste temperatuur en druk gebracht worden en aan de bovenkant besproeid worden met proceswater (20), zijnde een specifieke nutriëntenoplossing en onderaan geïnjecteerd worden met een gasstroom (7) van om te zetten gas, waarbij het proceswater gehercirculeerd wordt in een externe hercirculat iekringloop en het gas optioneel gehercirculeerd wordt na doorgang door de reactor via een externe hercirculatiekringloop.The invention relates to a process for the production of gaseous, liquid or dissolved organic carbon compounds via gas fermentation by microorganisms which are inscribed on the surface of a support material (3) in a Trickling Filter (TF) reactor in which they are brought to the desired temperature and pressure and sprayed at the top with process water (20), being a specific nutrient solution, and injected at the bottom with a gas stream (7) of gas to be converted, the process water being recirculated into an external recirculation cycle and optionally recirculating the gas after passage through the reactor via an external recirculation cycle.
BE2017/5250A 2017-04-10 2017-04-10 METHOD FOR THE PRODUCTION OF GAS, LIQUID OR SOLVED ORGANIC CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION BE1025130B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2017/5250A BE1025130B1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 METHOD FOR THE PRODUCTION OF GAS, LIQUID OR SOLVED ORGANIC CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2017/5250A BE1025130B1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 METHOD FOR THE PRODUCTION OF GAS, LIQUID OR SOLVED ORGANIC CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1025130A1 BE1025130A1 (en) 2018-11-08
BE1025130B1 true BE1025130B1 (en) 2018-11-14

Family

ID=58578783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2017/5250A BE1025130B1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 METHOD FOR THE PRODUCTION OF GAS, LIQUID OR SOLVED ORGANIC CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1025130B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4921799A (en) * 1986-03-14 1990-05-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Fermentation method
WO1998000558A1 (en) * 1994-11-30 1998-01-08 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases
WO2000068407A1 (en) * 1999-05-07 2000-11-16 Bioengineering Resources, Inc. Clostridium strains which produce ethanol from substrate-containing gases
DE102011051836A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Brandenburgische Technische Universität Cottbus Producing biogas comprises providing reactor with fillers, immobilizing methanogenic microorganisms on the surface of fillers, sprinkling fillers with nutrient solution, introducing gaseous substrates and discharging the biogas
US20130005010A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Peter Simpson Bell Bioreactor for syngas fermentation
DE102013209734A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg Process and apparatus for the methanation of gases by means of trickle bed reactors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4921799A (en) * 1986-03-14 1990-05-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Fermentation method
WO1998000558A1 (en) * 1994-11-30 1998-01-08 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases
WO2000068407A1 (en) * 1999-05-07 2000-11-16 Bioengineering Resources, Inc. Clostridium strains which produce ethanol from substrate-containing gases
DE102011051836A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Brandenburgische Technische Universität Cottbus Producing biogas comprises providing reactor with fillers, immobilizing methanogenic microorganisms on the surface of fillers, sprinkling fillers with nutrient solution, introducing gaseous substrates and discharging the biogas
US20130005010A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Peter Simpson Bell Bioreactor for syngas fermentation
DE102013209734A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg Process and apparatus for the methanation of gases by means of trickle bed reactors

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BREDWELL M.D. ET AL: "Reactor Design Issues for Synthesis-Gas Fermentations", BIOTECHNOLOGY PROGRESS, vol. 15, no. 5, 1 October 1999 (1999-10-01), pages 834 - 844, XP055078670, ISSN: 8756-7938, DOI: 10.1021/bp990108m *
BURKHARDT M. ET AL: "Biocatalytic methanation of hydrogen and carbon dioxide in an anaerobic three-phase system", BIORESOURCE TECHNOLOGY, vol. 178, 19 August 2014 (2014-08-19), pages 330 - 333, XP029125309, ISSN: 0960-8524, DOI: 10.1016/J.BIORTECH.2014.08.023 *
BURKHARDT M. ET AL: "Methanation of hydrogen and carbon dioxide", APPLIED ENERGY, vol. 111, 25 May 2013 (2013-05-25), pages 74 - 79, XP028703058, ISSN: 0306-2619, DOI: 10.1016/J.APENERGY.2013.04.080 *
DEVARAPALLI M. ET AL: "Continuous Ethanol Production from Synthesis Gas by Clostridium ragsdalei in a Trickle-Bed Reactor", FERMENTATION, vol. 3, no. 2, 24 May 2017 (2017-05-24), pages 23, XP055416054, DOI: 10.3390/fermentation3020023 *
DEVARAPALLI M. ET AL: "Ethanol production during semi-continuous syngas fermentation in a trickle bed reactor usingClostridium ragsdalei", BIORESOURCE TECHNOLOGY, vol. 209, 27 February 2016 (2016-02-27), pages 56 - 65, XP029471238, ISSN: 0960-8524, DOI: 10.1016/J.BIORTECH.2016.02.086 *
HENSTRA A.M. ET AL: "Microbiology of synthesis gas fermentation for biofuel production", CURRENT OPINION IN BIOTECHNOLOGY, vol. 18, no. 3, 30 March 2007 (2007-03-30), pages 200 - 206, XP022110181, ISSN: 0958-1669, DOI: 10.1016/J.COPBIO.2007.03.008 *
KLASSON K.T. ET AL: "Bioreactor design for synthesis gas fermentations", FUEL, vol. 70, no. 5, 1 May 1991 (1991-05-01), pages 605 - 614, XP025454620, ISSN: 0016-2361, DOI: 10.1016/0016-2361(91)90174-9 *
MOHAMMADI M. ET AL: "Bioconversion of synthesis gas to second generation biofuels: A review", RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, vol. 15, no. 9, 15 September 2011 (2011-09-15), pages 4255 - 4273, XP028120628, ISSN: 1364-0321, DOI: 10.1016/J.RSER.2011.07.124 *
MUNASINGHE P.C. ET AL: "Biomass-derived syngas fermentation into biofuels: Opportunities and challenges", BIORESOURCE TECHNOLOGY, vol. 101, no. 13, 21 January 2010 (2010-01-21), pages 5013 - 5022, XP026986241, ISSN: 0960-8524 *
ORGILL J.J. ET AL: "A comparison of mass transfer coefficients between trickle-bed, hollow fiber membrane and stirred tank reactors", BIORESOURCE TECHNOLOGY, vol. 133, 4 February 2013 (2013-02-04), GB, pages 340 - 346, XP055416129, ISSN: 0960-8524, DOI: 10.1016/j.biortech.2013.01.124 *

Also Published As

Publication number Publication date
BE1025130A1 (en) 2018-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11549088B2 (en) Apparatus and method for syngas bio-methanation
US9295205B2 (en) System for producing a biogas
US20090321349A1 (en) Integrated systems for producing biogas and liquid fuel from algae
US20190256872A1 (en) Methods for the Biomethanation of H2 and CO2
Jaibiba et al. Working principle of typical bioreactors
CN113966387B (en) Method and device for producing methane
Ficara et al. Growth of microalgal biomass on supernatant from biosolid dewatering
Sivaranjani et al. A comprehensive review on biohydrogen production pilot scale reactor technologies: Sustainable development and future prospects
Miehle et al. Biological biogas upgrading in a membrane biofilm reactor with and without organic carbon source
BE1025130B1 (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF GAS, LIQUID OR SOLVED ORGANIC CARBON COMPOUNDS THROUGH GAS FERMENTATION
RU2596396C1 (en) Bioreactor with membrane device for gas supply of microorganisms
JP2022529958A (en) Methanation method in bioreactor under continuous cell retention conditions
WO2010056461A2 (en) Vertical shaft reactor systems
CN105645581A (en) System device and method for synchronously realizing organic waste disposal and synthesis gas quality improvement
NO343456B1 (en) Apparatus and method for treatment of wet organic matter to produce biogas
KR100990167B1 (en) Method and apparatus for Bio-hydrogen gas production from organic waste by using inhibitor for methane producing microorganisms and gas purging under low pH condition
Belghit et al. Valorization of Agricultural Waste for the Production of Biogas in the framework of Renewable Energy Development in Algeria
KR20090099915A (en) Method and apparatus for bio-hydrogen gas production from organic waste by using inhibitor for methane producing microorganisms and gas purging
US20230110971A1 (en) Sustainably boosting carbon dioxide fixation for growing micro-algae
KR102561047B1 (en) Manufacturing system of membrane based biogas using the hydrogen
GHERMAN et al. Microalgae bioreactor efficiency for treatment of the wastewater aerobic stage effluent with biohydrogen production
Keramati et al. Intensification of ex-situ biomethanation in a bubble column bioreactor by addition of colonized biochips
Brunner et al. Device for the biomethanation of H 2 and CO 2
CN106554829A (en) Synthesis gas biomethanation reactor and system
WO2023147905A1 (en) Method and apparatus for biological production of electro-methane

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20181114

PD Change of ownership

Owner name: DRANCO, NAAMLOZE VENNOOTSCHAP; BE

Free format text: DETAILS ASSIGNMENT: CHANGE OF OWNER(S), ASSIGNMENT; FORMER OWNER NAME: ORGANIC WASTE SYSTEMS, VERKORT O.W.S. NAAMLOZE VENNOOTSCHAP

Effective date: 20220502