BRPI1015375B1 - Improved carbon break in fermentation - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CAPTURA MELHORADA DE CARBONO EM FERMENTAÇÃO".

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se aos sistemas e métodos para a melhora da captura total de carbono e/ou melhora da eficiência total dos processos que incluem a fermentação microbiana. Em particular, a invenção se refere à melhora da captura de carbono e/ou melhora da eficiência nos processos que incluem a fermentação microbiana de um substrato de gás de síntese compreendendo CO.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO O etanol está se tornando rapidamente um principal combustível líquido para o transporte rico em hidrogênio ao redor do mundo. O consumo mundial de etanol em 2005 foi estimado em 12,2 bilhões de galões. O mercado global para a indústria do etanol combustível também foi previsto de crescer fortemente no futuro, devido a um aumento do interesse em etanol na Europa, Japão, EUA e vários países em desenvolvimento.

Por exemplo, nos EUA, o etanol é usado para produzir E10, uma mistura de 10% de etanol na gasolina. Em misturas E10, o componente de etanol atua como um agente oxigenante, melhorando a eficiência da combustão e reduzindo a produção de poluentes do ar. No Brasil, o etanol satisfaz aproximadamente 30% da demanda de combustível para o transporte, tanto como um agente oxigenante misturado na gasolina, quanto como um combustível puro por si só. Também, na Europa, as preocupações ambientais que cercam as consequências das emissões de Green House Gas (GHG) têm sido o estímulo para a União Européia (EU) definir os países membros uma meta do mandato para o consumo de combustíveis para transportes sustentáveis tais como o etanol derivado da biomassa. A grande maioria do etanol combustível é produzida através de processos de fermentação com base em levedura que utilizam carboidratos derivados de culturas, tais como a sacarose extraída da cana de açúcar ou amido extraído de culturas de grãos, como a principal fonte de carbono. No entanto, o custo destas cargas de alimentação de carboidrato é influenciado pelo seu valor como alimento humano ou animal, enquanto que o cultivo de culturas produtoras de amido ou sacarose para a produção de etanol não é economicamente sustentável em todas as geografias. Portanto, é de interesse desenvolver tecnologias para converter recursos de carbono de custo mais baixo e/ou mais abundantes em etanol combustível. O CO é um subproduto principal de custo baixo rico em energia da combustão incompleta de materiais orgânicos tais como o carvão ou óleo e produtos derivados de óleo. Por exemplo, a indústria do aço na Austrália é relatada de produzir e liberar na atmosfera mais de 500.000 toneladas de CO por ano. Adicional ou alternativamente, as correntes de gás ricas em CO (gás de síntese) podem ser produzidas pela gaseificação de materiais car-bonáceos, tais como carvão, petróleo e biomassa. Os materiais carbonáceos podem ser convertidos em produtos de gás incluindo CO, C02, H2 e poucas quantidades de CH4 mediante a gaseificação usando uma variedade de métodos, incluindo a pirólise, craqueamento de alcatrão e gaseificação de carvão. O gás de síntese também pode ser produzido em um processo de reforma de vapor, tal como a reforma de vapor de metano ou gás natural.

Os processos catalíticos podem ser usados para converter gases que consistem principalmente de CO e/ou CO e hidrogênio (H2) em uma variedade de combustíveis e produtos químicos. Os micro-organismos também podem ser usados para converter esses gases em combustíveis e produtos químicos. Estes processos biológicos, embora geralmente mais lentos do que as reações químicas, têm várias vantagens sobre os processos catalíticos, incluindo maior especificidade, rendimentos mais elevados, custos mais baixos de energia e maior resistência ao envenenamento. A capacidade dos micro-organismos de crescer em CO como uma única fonte de carbono foi descoberta pela primeira vez em 1903. Isso foi mais tarde determinado a ser uma propriedade dos organismos que usam as vias bioquímicas da acetil coenzima A (acetil CoA) de crescimento auto-trófico (também conhecida como a via Woods-Ljungdahl e a via de monóxido de carbono desidrogenase / acetil CoA sintetase (CODH / ACS)). Um grande número de organismos anaeróbicos incluindo os organismos carboxidotrófi- cos, fotossintéticos, metanogênicos e acetogênicos foi mostrado de metabo-lizar o CO em vários produtos finais, isto é, C02, H2, metano, n-butanoi, acetato e etanol. Embora se use o CO como a única fonte de carbono, todos tais organismos produzem pelo menos dois desses produtos finais.

As bactérias anaeróbicas, tais como as do gênero Clostridium, foram demonstradas para produzir etanol a partir de CO, C02 e H2 através da via bioquímica de acetil CoA. Por exemplo, várias cepas de Clostridium Ijungdahlii que produzem etanol a partir de gases são descritas nas WO 00/68407, EP 117309, Patentes US n25 5.173.429, 5.593.886, e 6.368.819, WO 98/00558 e WO 02/08438. A bactéria Clostridium autoethanogenum sp também é conhecida de produzir etanol a partir de gases (Abrini et al., Archives of Microbiology 161, pp 345-351 (1994)).

No entanto, a produção de etanol por micro-organismos pela fermentação de gases é tipicamente associada com a co-produção de acetato e/ou ácido acético. Visto que uma parte do carbono disponível é tipicamente convertida em acetato/ácido acético em vez de etanol, a eficiência da produção de etanol usando tais processos de fermentação pode ser menos do que desejável. Além disso, a menos que o subproduto de acetato/ácido acético possa ser utilizado para algum outro propósito, pode apresentar um problema de eliminação de resíduos. O acetato/ácido acético é convertido em metano por micro-organismos e, portanto, possui o potencial de contribuir para as emissões de GHG.

As W02007/117157 e W02008/115080, cujas divulgações são aqui incorporadas por referência, descrevem os processos que produzem álcool, principalmente etanol, mediante a fermentação anaeróbica de gases contendo monóxido de carbono. O acetato produzido como um subproduto do processo de fermentação descrito na WO 2007/117157 é convertido em gás hidrogênio e gás dióxido de carbono, um ou ambos dos quais podem ser utilizados no processo de fermentação anaeróbica. A fermentação de substratos gasosos compreendendo CO, para produzir produtos tais como ácidos e alcoóis, tipicamente favorece a produção de ácido. A produtividade de álcool pode ser reforçada pelos métodos conheci- dos na técnica, tais como os métodos descritos nas WO 2007/117157, WO 2008/115080, WO 2009/022925 e WO 2009/064200, que são aqui completamente incorporadas por referência. A US 7.078.201 e a WO 02/08438 também descrevem a melhoria dos processos de fermentação para a produção de etanol pelas condições variáveis (por exemplo, pH e potencial de oxirredução) do meio líquido de nutrientes em que a fermentação é executada. Conforme divulgado nestas publicações, processos similares podem ser usados para produzir outros alcoóis tais como o butanol. A fermentação microbiana de CO na presença de H2 pode levar substancialmente à completa transferência em um álcool. No entanto, na ausência de H2 suficiente, um pouco do CO é convertido em álcool, enquanto que uma parcela significativa é convertida em C02 como mostrado nas seguintes equações: 6CO + 3H20 -» C2H50H + 4C02 12H2 + 4C02 ·* 2C2H5OH + 6H20 A produção de C02 representa a ineficiência na captura total de carbono e se liberado, também possui o potencial de contribuir para as emissões de gases de estufa. Além disso, o dióxido de carbono e outros compostos contendo carbono, tais como o metano, produzidos durante um processo de gaseificação, também podem ser liberados na atmosfera se não forem consumidos em uma reação de fermentação integrada. É um objetivo da presente invenção fornecer sistemas e/ou métodos que superam as desvantagens conhecidas na técnica e forneçam ao público novos métodos para a produção ideal de uma variedade de produtos úteis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em um primeiro aspecto, a invenção fornece um método de aumentar a captura de carbono em um processo de fermentação, o método incluindo a gaseificação de uma carga de alimentação para produzir um substrato de gás de síntese em um gaseificador, em seguida colocar em contato pelo menos uma parte do substrato de gás de síntese com um ou mais micro-organismos para produzir um ou mais produtos em um biorrea-tor, em que uma corrente de saída sai do biorreator e em que pelo menos uma parte da corrente de saída é direcionada para dentro do gaseificador.

Nas modalidades particulares, a corrente de saída compreende um ou mais componentes da corrente de gás de síntese não convertida em produtos e/ou subprodutos pela fermentação. Em outra modalidade, a corrente de saída compreende subprodutos gasosos produzidos durante a fermentação do substrato.

Nas modalidades particulares, os componentes da corrente de gás de síntese convertida em produtos e/ou subprodutos da fermentação incluem CO, CO2, CH4 e/ou H2. Em certas modalidades, pelo menos uma parte do C02 produzido como um subproduto da fermentação é devolvida ao gaseificador.

Em algumas modalidades da invenção, o método inclui a separação e/ou enriquecimento de pelo menos uma parte dos componentes selecionados da corrente de saída e retorno dos componentes separados e/ou enriquecidos para o gaseificador. Nas modalidades particulares, C02 e/ou CH4 são separados e/ou enriquecidos e voltam ao gaseificador.

Em outra modalidade, os componentes separados e/ou enriquecidos são devolvidos para 0 biorreator. Nas modalidades particulares, CO e/ou H2 são separados e/ou enriquecidos e devolvidos ao biorreator.

Em mais outra modalidade, o método inclui a separação de pelo menos uma parte de um ou mais produtos de fermentação da corrente de saída antes que pelo menos uma parte da corrente de saída seja passada para o gaseificador. Nas modalidades particulares, o produto é álcool. Nas modalidades particulares, o etanol é removido da corrente de saída antes que pelo menos uma parte da corrente de saída seja devolvida ao gaseificador.

Em um segundo aspecto, a invenção fornece um método de melhora da eficiência global e/ou captura de carbono de um processo de fermentação, o processo incluindo: a conversão de uma carga de alimentação para o gás de síntese em um gaseificador; a passagem de pelo menos uma parte do gás de síntese em um biorreator; a fermentação de pelo menos uma parte do gás de síntese no biorreator para produzir os produtos; em que o método inclui a separação de pelo menos uma parte de um ou mais componentes do gás de síntese antes da passagem do gás de síntese no biorreator, e o desvio do um ou mais componentes para o gaseificador.

Nas modalidades particulares um ou mais componentes separados da corrente de gás de síntese são selecionados a partir de H2S, C02, alcatrão e/ou BTEX.

Em um terceiro aspecto a invenção fornece um método de produzir produtos mediante a fermentação de um substrato de gás de síntese por um ou mais micro-organismos, em que o gás de síntese é produzido em um gaseificador, o método incluindo direcionar pelo menos uma parte de um subproduto de dióxido de carbono na fermentação, para dentro do gaseificador.

Nas modalidades particulares dos vários aspectos anteriores, a fermentação anaeróbica produz os produtos que incluem o(s) ácido(s) e ál-cool(s) de CO e, opcionalmente H2. Nas modalidades particulares, a fermentação anaeróbica é conduzida em um biorreator, em que uma ou mais culturas microbianas convertem o CO e opcionalmente ο H2 em produtos incluindo o(s) ácido(s) e/ou álcool(s). Em certas modalidades, o produto é etanol.

Nas modalidades particulares, a cultura microbiana é uma cultura de bactérias carboxidotróficos. Em certas modalidades, a bactéria é selecionada de Clostridium, Moorella e Carboxydothermus. Nas modalidades particulares, a bactéria é Clostridium autoethanogenum.

De acordo com várias modalidades da invenção, a fonte de carbono para a reação de fermentação é o gás de síntese derivado da gaseificação. O substrato de gás de síntese tipicamente conterá uma maior proporção de CO, tal como pelo menos de cerca de 20% a cerca de 95% de CO em volume, de 40% a 95% de CO em volume, de 40% a 60% de CO em volume, e de 45% a 55% de CO em volume. Nas modalidades particulares, o substrato compreende cerca de 25%, ou cerca de 30%, ou cerca de 35%, ou cerca de 40%, ou cerca de 45%, ou cerca de 50% de CO, ou cerca de 55% de CO, ou cerca de 60% de CO em volume. Os substratos tendo concentrações baixas de CO, tais como 6%, também podem ser apropriados, particularmente quando quantidades significativas de H2 e opcionalmente C02 estão presentes.

De acordo com um quarto aspecto, a invenção fornece um sistema para aumentar a eficiência dos processos de produção de produtos mediante a fermentação microbiana de substratos de gás de síntese, o sistema compreendendo: 1) um gaseificador configurado para produzir uma corrente de gás de síntese que compreende CO e H2; 2) um biorreator configurado para converter pelo menos uma parte de CO e opcionalmente H2 da corrente de gás de síntese em produtos; 3) meios de passar pelo menos um componente da corrente de gás de síntese não convertido em produto(s) e/ou pelo menos um subproduto da fermentação de uma corrente de saída que sai do biorreator de volta para o gaseificador.

Nas modalidades particulares, o sistema inclui meios para separar e/ou enriquecer os componentes selecionados da corrente de saída e passá-los de volta ao gaseificador. Nas modalidades particulares, o sistema inclui meios para separar e/ou enriquecer pelo menos uma parte de C02 e/ou CH4 da corrente de saída e passar o C02 e/ou CH4 separado e/ou enriquecido de volta para o gaseificador.

Em certas modalidades, o sistema ainda inclui meios para separar e/ou enriquecer pelo menos uma parte de CO e/ou H2 da corrente de saída e passar o CO e/ou H2 separado e/ou enriquecido de volta para o biorreator.

Em outra modalidade, o sistema ainda inclui meios de separar e/ou enriquecer um ou mais produtos na corrente de saída.

De acordo com um quinto aspecto, a invenção fornece um sistema para aumentar a eficiência dos processos de produção de produtos pela fermentação microbiana de substratos de gás de síntese, o sistema compreendendo: 1) um gaseificador configurado para produzir uma corrente de gás de síntese que compreende GO e H2; 2) meios para separar pelo menos uma parte dos componentes selecionados da corrente de gás de síntese e passar os componentes separados de volta para o gaseificador; 3) meios para passar um resíduo da corrente de gás de síntese que compreende CO e H2 para um biorreator 4) um biorreator configurado para converter pelo menos uma parte do CO e opcionalmente H2 do resíduo da corrente de gás de síntese em produtos.

Nas modalidades particulares, o sistema inclui meios para separar e/ou enriquecer pelo menos uma parte de H2S, C02, alcatrão e/ou BTEX da corrente de substrato de gás de síntese antes de passar para o biorreator.

Nas modalidades particulares dos quarto e quinto aspectos, o sistema compreende meios para determinar se a corrente de substrato de gás de síntese que compreende CO e H2 possui uma composição desejada. Todos os meios conhecidos podem ser usados para esta finalidade. Adicional ou alternativamente, meios de determinação são fornecidos para determinar a composição da corrente de saída e/ou da corrente separada antes de ser devolvido ao gaseificador. Se for determinado que a corrente possui uma composição indesejável em um estágio particular, a corrente pode ser desviada em outro lugar.

Nas modalidades particulares da invenção, o sistema inclui meios para o aquecimento e/ou esfriamento das várias correntes passadas entre vários estágios do sistema. Adicional ou alternativamente, o sistema inclui meios para a compressão de pelo menos partes das várias correntes passadas entre vários estágios do sistema.

De acordo com as modalidades particulares de cada um dos vários aspectos da invenção, o processo utilizado para a separação de gás e/ou enriquecimento compreende um ou mais de fracionamento criogênico, adsorção molecular, adsorção ou absorção da oscilação de pressão.

Embora a invenção seja amplamente como acima definida, não se limita a estas e também inclui as modalidades das quais a descrição a seguir fornece exemplos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção será agora descrita em detalhes com referência às figuras acompanhantes em que: figura 1: é uma representação esquemática de um sistema que inclui meios para o retorno de uma corrente de saída de um fermentador para um gaseificador.

Figura 2: mostra a produção de metabólitos e crescimento mi-crobiano ao longo do tempo na fermentação do exemplo 1.

Figura 3: mostra o consumo e produção de gás ao longo do tempo para a fermentação do exemplo 1.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO O gás de síntese, produzido a partir da gaseificação de materiais carbonáceos, tais como carvão, petróleo, biocombustível ou biomassa, pode ser anaerobicamente fermentado para produzir produtos, tais como ácidos e alcoóis. Os substratos derivados do gás de síntese adequados para uso em processos de fermentação tipicamente também contêm C02 e outros compostos contendo carbono tais como o metano. Além disso, em muitas reações de fermentação, por exemplo, onde o CO é convertido em produtos incluindo ácidos e/ou alcoóis, volumes significativos de C02 podem ser produzidos. A presente invenção refere-se aos métodos, sistemas e processos para melhorar a captura total de carbono em tais processos de fermentação utilizando o gás de síntese derivado da gaseificação.

De acordo com os métodos da invenção, a eficiência global e/ou captura de carbono de um processo de fermentação de um substrato de gás de síntese, derivado da gaseificação, é melhorada. De acordo com um as- pecto particular amplo, é fornecido um método de melhorar a eficiência total e/ou captura de carbono de um processo de fermentação, o método incluindo: a conversão de uma carga de alimentação para gás de síntese em um gaseificador; a passagem do gás de síntese em um biorreator; a fermentação de pelo menos uma parte do gás de síntese no biorreator para a produção de produtos; em que pelo menos um componente do gás de síntese não convertido em produtos e/ou subprodutos do processo de fermentação, sai do biorreator em uma corrente de saída, em que pelo menos uma parte da corrente de saída retorna para o gaseificador.

Nas modalidades particulares, os componentes de gás de síntese contendo carbono produzidos pela gaseificação, tais como CO, C02 e/ou CH4, são passados para um biorreator, em que pelo menos uma parte do CO é convertido em produtos, tais como alcoóis e/ou ácidos, por uma ou mais bactérias carboxidotróficas. Os componentes não convertidos em produtos, tipicamente saem do biorreator em uma corrente de saída. No entanto, de acordo com a invenção, os componentes contendo carbono na corrente de saída, tais como CO, C02 e/ou CH4 não convertidos, podem ser redirecionados de volta para o gaseificador e pelo menos parcialmente reciclados em compostos incluindo CO, C02 e CH4. Outros componentes não contendo carbono, tais como H2 e/ou H20, que saem do biorreator na corrente de saída também podem ser passados de volta para o gaseificador e reciclados.

Sem querer ser limitado pela teoria, considera-se que em um gaseificador, o material carbonáceo sofre vários processos diferentes. Essencialmente, uma quantidade limitada de oxigênio ou ar é introduzida no gaseificador para permitir que um pouco do material orgânico seja queimado para produzir monóxido de carbono e energia. Este, por sua vez, aciona uma segunda reação que converte mais material orgânico em hidrogênio e monóxido de carbono adicional. Os gaseificadores que operam sob condições de estado estacionário produzem correntes de gás contendo componentes incluindo CO, C02, H2 e opcionalmente CH4 em proporções substancialmente constantes. Assim, o retorno dos componentes contendo carbono, tais como CO, C02 e/ou CH4 não convertidos, de volta para o gaseificador, irá reduzir a quantidade de combustível necessário para ser gaseificado para produzir a mesma corrente substancialmente constante. Por sua vez, o CO, C02 e/ou CH4 na corrente gaseificada pode ser passado para o biorreator, em que mais CO e opcionalmente C02, será convertido em produtos, melhorando assim a captura de carbono global do processo.

Além disso, os componentes contendo hidrogênio, tais como o H2 remanescente após a fermentação, e/ou produtos extraídos do biorreator pela corrente de gás, também podem ser reciclados de volta ao gaseificador, melhorando assim a captura de H2 total do processo. Adicional ou alternativamente, o aumento da eficiência de provisão de hidrogênio para o biorreator também irá melhorar a captura de carbono total, visto que ο H2 reduz a quantidade de C02 produzido na reação de fermentação.

Nas modalidades particulares, os componentes desejados, tais como produtos retirados do biorreator, são separados a partir da corrente de saída. O produto separado pode ser combinado com o produto separado do caldo de fermentação por meios convencionais.

Em outra modalidade da invenção, o gás de saída que sai da reação de fermentação pode opcionalmente sofrer separação para remover os componentes desejáveis, tais como CO e/ou H2 e devolvê-los diretamente ao biorreator. Adicionalmente, ou alternativamente, a separação de gás pode ser usada para enriquecer um componente específico da corrente de saída, tal como C02 e/ou CH4, tal que a corrente enriquecida de C02 e/ou CH4 pode ser passada para o gaseificador. Nas modalidades particulares, um primeiro componente da corrente de saída, tal como C02 ou CH4, pode ser separado de um ou mais segundos componentes. Nas modalidades particulares, o primeiro componente é devolvido ao gaseificador, enquanto que um ou mais segundos componentes podem ser direcionados ao biorreator e/ou um orifício de resíduos. Outros componentes menos desejáveis, por exem- pio, compostos inertes tais como N2, também podem ser separados por meios conhecidos na técnica e desviados para uma corrente de resíduos para o descarte.

Melhoras na eficiência de fermentação observadas através do aumento da produtividade de etanol em que o C02 é fornecido para um ga-seificador são conhecidas na técnica. As quantidades ideais de C02 fornecidas ao gaseificador são detalhadas na WO 2009/154788 que é aqui totalmente incorporada por referência.

Definições A não ser que de outra maneira definida, os seguintes termos como utilizados ao longo deste relatório descritivo são definidos como se segue: Os termos "captura de carbono" e "captura de carbono total" se referem à eficiência de conversão de uma fonte de carbono, tal como uma carga de alimentação em produtos. Por exemplo, a quantidade de carbono em uma carga de alimentação de biomassa lenhosa convertida em produtos úteis, tais como o álcool. O termo "carga de alimentação" se refere ao material carboná-ceo tal como os resíduos sólidos urbanos, material florestal, resíduos de madeira, material de construção, material vegetativo, materiais residuais de carvão, óleo, polpa e papel, por exemplo, licor negro, coprodutos petroquímicos, biogás, pneus e combinações destes. O termo "gás de síntese" refere-se a uma mistura gasosa que contém pelo menos uma parte de monóxido de carbono e hidrogênio produzidos pela gaseificação e/ou reforma de uma carga de alimentação carboná-cea. O termo "substrato que compreende monóxido de carbono" e termos similares devem ser compreendidos de incluir qualquer substrato em que o monóxido de carbono é disponível para uma ou mais cepas de bactérias para o crescimento e/ou fermentação, por exemplo.

Os "substratos gasosos que compreendem monóxido de carbono" incluem qualquer gás que contenha monóxido de carbono. O substrato gasoso tipicamente conterá uma proporção significativa de CO, de preferência pelo menos cerca de 5 % a cerca de 95 % de CO em volume. O termo "biorreator" inclui um dispositivo de fermentação que consiste de um ou mais recipientes e/ou torres ou disposições de tubulação, que inclui o reator de tanque agitado contínuo (CSTR), um reator de células imobilizado, um reator de suspensão de gás, um reator de coluna de bolhas (BCR), um reator de membrana, tal como um Hollow Fibre Membrande Bioreactor (HFMBR), um reator de leito de escoamento (TBR), biorreator de monólito, biorreatores de circuito forçado ou bombeado ou suas combinações, ou outro recipiente ou outro dispositivo adequado para o contato gás-líquido. O termo "ácido" como aqui utilizado inclui tanto os ácidos carbo-xílicos quanto o ânion de carboxilato associado, tal como a mistura de ácido acético livre e acetato presente em um caldo de fermentação, conforme descrito neste documento. A relação de ácido molecular para carboxilato no caldo de fermentação é dependente do pH do sistema. Além disso, o termo "acetato" inclui tanto o sal de acetato isoladamente quanto uma mistura de ácido acético molecular ou livre e sal de acetato, tal como a mistura de sal de acetato e ácido acético livre presente em um caldo de fermentação conforme descrito neste documento. O termo "composição desejada" é usado para se referir ao nível desejado e aos tipos de componentes de uma substância, tal como, por exemplo, de uma corrente de gás. Mais particularmente, um gás é considerado de ter uma "composição desejada" se ele contiver um componente específico (por exemplo, CO e/ou F)2) e/ou contiver um componente específico em um nível particular e/ou não contiver um componente específico (por exemplo, um contaminante nocivo aos micro-organismos) e/ou não contiver um componente específico em um nível particular. Mais do que um componente pode ser considerado quando se determina se uma corrente de gás possui uma composição desejada. O termo "corrente" é usado para se referir a um fluxo de material em, através e longe de um ou mais estágios de um processo, por exemplo, o material que é alimentado a um biorreator e/ou um removedor opcional de C02. A composição da corrente pode variar à medida que passa através de estágios particular. Por exemplo, quando uma corrente passa através do biorreator, o teor de CO da corrente pode diminuir, enquanto que o teor de C02 pode aumentar. Similarmente, quando a corrente passa através do estágio de removedor de C02, 0 teor de C02 irá diminuir. A não ser que o contexto exija de outra maneira, as frases "fermentação", "processo de fermentação" ou "reação de fermentação" e outras mais, como aqui utilizadas, se destinam a abranger tanto a fase de crescimento quanto a fase de biossíntese do produto do processo.

Os termos "aumento da eficiência", "eficiência aumentada" e outros mais, quando utilizados em relação a um processo de fermentação, incluem, mas não são limitados a estes, o aumento de um ou mais de: a taxa de crescimento de micro-organismos na fermentação, 0 volume ou massa do produto desejado (tal como alcoóis) produzido por volume ou massa de substrato (tal como monóxido de carbono) consumido, a taxa de produção ou nível de produção do produto desejado, e a proporção relativa do produto desejado produzido em comparação com outros subprodutos da fermentação, e ainda pode refletir 0 valor (que pode ser positivo ou negativo) de quaisquer subprodutos gerados durante o processo.

Embora certas modalidades da invenção, isto é, aquelas que incluem a produção de etanol mediante a fermentação anaeróbica usando CO e opcionalmente H2 como o substrato primário, sejam facilmente reconhecidas como sendo melhoras valiosas para a tecnologia de grande interesse hoje em dia, deve ser observado que a invenção é aplicável à produção de produtos alternativos tais como outros alcoóis e o uso de substratos alternativos, particularmente substratos gasosos, como será do conhecimento das pessoas de habilidade comum na técnica a qual a invenção refere-se após a consideração da divulgação no momento. Por exemplo, os substratos gasosos que contêm dióxido de carbono e hidrogênio podem ser usados nas modalidades particulares da invenção. Além disso, a invenção pode ser aplicável em fermentações para produzir acetato, butirato, propionato, caproato, etanol, propanol e butanol e hidrogênio. A título de exemplo, esses produtos podem ser produzidos pela fermentação usando micróbios do gênero Moo-rella, Clostridia, Ruminococcus, Acetobacterium, Eubacterium, Butyríbacteri-um, Oxobacter, Methanosarcina, Methanosarcina, e Desulfotomaculum. Processo de Gaseificação A invenção tem aplicação particular no apoio da produção de produtos de gás de síntese derivado da gaseificação. Em algumas modalidades da invenção, uma carga de alimentação é convertida em gás de síntese mediante a gaseificação, e o gás de síntese passado em uma reação de fermentação onde pelo menos uma parte do CO e/ou H2 é convertida em produtos, tais como ácidos e/ou alcoóis. A gaseificação é um processo termoquímico em que as cargas de alimentação carbonáceas (ricas em carbono) tais como carvão, coque de petróleo ou biomassa são convertidas em um gás que compreende hidrogênio e monóxido de carbono (e poucas quantidades de dióxido de carbono e outros gases) sob condições limitadas de oxigênio, tipicamente de alta pressão, de alta temperatura e/ou de vapor. O gás resultante tipicamente compreende principalmente CO e H2, com volumes mínimos de C02, metano, etileno e etano. A gaseificação se baseia em processos químicos em temperaturas elevadas (tipicamente < 700 °C), pela qual qualquer material contendo carbono é convertido em gás de síntese. As cargas de alimentação contendo carbono incluem carvão, óleo, coque de petróleo, gás natural, biomassa e resíduos orgânicos tais como resíduos sólidos urbanos, lamas de depuração ou subprodutos de processos industriais, tais como a indústria de polpa de papel.

No processo de gaseificação, o material carbonáceo sofre vários processos diferentes, incluindo: 1. O processo de pirólise (ou devolatilização) ocorre quando a partícula carbonácea esquenta onde os voláteis são liberados e o carvão é produzido. O processo é dependente das propriedades do material carbonáceo e determina a estrutura e composição do carvão, que depois passará pelas rea- ções de gaseificação. 2. O processo de combustão ocorre quando os produtos voláteis e um pouco do carvão reage com o oxigênio para formar dióxido de carbono e monóxido de carbono, que fornece calor para as reações de gaseificação subsequentes. 3. Outra produção de produtos gasosos ocorre quando o carvão reage com o dióxido de carbono e vapor para produzir monóxido de carbono e hidrogênio. 4. Além disso, a reação de alteração do gás de água de fase gasosa reversível alcança o equilíbrio muito rápido nas temperaturas em um gaseificador. Isso equilibra as concentrações de monóxido de carbono, vapor, dióxido de carbono e hidrogênio na corrente de gás de síntese resultante que sai do gaseificador.

Aqueles versados na técnica estarão cientes dos muitos mecanismos de gaseificação e/ou sistemas adequados para a produção de gás de síntese. Um resumo dos vários processos de gaseificação adequados para a produção de gás de síntese é fornecido em Synthetic Fuels Handbo-ok: Properties, Processes and Performance (J. Speight, McGraw-HilI Profes-sional, 2008), que é aqui incorporado por referência. Os mecanismos de gaseificação exemplares incluem leito fixo contra-corrente, leito fixo co-corrente, fluxo arrastado, leito fluidizado, arco de plasma, gaseificadores de estágio único, múltiplos estágios ou suas combinações.

Muitas variações de projeto dos gaseificadores existem e são bem conhecidas na técnica, no entanto elas tipicamente caem em três categorias: Leito Móvel - o combustível de carbono seco é alimentado através da parte superior do gaseificador. Quando lentamente cai através do recipiente, ele reage com vapor e/ou oxigênio quando elas fluem em direções opostas sobre o leito. O combustível passa pelo processo até que esteja completamente gasto deixando para trás gás de síntese de baixa temperatura e cinza fundida. Os contaminantes são posteriormente limpos a partir do gás de síntese.

Fluxo arrastado - o combustível pode ser alimentado seco ou úmido (misturado com água) no gaseificador. Os reagentes (vapor e/ou oxigênio) fluem de modo unidirecional para cima ou para baixo através do gaseificador, quando os estágios de gaseificação ocorrem, até que o gás de síntese completo em temperatura alta sai da parte superior do reator. Escória fundida cai na parte inferior.

Leito Fluidizado - vapor e/ou oxigênio fluem para cima através da torre do reator enquanto o combustível é injetado, e permanece suspensa nesta corrente enquanto a gaseificação ocorre. Gás de síntese em temperatura moderada sai enquanto a cinza seca (não derretida) é evacuada na parte inferior.

Outros exemplos de processos de gaseificação para produzir o gás de síntese são detalhados nas WO 2008/006049 e WO 2009/009388, ambas das quais são aqui totalmente incorporadas por referência. Condicionamento do Gás de Síntese As modalidades particulares da invenção incluem o gás de síntese de passagem produzido em um processo de gaseificação em um bior-reator, em que é colocado em contato com um ou mais micro-organismos e convertido em produtos. A corrente de gás de síntese produzida no processo de gaseificação tipicamente contém pequenas quantidades de subprodutos, tais como H2S, COS, NOx, BTEX (benzeno, tolueno, etil benzeno e xilenos), alcatrão e matéria particulada. Tais componentes podem ser removidos utilizando a metodologia de condicionamento padrão em operações de múltiplas unidades. Aqueles versados na técnica estarão familiarizados com as operações unitárias para a remoção de componentes indesejáveis. Por meio de exemplo, os componentes de BTEX podem ser removidos da corrente de gás de síntese mediante a passagem da corrente através de pelo menos um leito de carvão ativado. Além disso, a alta eficiência de lavagem Venturi pode ser usada para remover a matéria particulada e alcatrão de uma corrente de gás de síntese (Benchmarking Biomass Gasification Technologies for Fu-els, Chemicals Flydrogen Production; report prepared for US department of Energy and National Energy Technology Laboratory by Ciferno and Marano, 2002). Outros exemplos de métodos de condicionamento de gás estão detalhados na WO 2009/009388 e são aqui incorporados por referência.

Considera-se o gás de síntese passado em um biorreator de fermentação, de acordo com os métodos da invenção, irá exigir um mínimo de condicionamento, visto que a maioria dos componentes não é considerada de ter um efeito negativo sobre a cultura microbiana. Nas modalidades da invenção, a matéria particulada e opcionalmente o alcatrão são removidos da corrente de gás de síntese com alta eficiência de lavagem Venturi. O oxigênio residual é opcionalmente removido usando um leito de catalisador de cobre quente, antes de passar o gás de síntese para o fermentador. Adicional ou alternativamente o oxigênio pode ser reduzido em água na presença de hidrogênio utilizando outros catalisadores de metal, tais como óxidos de paládio ou platina.

Reação de fermentação As modalidades particulares da invenção incluem a fermentação de uma corrente de substrato de gás de síntese para produzir produtos incluindo álcool(s) e opcionalmente ácído(s). Os processos para a produção de etanol e outros alcoóis a partir de substratos gasosos são conhecidos. Os processos exempíares incluem aqueles descritos, por exemplo, nas WO 2007/117157, WO 2008/115080, US 6.340.581, US 6.136.577, US 5.593.886, US 5.807.722 e US 5.821.111, cada uma das quais é aqui incorporada por referência.

Um número de bactérias anaeróbias é conhecido de serem capazes de realizar a fermentação de CO em alcoóis, incluindo n-butanol e etanol, e ácido acético, e é adequado para uso no processo da presente invenção. Exemplos de tais bactérias que são adequadas para uso na invenção incluem as do gênero Clostridium, tais como as cepas de Clostridium Ijungdahlii, incluindo aquelas descritas na WO 00/68407, EP 117309, Patentes US n- 5.173.429, 5.593.886, e 6.368.819, WO 98/00558 e WO 02/08438, Clostrídium carboxydivorans (Liou et al., International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 33: pp 2085-2091) e Clostridium autoethanogenum (Abrini et al, Archives of Microbiology 161: pp 345-351). Outras bactérias adequadas incluem aquelas do gênero Moorella, incluindo Moorella sp HUC22-1, (Sakaí et al, Biotechnology Letters 29: pp 1607- 1612), e aquelas do gênero Carboxydothermus (Svetlichny, V.A., Sokolova, > T.G. et al (1991), Systematic and Applied Microbiology 14: 254-260). Outros exemplos incluem Morella thermoacetica, Moorella thermoautotrophíca, Ru-minococcus productus, Acetobacterium woodii, Eubacterium limosum, But-yribacterium methylotrophicum, Oxobacter pfennigii, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina acetivorans, Desulfotomaculum kuznetsovii (Simpa et. al. ) Criticai Reviews in Biotechnology, 2006 Vol. 26. Pp41-65). Além disso, deve-se compreender que outras bactérias anaeróbicas acetogênicas podem ser aplicáveis à presente invenção como seria entendida por uma pessoa versada na técnica. Também será observado que a invenção pode ser aplicada a uma cultura mista de duas ou mais bactérias, i Um micro-organismo exemplar adequado para uso na presente invenção é Clostridium autoethanogenum. Em uma modalidade, a Clostridium autoethanogenum é uma Clostridium autoethanogenum tendo as características de identificação da cepa depositada no German Resource Centre for Biological Material (DSMZ) sob o número de depósito de identificação I 19630. Em outra modalidade, o Clostridium autoethanogenum é um Clostridium autoethanogenum tendo as características de identificação de número de depósito DSMZ, DSMZ 10061. Exemplos de fermentação de um substrato que compreende CO para produzir produtos incluindo alcoóis por Clostridium autoethanogenum são fornecidos nas WO 2007/117157, WO i 2008/115080, WO 2009/022925, WO 2009/058028, WO 2009/064200, WO 2009/064201, WO 2009/113878 e WO 2009/151342, todas as quais são aqui incorporadas por referência. A cultura das bactérias utilizadas nos métodos da invenção pode ser conduzida usando qualquer número de processos conhecidos na técnica i para o cultivo e fermentação de substratos utilizando as bactérias anaeróbicas. Técnicas exemplares são fornecidas na seção "exemplos" abaixo. Por meio de outro exemplo, esses processos geralmente descritos nos seguintes artigos usando substratos gasosos para a fermentação podem ser utilizados: (i) K. T. Klasson, et al. (1991). Bioreactors for synthesis gas fermentations resources. Conservation and Recycling, 5; 145-165; (ii) K. T. Klasson, et al. (1991). Bioreactor design for synthesis gas fermentations. Fuel. 70. 605-614; ί (iii) K. T. Klasson, et al. (1992). Bioconversion of synthesis gas into liquid or gaseous fuels. Enzyme and Microbial Technology. 14; 602-608; (iv) J. L. Ve-ga, et al. (1989). Study of Gaseous Substrate Fermentation: Carbon Monoxide Conversion to Acetate. 2. Continuous Culture. Biotech. Bioeng. 34. 6. 785-793; (vi) J. L. Vega, et al. (1989). Study of gaseous substrate fermentati-i ons: Carbon monoxide conversion to acetate. 1. Batch culture. Biotechnology and Bioengineering. 34. 6. 774-784; (vii) J. L. Vega, et al. (1990). Design of Bioreactors for Coal Synthesis Gas Fermentations. Resources, Conservation and Recycling. 3. 149-160; todos dos quais são aqui incorporados por referência. i A fermentação pode ser realizada em qualquer biorreator ade- quado configurado o contato de para gás/líquido em que o substrato pode ser colocado em contato com um ou mais micro-organísmos, tal como um reator tanque agitado contínuo (CSTR), um reator de células imobilizado, um reator de suspensão de gás, um reator de coluna de bolhas (BCR), um rea-i tor de membrana, tal como um Biorreator de Membrana de Fibra Oca (HFM-BR) ou um reator de leito de escoamento (TBR), biorreator de monólito ou reatores de circuito. Da mesma forma, em algumas modalidades da invenção, o biorreator pode compreender um primeiro reator de crescimento em que os micro-organismos são cultivados, e um segundo reator de fermentaI ção, em que o caldo de fermentação do reator de crescimento é alimentado e em que a maior parte do produto de fermentação (por exemplo, etanol e acetato) é produzida.

De acordo com as várias modalidades da invenção, a fonte de carbono para a reação de fermentação é o gás de síntese derivado da gasei-1 ficação. O substrato de gás de síntese tipicamente conterá uma maior proporção de CO, tal como pelo menos cerca de 15% a cerca de 75% de CO em volume, de 20% a 65% de CO em volume, de 20% a 60% de CO em vo- lume, e de 20% a 55% de CO em volume. Nas modalidades particulares, o substrato compreende cerca de 25%, ou cerca de 30%, ou cerca de 35%, ou cerca de 40%, ou cerca de 45%, ou cerca de 50% de CO, ou cerca de 55% de CO, ou cerca de 60% de CO em volume. Os substratos tendo concentrações mais baixas de CO, tais como 6%, também podem ser apropriados, particularmente quando ο H2 e o CO2 também estão presentes. Nas modalidades particulares, a presença de hidrogênio resulta em uma eficiência global melhorada de produção de álcool. O substrato gasoso também pode conter um pouco de C02, por exemplo, tal como cerca de 1% a cerca de 80% de C02 em volume, ou 1 % a cerca de 30% de C02 em volume.

De acordo com as modalidades particulares da invenção, o teor de CO e/ou o teor de H2 da corrente de substrato pode ser enriquecido antes de passar a corrente no biorreator. Por exemplo, o hidrogênio pode ser enriquecido usando as tecnologias bem conhecidas na técnica, tal como a adsorção da oscilação de pressão, separação criogênica e separação de membrana. Similarmente, o CO pode ser enriquecido usando tecnologias bem conhecidas na técnica, tais como lavagem de cobre-amônio, separação criogênica, tecnologia COSORB™ (absorção em dicloreto de alumínio cúpri-co em tolueno), adsorção da oscilação de vácuo e separação de membrana. Outros métodos utilizados na separação do gás e enriquecimento são detalhados em PCT/NZ2008/000275, que é aqui totalmente incorporado por referência.

Adicional ou alternativamente, um ou mais componentes particulares da corrente que sai do biorreator também podem ser separados e/ou enriquecidos usando tais tecnologias. Pelo menos uma parte do componente enriquecido, tal como CH4 e/ou C02, pode ser desviada de volta para o ga-seificador para melhorar a eficiência total de todo o processo. Adicional ou alternativamente, os componentes enriquecidos tais como CO e/ou CO e/ou H2 podem ser desviados de volta para o gaseificador para melhorar a eficiência do estágio de fermentação.

Tipicamente, o monóxido de carbono será adicionado à reação de fermentação em estado gasoso. No entanto, os métodos da invenção não se limitam à adição do substrato neste estado. Por exemplo, o monóxido de carbono pode ser fornecido em um líquido. Por exemplo, um líquido pode ser saturado com um gás contendo monóxido de carbono e este líquido adicionado ao biorreator. Isto pode ser conseguido utilizando metodologia padrão, ί A título de exemplo, um gerador de dispersão de microbolhas (Hensirisak et. al. Scale-up of microbubble dispersion generator for aerobic fermentation; Applied Biochemistry and Biotechnoloqy Volume 101, Number 3 / October, 2002) pode ser usado para esta finalidade.

Será observado que para o crescimento das bactérias e a feri mentação de CO para álcool ocorrer, além do gás de substrato contendo CO, um meio nutritivo líquido adequado necessitará ser alimentado ao biorreator. O meio nutriente irá conter vitaminas e minerais suficientes para permitir o crescimento do micro-organismo utilizado. Os meios anaeróbicos adequados para a fermentação do etanol utilizando CO como a única fonte de i carbono são conhecidos na técnica. Por exemplo, os meios adequados são descritos nas Patentes US n55 5.173.429 e 5.593.886 e WO 02/08438, WO 2007/117157, WO 2008/115080, WO 2009/022925, WO 2009/058028, WO 2009/064200, WO 2009/064201, WO 2009/113878 e WO 2009/151342 acima referidas. A presente invenção fornece um novo meio que possui eficácia l aumentada no suporte ao crescimento dos micro-organismos e/ou produção de álcool no processo de fermentação. Este meio será descrito com mais detalhes adiante. A fermentação deve desejavelmente ser realizada sob condições adequadas para a fermentação desejada ocorrer (por exemplo, CO para ei tanol). As condições de reação que devem ser consideradas incluem pressão, temperatura, taxa de fluxo de gás, taxa de fluxo de líquido, pH médio, potencial de oxirredução médio, taxa de agitação (se usar um reator de tanque agitado contínuo), nível de inóculo, concentrações máximas de substrato gasoso para garantir que o CO na fase líquida não se torna limitativo, e l concentrações máximas de produto para evitar a inibição do produto. As condições adequadas são descritas nas WO 02/08438, WO 2007/117157, WO 2008/115080, WO 2009/022925, WO 2009/058028, WO 2009/064200, WO 2009/064201, WO 2009/113878 e WO 2009/151342, todas das quais são aqui incorporadas por referência.

As condições de reação ideais dependerão em parte do microorganismo específico utilizado. No entanto, em geral, é preferível que a fer-■ mentação seja executada na pressão mais elevada do que a pressão atmosférica. A operação em pressões aumentadas permite um aumento significativo na taxa de transferência de CO da fase gasosa para a fase líquida, onde pode ser absorvida pelo micro-organismo como uma fonte de carbono para a produção de etanol. Isso, por sua vez, significa que o tempo de retenção i (definido como o volume de líquido no biorreator dividido pela taxa de fluxo de gás de entrada) pode ser reduzido quando os biorreatores forem mantidos em pressão elevada, em vez da pressão atmosférica.

Os benefícios da condução de uma fermentação de gás para e-tanol em pressões elevadas também foram descritos em outros lugares. Por i exemplo, a WO 02/08438 descreve as fermentações de gás para etanol executadas sob pressões de 30 psig e 75 psig, dando produtividades de etanol de 150 g/l/dia e 369 g/l/dia, respectivamente. No entanto, as fermentações de exemplo executadas utilizando meios similares e composições de gás de entrada na pressão atmosférica foram observadas de produzir entre i 10 e 20 vezes menos etanol por litro por dia.

Também é desejável que a taxa de introdução do substrato gasoso contendo CO é tal como para garantir que a concentração de CO na fase líquida não se torne limitativa. Isso ocorre porque uma consequência das condições limitadas pelo CO pode ser aquela que o produto de etanol é i consumido pela cultura.

Recuperação do produto Os produtos da reação de fermentação podem ser recuperados usando os métodos conhecidos. Os métodos exemplares incluem aqueles descritos na WO 2007/117157, WO 2008/115080, WO 2009/022925, US i 6.340.581, US 6.136.577, US 5.593.886, US 5.807.722 e US 5.821.111. No entanto, de forma breve e por meio de exemplo, apenas o etanol pode ser recuperado do caldo de fermentação através de métodos tais como a desti- lação ou evaporação fracionada, e fermentação extrativa. A destilação de etanol a partir de um caldo de fermentação produz uma mistura azeotrópica de etanol e água (isto é, 95 % de etanol e 5 % de água). O etanol anidro pode subsequentemente ser obtido através do uso > de tecnologia de desidratação de etanol com peneira molecular, que também é bem conhecida na técnica.

Os procedimentos de fermentação extrativa envolvem o uso de um solvente miscível em água que apresenta um baixo risco de toxicidade para o organismo de fermentação, para recuperar o etanol do caldo de fer- ) mentação diluído. Por exemplo, o álcool oleílico é um solvente que pode ser usado neste tipo de processo de extração. O álcool oleílico é continuamente introduzido em um fermentador, no qual este solvente se eleva formando uma camada na parte superior do fermentador que é continuamente extraída e alimentada através de uma centrífuga. Água e as células são então pron- > tamente separadas do álcool oleílico e retornam ao fermentador enquanto o solvente carregado de etanol é alimentado em uma unidade de vaporização instantânea. A maior parte do etanol é vaporizada e condensada enquanto que o álcool oleílico é não volátil e é recuperado para a reutilização na fermentação. ) O acetato, que é produzido como subproduto na reação de fer- mentação, também pode ser recuperado do caldo de fermentação usando os métodos conhecidos na técnica.

Por exemplo, um sistema de adsorção envolvendo um filtro de carvão vegetal ativado pode ser usado. Neste caso, é preferível que as célu- > Ias microbianas sejam, em primeiro lugar, removidas do caldo de fermentação utilizando uma unidade de separação adequada. Numerosos métodos com base na filtração que gera um caldo de fermentação livre de célula para a recuperação de produto são conhecidos na técnica. O etanol livre de células - e acetato - contendo permeado é então passado através de uma coluna ) contendo carvão vegetal ativado para adsorver o acetato. O acetato na forma ácida (ácido acético) em vez da forma de sal (acetato) é mais facilmente adsorvido pelo carvão vegetal ativado. Portanto, é preferível que o pH do caldo de fermentação seja reduzido para menos do que cerca de 3 antes de ser passado através da coluna de carvão vegetal ativado, para converter a maioria do acetato na forma de ácido acético. O ácido acético adsorvido no carvão vegetal ativado pode ser > recuperado pela eluição utilizando os métodos conhecidos na técnica. Por exemplo, o etanol pode ser usado para eluir o acetato ligado. Em certas modalidades, o etanol produzido pelo próprio processo de fermentação pode ser usado para eluir o acetato. Pela razão do ponto de ebulição do etanol ser 78,8 °C e a do ácido acético que ser 107 °C, o etanol e o acetato podem ser ) facilmente separados uns dos outros através de um método com base na volatilidade tal como a destilação.

Outros métodos para a recuperação de acetato a partir de um caldo de fermentação também são conhecidos na técnica e podem ser usados nos processos da presente invenção. Por exemplo, as Patente US n— 5 6.368.819 e 6.753.170 descrevem um sistema de solvente e co-solvente que pode ser usado para a extração de ácido acético a partir dos caldos de fermentação. Assim como com o exemplo do sistema à base de álcool oleílico descrito para a fermentação extrativa de etanol, os sistemas descritos nas Patentes US n— 6.368.819 e 6.753.170 descrevem um solvente/co-solvente ) imiscível em água que pode ser misturado com o caldo de fermentação ambos na presença ou ausência dos micro-organismos fermentados a fim de extrair o produto de ácido acético. O solvente/co-solvente contendo o produto de ácido acético é então separado do caldo por destilação. Uma segunda etapa de destilação pode então ser usada para purificar o ácido acético do j sistema solvente/co-solvente.

Os produtos da reação de fermentação (por exemplo, etanol e acetato) podem ser recuperados do caldo de fermentação através da remoção contínua de uma parte do caldo do biorreator de fermentação, separação de células microbianas do caldo (convenientemente mediante a filtra) ção), e recuperação de um ou mais produtos do caldo simultânea ou sequencialmente. No caso do etanol, ele pode ser convenientemente recuperado por destilação, e o acetato pode ser recuperado pela adsorção em car- vão vegetal ativado, usando os métodos descritos acima. As células micro-bianas separadas são de preferência devolvidas ao biorreator de fermentação. O permeado livre de célula que permanece após o etanol e o acetato terem sido removidos também é preferivelmente devolvido ao biorreator de fermentação. Os nutrientes adicionais (tais como as vitaminas do complexo B) podem ser adicionados ao permeado livre de células para reabastecer o meio nutriente antes de ser devolvido ao biorreator. Da mesma forma, se o pH do caldo foi ajustado conforme descrito acima para aumentar a adsorção de ácido acético no carvão vegetal ativado, o pH deve ser reajustado para um pH semelhante àquele do caldo no biorreator de fermentação, antes de ser devolvido ao biorreator.

Reciclo do componente da corrente De acordo com a invenção, é fornecido um método de melhora da eficiência global de captura de carbono e/ou captura de carbono de um processo de fermentação, o processo incluindo: a conversão de uma carga de alimentação em gás de síntese em um gaseificador; a passagem do gás de síntese em um biorreator; a fermentação de pelo menos uma parte do gás de síntese no biorreator para a produção dos produtos; em que os componentes do gás de síntese não convertidos em produtos e/ou subprodutos do processo de fermentação saem do fermenta-dor em uma corrente de saída, em que pelo menos uma parcela da corrente de saída é devolvida ao gaseificador.

Nas modalidades particulares, um substrato de gás de síntese é produzido em um gaseificador e pelo menos uma parte é passada para um biorreator. O substrato de gás de síntese é colocado em contato com um ou mais micro-organismos e fermentado em um ou mais produtos tais como alcoóis. Durante a fermentação, os subprodutos de fermentação tais como C02 e/ou os componentes da corrente de gás de síntese não metabolizados pelo um ou mais micro-organismos, saem do biorreator em uma corrente de saída. De acordo com a invenção, pelo menos uma parte da corrente de sa- ida é passada para o gaseificador. Adicional ou alternativamente, a corrente de saída compreende um primeiro componente e um ou mais segundos componentes, em que pelo menos uma parte do primeiro componente é separada do um ou mais segundos componentes e passada para o gaseificador.

Nas modalidades particulares, os componentes de gás de síntese, tais como CO, H2 e opcionalmente C02 são convertidos em produtos, tais como ácido(s) e/ou álcool(s). Em algumas modalidades, uma cultura microbiana converte o CO e opcionalmente ο H2 em produtos incluindo o etanol. Os produtos tipicamente podem ser recuperados do biorreator em uma corrente de produto. Nas modalidades particulares da invenção, a cultura microbiana é colocada em suspensão em um meio líquido de nutrientes. Consequentemente, os produtos produzidos na reação de fermentação podem ser recuperados a partir de uma parte do meio líquido de nutrientes removida do biorreator em uma corrente de produto.

Em algumas modalidades, a corrente de substrato de gás de síntese tipicamente será fornecida em uma taxa de fluxo elevada e/ou pressão alta mediante a aspersão da corrente dentro do biorreator. Como tal, pequenas quantidades de produto e/ou água podem ser retiradas do meio líquido de nutrientes no biorreator e carregadas na corrente de saída. Nas modalidades particulares, os produtos retirados do biorreator podem ser separados da corrente de saída por meios bem conhecidos na técnica. Por exemplo, o etanol pode ser separado da corrente de saída usando as tecnologias de membrana existentes. Os produtos separados podem ser combinados com os produtos recuperados do caldo de fermentação por meios convencionais.

De acordo com os métodos particulares da invenção, a corrente de gás de síntese fornecida ao processo de fermentação contém componentes contendo carbono tais como C02 e/ou CH4 e/ou BTEX e/ou alcatrão. Tais componentes não serão convertidos em produtos pela cultura microbiana, e assim sairá do biorreator em uma corrente de saída tipicamente gasosa. Além disso, pelo menos uma parte dos componentes de CO e/ou H2 da corrente de gás de síntese alimentada no biorreator não pode ser convertida em produtos pela cultura microbiana. Em vez disso, pelo menos uma parte do CO e/ou H2 pode sair do biorreator na corrente de saída. Além disso, nas modalidades particulares, o CO pode ser pelo menos parcialmente convertido em C02 pela cultura microbiana, particularmente onde ο H2 é fornecido em concentrações limitativas. Consequentemente, o C02 produzido pela cultura microbiana pode sair do biorreator na corrente de saída.

Assim, de acordo com a invenção, pelo menos uma parte de um ou mais componentes da corrente de saída contendo carbono pode ser devolvida ao gaseificador para a conversão em gás de síntese. Nas modalidades particulares, os componentes contendo carbono da corrente de saída são selecionados de C02, CH4 e/ou outros compostos orgânicos voláteis, alcatrão, CO, BTEX, ácidos e alcoóis. Adicional ou alternativamente, pelo menos uma parte de um ou mais dos componentes da corrente de saída contendo hidrogênio são devolvidos ao gaseificador para a conversão em gás de síntese. Nas modalidades particulares, os componentes contendo hidrogênio são selecionados a partir de H2 e H20. O retorno dos componentes contendo carbono da corrente de saída para o gaseificador reduz a quantidade de carbono da carga de alimentação requerida para produzir o gás de síntese de uma composição desejada particular. Além disso, o retorno dos componentes contendo hidrogênio a partir da corrente de saída para o gaseificador reduz a quantidade de água/vapor necessária para produzir o gás de síntese de uma composição desejada particular. Consequentemente, haverá uma melhora na eficiência global do processo integrado, e nas modalidades particulares, onde o gás de síntese é convertido em produtos tais como ácidos e/ou alcoóis, a captura de carbono total do processo irá aumentar.

Nas modalidades particulares da invenção, a corrente de saída inteira é desviada para o gaseificador para a conversão em gás de síntese. Em outras modalidades, uma parte da corrente de saída é desviada para o gaseificador para a conversão em gás de síntese. Nas modalidades particulares, um ou mais componentes da corrente de saída são separados da cor- rente de saída e desviados para o gaseificador. Por exemplo, C02 elou CH4 pode ser separado da corrente de saída através dos métodos de separação bem conhecidos na técnica e devolvido para o gaseificador para conversão em gás de síntese. Outros componentes podem ser similarmente separados utilizando técnicas bem conhecidas por aqueles versados na técnica. Os métodos bem conhecidos para a separação de gás e/ou captura de C02 são detalhados na PCT/NZ2008/000275 e são aqui incorporados por referência.

Assim, nas modalidades particulares da invenção, é fornecido um método de melhora da captura de carbono global em um processo de gaseificação-fermentação integrado, em que pelo menos uma parte do gás de síntese produzido em um estágio de gaseificação é passada por um bior-reator, em que um ou mais micro-organismos convertem pelo menos uma parte do gás de síntese em produtos, tais como alcoóis, em um estágio de fermentação. Nas modalidades particulares, os subprodutos produzidos na etapa de fermentação, tais como o C02, saem do biorreator em uma corrente de saída, em que pelo menos uma parte da corrente de saída é passada no estágio de gaseificação.

Em outra modalidade, os componentes tais como BTEX e/ou alcatrão podem ser desejavelmente removidos da corrente de gás de síntese antes da corrente passar para o biorreator. Em tais modalidades, os componentes, tais como BTEX e/ou alcatrão, podem ser separados usando os métodos conhecidos na técnica e devolvidos ao gaseificador para a conversão em gás de síntese. Como tal, nas modalidades particulares, é fornecido um método de melhora da eficiência global e/ou captura de carbono de um processo de fermentação, o processo incluindo: a conversão de uma carga de alimentação em gás de síntese em um gaseificador; a passagem de pelo menos uma parte do gás de síntese em um biorreator; a fermentação de pelo menos uma parte do gás de síntese no biorreator para a produção de produtos; em que o método inclui a separação de um ou mais componen- tes do gás de síntese antes da passagem do gás de síntese no biorreator, e desvio do um ou mais componentes para o gaseificador. A título de exemplo, os componentes tais como H2S, C02, alcatrão e/ou BTEX podem ser removidos da corrente de substrato de gás de síntese antes de passar para o biorreator. Tais componentes podem ser removidos usando a tecnologia de separação padrão, tal como a separação de solvente. Exemplos de tais métodos de separação são detalhados em Gas Purification 5ed. (Kohl, A., Nielsen, R., Gulf Publishing Company, 1997). Por exemplo, os gases ácidos, tais como H2S e/ou C02 podem ser removidos de uma corrente gasosa usando o processo Selexol™ (www.uop.com/ ob-iects/97%20selexol.pdf acessado 23 de março de 2008). Os componentes separados podem depois ser recuperados e opcionalmente devolvidos ao gaseificador.

Geral As modalidades da invenção são descritas por meio de exemplo. No entanto, deve ser observado que determinadas as etapas ou estágios particulares necessários em uma modalidade podem não ser necessários em outra. Por outro lado, as etapas ou estágios incluídos na descrição de uma modalidade particular podem ser opcionalmente utilizados de forma vantajosa nas modalidades onde eles não são especificamente mencionados.

Embora a invenção seja amplamente descrita com referência a qualquer tipo de corrente que possa ser movida através ou em torno do sistema por qualquer meio de transferência conhecido, em certas modalidades, as correntes de substrato e/ou exaustão são gasosas. Aqueles versados na técnica irão observar que os estágios particulares podem ser acoplados por meio de tubos adequados ou coisa parecida, configuráveis para receber ou passar as correntes em todo um sistema. Uma bomba ou compressor pode ser fornecido para facilitar a liberação das correntes em estágios particulares. Além disso, um compressor pode ser usado para aumentar a pressão do gás fornecido a um ou mais estágios, por exemplo, o biorreator. Como debatido mais acima, a pressão dos gases dentro de um biorreator pode afe- tar a eficiência da reação de fermentação nele executada. Assim, a pressão pode ser ajustada para melhorar a eficiência da fermentação. As pressões adequadas para reações comuns são conhecidas na técnica.

Além disso, os sistemas ou processos da invenção podem opcionalmente incluir meios para a regulação e/ou controle de outros parâmetros para melhorar a eficiência total do processo. Por exemplo, as modalidades particulares podem incluir a determinação de meios para monitorar a composição da corrente de substrato e/ou exaustão. Além disso, as modalidades particulares podem incluir um meio para o controle da liberação da corrente de substrato em estágios particulares ou elementos dentro de um sistema particular, se o meio de determinação determina que a corrente possua uma composição adequada para um estágio particular. Por exemplo, nos casos onde uma corrente de substrato gasoso contém níveis baixos de CO ou níveis elevados de 02 que podem ser prejudicial a uma reação de fermentação, a corrente de substrato pode ser desviada para longe do bior-reator. Nas modalidades particulares da invenção, o sistema inclui meios para monitorar e controlar o destino de uma corrente de substrato e/ou a taxa de fluxo, tal que uma corrente com uma composição desejada ou adequada pode ser liberada a um estágio particular.

Além disso, pode ser necessário aquecer ou esfriar os componentes do sistema particular ou a corrente de substrato antes ou durante de um ou mais estágios do processo. Nesses casos, os meios conhecidos de aquecimento ou esfriamento podem ser utilizados. A figura 1 é uma representação esquemática de um sistema 101 de acordo com uma modalidade da invenção. A carga de alimentação car-bonácea, tal como a biomassa, é alimentada para dentro de um gaseificador 1, através do orifício de entrada 2. Uma corrente de vapor e/ou oxigênio é fornecido ao gaseificador 1, através do orifício de entrada 3. Nas modalidades particulares da invenção, o gaseificador é configurado de tal modo que a corrente de carga de alimentação e vapor e/ou oxigênio reagem para produzir o gás de síntese. Nas modalidades particulares, o gás de síntese produzido em conformidade com os métodos da invenção é produzido na compo- sição substancialmente constante durante a operação de estado estacionário. O gás de síntese sai do gaseificador 1 através do orifício 4 e passa para o estágio opcional de condicionamento do gás de síntese 5 antes de passar para o biorreator 7, através do pré-tratamento opcional 6. Nas modalidades particulares, o estágio opcional de condicionamento do gás de síntese 5 é configurado para remover os componentes da corrente de gás de síntese que podem ser prejudicial para uma cultura microbiana, tais como oxigênio, material particulado, alcatrão, H2S e/ou BTEX. Nas modalidades particulares, pelo menos uma parte dos componentes removidos pode ser devolvida ao gaseificador 1. O pré-tratamento 6 pode ser usado para controlar vários aspectos da corrente, incluindo a temperatura e níveis de contaminantes ou outros componentes indesejáveis ou constituintes. Também pode ser usado para adicionar componentes à corrente. Isso irá depender da composição particular da corrente de gás de síntese e/ou da reação de fermentação especial e/ou micro-organismos selecionados para estas. O pré-tratamento 6 pode ser posicionado em outros lugares dentro do sistema 101 ou pode ser omitido, ou múltiplios pré-tratamentos 6 podem ser fornecidos em vários pontos do sistema 101. Isso irá depender da fonte particular da corrente de gás de síntese e/ou da reação de fermentação particular e/ou micro-organismos selecionados para estas.

Seguinte ao pré-tratamento opcional a corrente de substrato de gás de síntese pode ser passada para o biorreator 7 por qualquer meio de transferência conhecido. O biorreator 7 é configurado para executar a reação de fermentação desejada para produzir produtos. De acordo com certas modalidades, o biorreator 7 é configurado para processar um substrato contendo CO e H2 de modo a produzir um ou mais ácidos e/ou um ou mais alcoóis mediante a fermentação microbiana. Em uma modalidade particular, o biorreator 7 é usado para produzir etanol e/ou butanol. O biorreator 7 pode compreender mais do que um tanque, cada tanque sendo configurado para executar a mesma reação e/ou diferentes estágios dentro de um processo de fermentação especial e/ou diferentes reações, incluindo as diferentes reações para diferentes processos de fermentação que podem incluir um ou mais estágios comuns. O biorreator 7 pode ser dotado com meios de refrigeração para controlar a temperatura nesse particular dentro de limites aceitáveis para os micro-organismos usados na reação de fermentação particular a ser realizada.

Uma bomba ou compressor (não mostrado) pode ser fornecido a montante do biorreator 7 de modo que a pressão de gás dentro do biorreator 7 é aumentada. Como mais acima debatido, a pressão dos gases dentro de um biorreator pode afetar a eficiência da reação de fermentação nele executada. Assim, a pressão pode ser ajustada para melhorar a eficiência da fermentação. Pressões adequadas para as reações comuns são conhecidas na técnica.

Os produtos produzidos no biorreator 7 podem ser recuperados por qualquer processo de recuperação conhecido na técnica. Uma corrente de saída, que compreende os componentes tais como CO não convertido e/ou H2, C02, CH4, BTEX, alcatrão, e/ou produtos retirados do biorreator, sai do biorreator 7 através do orifício de saída 8. A válvula 9 é configurada para passar pelo menos uma parte da corrente de saída de volta ao gaseifi-cador 1, através do orifício de entrada 10. Antes de retornar ao gaseificador 1, a corrente de saída pode ser condicionada ou os componentes particulares enriquecidos no estágio opcional de tratamento de gás 11. Nas modalidades particulares, o estágio opcional de tratamento de gás 11 é configurado para remover os componentes indesejáveis. Adicional ou alternativamente, o estágio de tratamento de gás opcional 11 é configurado para enriquecer os componentes específicos, tais como C02, e passar a corrente enriquecida no gaseificador 1. Os componentes indesejáveis podem ser devolvidos para o orifício 12 para a eliminação.

Meios para determinar a composição da corrente podem ser opcionalmente incluídos em qualquer etapa do sistema. Tais meios podem ser associados com os meios de desvio tais que as correntes com composições particulares podem ser desviadas para ou longe das etapas específicas, se necessário ou como desejável. Meios para desviar e/ou transferir as correntes em torno dos vários estágios do sistema serão conhecidos daqueles versados na técnica.

Exemplo 1: Preparação da solução de Cr (II) Um frasco de três gargalos de 1 L foi equipado com uma entrada e saída impermeável ao para permitir o trabalho sob gás inerte e subsequente transferência do produto desejado para um frasco de armazenamento adequado. O frasco foi carregado com CrCI3.6H20 (40 g, 0,15 mol), grânulos de zinco [malha 20] (18,3 g, 0,28 mol), mercúrio (13,55 g, 1 ml, 0,0676 mol) e 500 ml de água destilada. Após esguichar com N2 durante uma hora, a mistura foi aquecida para cerca de 80 °C para iniciar a reação. Após duas horas de agitação sob um fluxo constante de N2, a mistura foi esfriada para a temperatura ambiente e continuamente agitada por mais 48 horas em cujo tempo a mistura de reação tornou-se uma solução azul escuro. A solução foi transferida para dentro de frascos de soro expurgados com N2 e armazenada na geladeira para uso futuro.

Bactérias: a Clostridium autoethanogenum utilizada é aquela depositada no German Resource Centre for Biological Material (DSMZ) e atri- buído o número de acesso DSMZ 19630.

Procedimentos de amostragem e analítico As amostras de meio foram tomadas do reator de CSTR em intervalos ao longo de períodos de até 20 dias. Cada vez que o meio foi experimentado cuidado foi tomado para garantir que nenhum gás foi deixado entrar ou sair do reator. HPLC: Sistema de HPLC Agilent 1100 Series. Fase Móvel: ácido sulfú-rico 0.0025N. Fluxo e pressão: 0,800 ml/min. Coluna: Alltech IOA; Catalog # 9648, 150 x 6,5 mm, tamanho de partícula 5 pm. Temperatura de coluna: 60°C. Detector: índice de refração. Temperatura do detector: 45 °C. Método para a preparação da amostra: 400 pl de amostra e 50 pl de 0,15 M ZnS04 e 50 μΙ de 0,15 M de Ba(OH)2 são carregados em um tubo Eppendorf. Os tubos são centrifugados durante 10 min. a 12.000 rpm, 4 °C. 200 ml do sobrenadante são transferidos para um frasco de HPLC, e 5 pl são injetados no instrumento de HPLC. Análise de Topo Livre: As medições foram realizadas em um Varian micro GC com dois canais instalados. O canal 1 foi uma coluna de peneira molecular 10m operando a 70 °C, 200 kPa argônio e um tempo de contrafluxo de 4,2 s, enquanto que o canal 2 foi uma coluna PPQ 10m que opera a 90 °C, 150 kPa hélio e sem contrafluxo. A temperatura do injetor para ambos os canais foi de 70 °C. Tempos de execução foram definidos para 120 s, mas todos os picos de interesse geralmente devem eluir antes de 100 s.

Substrato O gás de síntese engarrafado foi obtido da Range Fuels two dry ton/day demonstration facility in Denver Colorado (USA). A carga de alimentação foi Colorado Pine cortado e o gás de síntese derivado foi seco e substancialmente espanado de aromáticos residuais e excesso de C02 antes de ser engarrafado.

Exemplo 1: fermentação de batelada em CSTR A solução contendo meio líquido A (800 ml) foi asséptica e anae- robicamente transferida para um recipiente CSTR 1 L, e continuamente as-pergido com N2. Assim que vez transferida, o estado de redução e pH do meio pode ser medido diretamente por meio de sondas. O meio foi aquecido para 37°C e agitado a 400 rpm. Ácido fosfórico (30 mM), tungstato de sódio (10 pm), solução B e solução C foram depois adicionadas. Solução de sulfe-to de sódio (0,5 mM) foi adicionada ao recipiente de fermentação, com o meio então reduzido para -200 mV mediante a adição de uma solução de cloreto de cromo (II).

Antes da inoculação, o gás de N2 foi comutado a uma mistura de gás de 30 % CO, 50 % H2, 5 % CO2 e 15 % CH4 (gás de síntese Range Fuls), que foi continuamente aspergido no caldo de fermentação durante toda a experiência. Uma cultura de Clostrídium autoethanogenum em desenvolvimento ativo foi inoculada no CSTR em um volume de aproximadamente 10 % (v/v). O substrato e a agitação foram aumentadas ao longo do tempo, de acordo com o crescimento da cultura microbiana.

Resultados: A Produção de metabólitos e o crescimento microbiano podem ser vistos na figura 2. A partir do dia 1, a produção de biomassa e etanol começou, inicialmente seguindo uma tendência exponencial, antes em conformidade com um ritmo mais linear de produção. A biomassa atingiu um pico de 4,9 g/L no dia 3 e a concentração de etanol aumentou para um máximo de 64 g/L no dia 3,7. O acetato acumulado em 5,9 g/L antes de cair para 2 g/L pelo final da fermentação. O consumo de gás e as tendências de produção podem ser observados na figura 3. Quando a cultura começou a crescer após a inoculação, a agitação cada vez mais elevada e o fluxo de gás foram fornecidos ao caldo de fermentação. Isto resultou no consumo de CO estável de mais do que 2,0 mol/L/dia entre os dias 1,8 e 3,0, durante o qual a maior taxa de produção de etanol foi observada. O consumo de H2 atingiu um máximo de 1,4 mol/L/dia no dia 2 desta operação de fermentação, com uma taxa máxima de consumo de gás combinado (CO e H2) de 3,6 g/L/d. Quando a cultura microbiana consumiu o CO, C02 foi produzido até um máximo de aproxima- damente 1,0 mol/L/d entre os dias 1,8 e 3,0. A invenção foi aqui descrita com referência a certas modalidades preferidas, a fim de permitir ao leitor a pratica da invenção sem experimentação indevida. Aqueles versados na técnica irão observar que a invenção pode ser praticada em um grande número de variações e modificações diferentes daquelas especificamente descritas. Deve ficar entendido que a invenção inclui todas as tais variações e modificações. Além disso, títulos, tópicos, ou coisa parecida são fornecidos para ajudar a compreensão do leitor deste documento, e não deve ser lido como limitativo do escopo da presente invenção. As divulgações inteiras de todas as aplicações, patentes e publicações citadas neste documento são aqui incorporadas por referência.

Mais particularmente, como será observado por uma pessoa versada na técnica, as implementações das modalidades da invenção podem incluir um ou mais elementos adicionais. Apenas os elementos necessários para compreender a invenção em seus vários aspectos podem ter sido demonstrados em um exemplo particular ou na descrição. No entanto, o escopo da invenção não se limita à modalidades descritas e inclui sistemas e/ou métodos incluindo uma ou mais etapas adicionais e/ou uma ou mais etapas substituídas, e/ou sistemas e/ou métodos que omitem uma ou mais etapas. A referência a qualquer técnica anterior neste relatório descritivo não é, e não deve ser levado como um aviso ou qualquer forma de sugestão de que a técnica anterior faz parte do conhecimento geral comum no campo de trabalho em qualquer país.

Em todo este relatório descritivo e quaisquer reivindicações que se seguem, a não ser que o contexto exija de outra maneira, as palavras "compreendem", "compreendendo" e similares, devem ser interpretadas em um sentido inclusivo em oposição a um sentido exclusivo, isto é, no sentido de "incluir, mas não limitado a".

REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Método de aumentar a captura de carbono em um processo de fermentação, caracterizado pelo fato de que o método compreende gaseificar uma carga de alimentação carbonácea em um gaseificador para produzir uma corrente de gás de síntese compreendendo CO, CO2 e H2 e contatar a corrente de gás de síntese com bactérias carboxidotróficas anaeróbicas em um biorreator em condições de fermentação, em que pelo menos uma parte de uma corrente de saída compreendendo dióxido de carbono que sai do biorreator é passada no gaseificador.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 0 dióxido de carbono é separado de outros componentes na corrente de saída.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de saída compreende componentes da corrente de gás de síntese não convertido em produtos mediante a fermentação.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás de síntese compreende adicionalmente metano e 0 componente não convertido em produtos é metano.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que metano que sai do biorreator é direcionado para 0 gaseificador.

6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que 0 metano é separado de outros componentes na corrente de saída.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bactéria carboxidotrófica anaeróbica é selecionada do grupo consistindo em Clostridium, Moorella, Pyrococcus, Eubacterium, Desulfobacterium, Carboxydothermus, Acetogenium, Acetobacterium, Acetoanaerobium, Butyribaceterium and Peptostreptococcus.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a bactéria carboxidotrófica anaeróbica é Clostridium autoethanogenum.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a Clostridium autoethanogenum é Clostridium autoethanogenum tendo as características de identificação da cepa depositada no German Resource Centre for Biological Material (DSMZ) sob o número de depósito de identificação 19630.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um produto é produzido pela bactéria carboxidotrófica anaeróbica.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o produto é selecionado a partir do grupo consistindo em etanol e ácido acético.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de alimentação carbonácea é selecionada do grupo consistindo de resíduos sólidos urbanos, resíduos de madeira, material de construção, material vegetativo, carvão, óleo, materiais residuais de polpa e papel, coprodutos petroquímicos, biogás, pneus, gás natural, coque de petróleo, biomassa e resíduos orgânicos, lamas de depuração ou subprodutos de processos industriais.