EA021007B1 - Способ ферментативного превращения углеродсодержащего сырья - Google Patents
Способ ферментативного превращения углеродсодержащего сырья Download PDFInfo
- Publication number
- EA021007B1 EA021007B1 EA201171318A EA201171318A EA021007B1 EA 021007 B1 EA021007 B1 EA 021007B1 EA 201171318 A EA201171318 A EA 201171318A EA 201171318 A EA201171318 A EA 201171318A EA 021007 B1 EA021007 B1 EA 021007B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- synthesis gas
- fermentation
- gasifier
- bioreactor
- products
- Prior art date
Links
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 134
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 128
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 72
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 108
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 31
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 159
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 128
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 110
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 107
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 88
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 56
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 30
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 26
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 21
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 20
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 20
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 18
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 13
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 7
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 2
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims description 2
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 claims description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims 2
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000306 component Substances 0.000 description 81
- 230000008569 process Effects 0.000 description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 27
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 25
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 23
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 18
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 14
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 13
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- -1 η-butanol Chemical compound 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- ALSTYHKOOCGGFT-KTKRTIGZSA-N (9Z)-octadecen-1-ol Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCO ALSTYHKOOCGGFT-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 5
- 229940055577 oleyl alcohol Drugs 0.000 description 5
- XMLQWXUVTXCDDL-UHFFFAOYSA-N oleyl alcohol Natural products CCCCCCC=CCCCCCCCCCCO XMLQWXUVTXCDDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 5
- ZSLZBFCDCINBPY-ZSJPKINUSA-N acetyl-CoA Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)C)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 ZSLZBFCDCINBPY-ZSJPKINUSA-N 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 3
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 3
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 2
- ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 4-aminobenzoic acid Chemical compound NC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- 230000000789 acetogenic effect Effects 0.000 description 2
- 229940100228 acetyl coenzyme a Drugs 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008238 biochemical pathway Effects 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 2
- LXNHXLLTXMVWPM-UHFFFAOYSA-N pyridoxine Chemical compound CC1=NC=C(CO)C(CO)=C1O LXNHXLLTXMVWPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- QTXZASLUYMRUAN-QLQASOTGSA-N Acetyl coenzyme A (Acetyl-CoA) Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)C)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1.O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCSC(=O)C)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 QTXZASLUYMRUAN-QLQASOTGSA-N 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M Butyrate Chemical compound CCCC([O-])=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Natural products CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N Niacin Chemical compound OC(=O)C1=CC=CN=C1 PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N Thiamine Natural products CC1=C(CCO)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930003779 Vitamin B12 Natural products 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 159000000021 acetate salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960004050 aminobenzoic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 1
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- AGVAZMGAQJOSFJ-WZHZPDAFSA-M cobalt(2+);[(2r,3s,4r,5s)-5-(5,6-dimethylbenzimidazol-1-yl)-4-hydroxy-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] [(2r)-1-[3-[(1r,2r,3r,4z,7s,9z,12s,13s,14z,17s,18s,19r)-2,13,18-tris(2-amino-2-oxoethyl)-7,12,17-tris(3-amino-3-oxopropyl)-3,5,8,8,13,15,18,19-octamethyl-2 Chemical compound [Co+2].N#[C-].[N-]([C@@H]1[C@H](CC(N)=O)[C@@]2(C)CCC(=O)NC[C@@H](C)OP(O)(=O)O[C@H]3[C@H]([C@H](O[C@@H]3CO)N3C4=CC(C)=C(C)C=C4N=C3)O)\C2=C(C)/C([C@H](C\2(C)C)CCC(N)=O)=N/C/2=C\C([C@H]([C@@]/2(CC(N)=O)C)CCC(N)=O)=N\C\2=C(C)/C2=N[C@]1(C)[C@@](C)(CC(N)=O)[C@@H]2CCC(N)=O AGVAZMGAQJOSFJ-WZHZPDAFSA-M 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N copper;azane Chemical compound N.N.N.N.[Cu+2] QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002481 ethanol extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 101150086731 ges-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M hexanoate Chemical compound CCCCCC([O-])=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- AGBQKNBQESQNJD-UHFFFAOYSA-N lipoic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC1CCSS1 AGBQKNBQESQNJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019136 lipoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical class [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003445 palladium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940014662 pantothenate Drugs 0.000 description 1
- 235000019161 pantothenic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011713 pantothenic acid Substances 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 235000008160 pyridoxine Nutrition 0.000 description 1
- 239000011677 pyridoxine Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229940103143 riboflavin 50 mg Drugs 0.000 description 1
- 238000005464 sample preparation method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 235000019157 thiamine Nutrition 0.000 description 1
- KYMBYSLLVAOCFI-UHFFFAOYSA-N thiamine Chemical compound CC1=C(CCO)SCN1CC1=CN=C(C)N=C1N KYMBYSLLVAOCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003495 thiamine Drugs 0.000 description 1
- 239000011721 thiamine Substances 0.000 description 1
- 229960002663 thioctic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000019156 vitamin B Nutrition 0.000 description 1
- 239000011720 vitamin B Substances 0.000 description 1
- 235000019163 vitamin B12 Nutrition 0.000 description 1
- 239000011715 vitamin B12 Substances 0.000 description 1
- 229940011671 vitamin b6 Drugs 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 239000003799 water insoluble solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003021 water soluble solvent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
- C12P7/065—Ethanol, i.e. non-beverage with microorganisms other than yeasts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS 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
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/04—Apparatus for enzymology or microbiology with gas introduction means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS 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
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS 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
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/18—Gas cleaning, e.g. scrubbers; Separation of different gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
- C12P7/14—Multiple stages of fermentation; Multiple types of microorganisms or re-use of microorganisms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/54—Acetic acid
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к повышению эффективности газификации для применения ферментации с использованием синтез-газа. Конкретно, изобретение относится к повышению эффективности улавливания совокупного углерода процесса газификации/ферментации с получением таких продуктов, как спирты.
Description
(57) Настоящее изобретение относится к повышению эффективности газификации для применения ферментации с использованием синтез-газа. Конкретно, изобретение относится к повышению эффективности улавливания совокупного углерода процесса газификации/ферментации с получением таких продуктов, как спирты.
021007 Β1
Область техники
Данное изобретение относится к системам и способам для улучшения полного улавливания углерода и/или повышения полной эффективности в процессах, включающих микробную ферментацию. Конкретно, изобретение относится к улучшению улавливания углерода и/или к улучшению эффективности в процессах, включающих микробную ферментацию субстрата синтез-газа, включающего СО.
Уровень техники
Этанол быстро становится главным в мире жидким транспортным топливом с высоким содержанием водорода. Мировое потребление этанола в 2005 г. по оценкам составило 12,2 биллиона галлонов. Также по прогнозам в будущем глобальный рынок индустрии топливного этанола ожидает резкий рост благодаря повышенному интересу по отношению к этанолу в Европе, Японии, США и в некоторых развивающихся странах.
Например, в США этанол используется для получения Е10, 10% смеси этанола в бензине. В Е10смесях компонент этанола действует в качестве насыщающего кислородом агента, улучшающего эффективность возгорания и уменьшающего получение загрязнителей воздуха. В Бразилии этанол удовлетворяет приблизительно 30% запросов транспортного топлива как в качестве насыщающего кислородом агента, смешанного с бензином, так и в качестве самостоятельного чистого топлива. Также в Европе экологические факторы, касающиеся последствий выбросов парниковых газов (ОНО), явились стимулом для стран-членов Европейского Союза (ЕС), для вынужденного потребления рациональных видов транспортного топлива, таких как этанол, полученный из биомассы.
Подавляющее большинство топливного этанола получают посредством традиционных процессов ферментации на основе дрожжей, которые используют в качестве основного источника углерода углеводы, полученные из сельскохозяйственных культур, такие как сахароза, экстрагированная из сахарного тростника, или крахмал, экстрагированный из зерновых культур. Однако на стоимость этого исходного сырья углеводов оказывает влияние их значимость в качестве пищи для человека или в качестве животного корма, в то время как культивация производящих крахмал или сахарозу сельскохозяйственных культур для получения этанола экономически нерациональна независимо от географического местоположения. Таким образом, интересно разработать технологии превращения в топливный этанол источников углерода меньшей стоимости и/или с более высоким содержанием углерода.
СО представляет собой главный дешевый энергетически богатый побочный продукт неполного сгорания органических материалов, таких как уголь или масло, и продуктов, полученных из масла. Например, есть данные, что сталелитейная промышленность в Австралии производит и высвобождает в атмосферу около 500000 т СО ежегодно. Дополнительно или альтернативно газовые потоки с высоким содержанием СО (синтез-газ) могут быть получены путем газификации углеродсодержащих материалов, таких как уголь, нефть и биомасса. Углеродсодержащие материалы могут быть превращены в газообразные продукты, включающие СО, СО2, Н2 и в меньшем количестве СН4, с помощью газификации с использованием разнообразных методов, включающих пиролиз, крекинг смол и газификацию угля. Синтезгаз также получают в процессе преобразования паров, таком как преобразование паров метана или природного газа.
Каталитические процессы могут использоваться для превращения газов, состоящих, главным образом, из СО и/или СО и водорода (Н2), в разнообразные топлива и химические вещества. Также могут использоваться микроорганизмы для превращения этих газов в топлива и химические вещества. Эти биологические процессы, хотя и, как правило, более медленные, чем химические реакции, но при этом обладают несколькими преимуществами по отношению к каталитическим процессам, включающими более высокую специфичность, более высокий выход, меньшие затраты на энергию и более высокую устойчивость к загрязнению.
Способность микроорганизмов к росту на СО в качестве источника углерода была впервые открыта в 1903. Позже было определено, что это присуще организмам, которые используют биохимический путь автотрофного роста ацетил-кофермента А (ацетил-СоА) (также известный как путь ^ооЙ8-Цип§баЫ и путь дегидрогеназы монооксида углерода/ацетил-СоА синтазы (СОЭН/АС8)). Большое количество анаэробных организмов, включающих карбоксидотрофные, фотосинтетические, метаногенные и ацетогенные организмы, как было продемонстрировано, метаболизируют СО до различных конечных продуктов, а именно до СО2, Н2, метана, η-бутанола, ацетата и этанола. При использовании СО в качестве единственного источника углерода, все такие организмы продуцируют по меньшей мере два из таких конечных продуктов.
Было продемонстрировано, что анаэробные бактерии, такие как бактерии рода ОоЧпбшт. продуцируют этанол из СО, СО2 и Н2 через биохимический путь ацетил-СоА. Например, различные штаммы ОоЧпбшт ЦипдбаЫй, которые продуцируют этанол из газов, описаны в \УО 00/68407, ЕР 117309, патентах США №№ 5173429, 5593886 и 6368819, \УО 98/00558 и \УО 02/08438. Также известно, что бактерия вида ОоЧпбнпн аи!ое!йаподепит 8р. продуцирует этанол из газов (АЬг1П1 с1 а1., АгеЫуез оГ МюгоЪю1о§у 161, рр. 345-351 (1994)).
Однако продуцирование этанола микроорганизмами путем ферментации газов, как правило, ассоциировано с сопродуцированием ацетата и/или уксусной кислоты, поскольку некоторые из доступных
- 1 021007 источников углерода, как правило, превращаются в ацетат/уксусную кислоту, а не в этанол, поэтому эффективность продуцирования этанола с использованием таких процессов ферментации может быть меньше целевой. Кроме того, помимо того, что побочный продукт в виде ацетата/уксусной кислоты может использоваться для некоторых других целей, это может сопровождаться проблемой удаления отходов. Ацетат/уксусная кислота превращается в метан микроорганизмами и, таким образом, обладает потенциалом, способствующим выбросам ОНО.
\УО 2007/117157 и \УО 2008/115080, описание которых включено в настоящий документ ссылкой, описывают процессы получения спиртов, конкретно, этанола с использованием анаэробной ферментации газов, содержащих монооксид углерода. Ацетат, получаемый в качестве побочного продукта процесса ферментации, описанного в \УО 2007/117157, превращается в газообразный водород и в диоксид углерода, каждый из которых или они оба могут использоваться в процессе анаэробной ферментации.
Ферментация газообразных субстратов, включающих СО, для производства таких продуктов, как кислоты и спирты, как правило, благоприятствует производству кислоты.
Производительность спирта может быть повышена с помощью методов, известных из уровня техники, таких как методы, описанные в \УО 2007/117157, \УО 2008/115080, \УО 2009/022925 и \УО 2009/064200, которые включены в настоящий документ с помощью ссылки в полном объеме.
И8 7078201 и \УО 02/08438 также описывают улучшение процесса ферментации для производства этанола путем вариации условий (например, рН и окислительно-восстановительного потенциала) жидкой питательной среды, в которой осуществляется ферментация. Как описано в этих публикациях, аналогичные процессы могут использоваться для производства других спиртов, таких как бутанол.
Микробная ферментация СО в присутствии Н2 может приводить, по существу, к полному переносу углерода в спирт. Однако при отсутствии достаточного количества Н2 некоторое количество СО превращается в спирт, в то время как значительная часть превращается в СО2, как представлено в следующих уравнениях:
6СО+3Н2О->С2Н5ОН+4СО2 12Н2+4СО2->2С2Н5ОН+6Н2О
Продуцирование СО2 характеризует неэффективность улавливания совокупного углерода, и при его высвобождении также обладает потенциалом, способствующим выбросам парникового газа. Более того, диоксид углерода и другие углеродсодержащие соединения, такие как метан, производимый во время процесса газификации, также могут высвобождаться в атмосферу, если они не используются в дополнительной реакции ферментации.
Целью настоящего изобретения является предложение системы(систем) и/или способа(способов), которые преодолевают недостатки, известные из уровня техники, и предлагают населению новые способы оптимального производства разнообразных приемлемых продуктов.
Сущность изобретения
В первом аспекте в изобретении предлагается способ улучшения улавливания углерода в процессе ферментации, причем способ включает газификацию исходного сырья для получения субстрата синтезгаза в газификаторе, затем контакт по меньшей мере части субстрата синтез-газа с одним или несколькими микроорганизмами с получением одного или нескольких продуктов в биореакторе, где выходящий поток выходит из биореактора и где по меньшей мере часть выходящего потока направляется в газификатор.
В конкретных воплощениях выходящий поток включает один или несколько компонентов потока синтез-газа, не превращенных в продукты и/или побочные продукты с помощью ферментации. В другом воплощении выходящий поток включает побочные газообразные продукты, полученные во время ферментации субстрата.
В конкретных воплощениях компоненты потока синтез-газа, не превращенные в продукты и/или побочные продукты ферментации, включают СО, СО2, СН4 и/или Н2. В конкретных воплощениях по меньшей мере часть СО2, полученного в качестве побочного продукта ферментации, возвращается в газификатор.
В некоторых воплощениях изобретения способ включает отделение и/или обогащение по меньшей мере части выбранных компонентов выходящего потока и возвращение отделенных и/или обогащенных компонентов в газификатор. В конкретных воплощениях СО2 и/или СН4 отделяются и/или обогащаются и возвращаются в газификатор.
В другом воплощении отделенные и/или обогащенные компоненты возвращаются в биореактор. В конкретных воплощениях СО и/или Н2 отделяются и/или обогащаются и возвращаются в биореактор.
Еще в одном воплощении способ включает отделение по меньшей мере части одного или нескольких продуктов ферментации из выходящего потока перед тем, как по меньшей мере часть выходящего потока будет пропущена в газификатор. В конкретных воплощениях продуктом является спирт. В конкретном воплощении этанол удаляют из выходящего потока перед тем, как по меньшей мере часть выходящего потока возвращается в газификатор.
Во втором аспекте в изобретении предлагается способ улучшения совокупной эффективности и/или
- 2 021007 улавливания углерода процесса ферментации, причем процесс включает превращение исходного сырья в синтез-газ в газификаторе; пропускание по меньшей мере части синтез-газа в биореактор; ферментацию по меньшей мере части синтез-газа в биореакторе с получением продуктов; где способ включает отделение по меньшей мере части одного или нескольких компонентов синтез-газа перед пропусканием синтезгаза в биореактор и отведение одного или нескольких компонентов в газификатор.
В конкретных воплощениях один или несколько компонентов, отделяемых из потока синтез-газа, выбраны из Η2δ, СО2, смол и/или ВТЕХ.
В третьем аспекте в изобретении предлагается способ получения продуктов с помощью ферментации субстрата синтез-газа с помощью одного или нескольких микроорганизмов, где синтез-газ получают в газификаторе, причем способ включает направление по меньшей мере части побочного продукта в виде диоксида углерода, полученного при ферментации, в газификатор.
В конкретных воплощениях различных предыдущих аспектов с помощью анаэробной ферментации получают продукты, включающие кислоту(кислоты) и спирт(ы), из СО и необязательно из Η2. В конкретных воплощениях анаэробную ферментацию проводят в биореакторе, где одна или несколько микробных культур превращают СО и необязательно Η2 в продукты, включающие кислоту(кислоты) и/или спирт(ы). В конкретных воплощениях продуктом является этанол.
В конкретных воплощениях микробная культура представляет собой культуру карбоксидотрофных бактерий. В конкретных воплощениях бактерии выбраны из С1о8Отбшт, Мооге11а и СагЪохубоШегтик. В конкретных воплощениях бактериями являются С1о8йт4шт аШоеШаиодеиит.
Согласно различным воплощениям изобретения углеродным источником для реакции ферментации является синтез-газ, полученный в результате газификации. Субстрат синтез-газа, как правило, содержит большую пропорцию СО, как, например, по меньшей мере примерно от 20 до 95 об.% СО, от 40 до 95 об.% СО, от 40 до 60 об.% СО и от 45 до 55 об.% СО. В конкретных воплощениях субстрат включает примерно 25, или примерно 30, или примерно 35, или примерно 40, или примерно 45, или примерно 50, или примерно 55, или примерно 60 об.% СО. Субстраты, имеющие более низкие концентрации СО, как, например, 6%, также могут подходить, конкретно, когда присутствуют значительные количества Η2 и необязательно СО2.
Согласно четвертому аспекту в изобретении предлагается система повышения эффективности процессов получения продуктов с помощью микробной ферментации субстратов синтез-газа, причем система включает:
1) газификатор, сконструированный для получения субстрата синтез-газа, включающего СО и Η2;
2) биореактор, сконструированный для превращения по меньшей мере части СО и необязательно Η2 из потока синтез-газа в продукты;
3) средства для пропускания по меньшей мере одного компонента потока синтез-газа, не превращенного в продукт(ы) и/или по меньшей мере одного побочного продукта ферментации из выходящего потока, выходящего из биореактора обратно в газификатор.
В конкретных воплощениях система включает средства отделения и/или обогащения выбранных компонентов из выходящего потока и пропускания их обратно в газификатор. В конкретных воплощениях система включает средства для отделения и/или обогащения по меньшей мере части СО2 и/или СН4 из выходящего потока и пропускания отделенного и/или обогащенного СО2 и/или СН4 обратно в газификатор.
В конкретных воплощениях система дополнительно включает средства для отделения и/или обогащения по меньшей мере части СО и/или Н2 из выходящего потока и пропускания отделенного и/или обогащенного СО и/или СН4 обратно в газификатор.
В другом воплощении система дополнительно включает средства для отделения и/или обогащения одного или нескольких продуктов в выходящем потоке.
Согласно пятому аспекту в изобретении предлагается система повышения эффективности процессов получения продуктов с помощью микробной ферментации субстратов синтез-газа, причем система включает:
1) газификатор, сконструированный для получения потока синтез-газа, включающего СО и Н2;
2) средства для отделения по меньшей мере части выбранных компонентов из потока синтез-газа и пропускания выбранных компонентов обратно в газификатор;
3) средства пропускания остатка потока синтез-газа, включающего СО и Н2, в биореактор;
4) биореактор, сконструированный для превращения в продукты по меньшей мере части СО и необязательно Н2 из остатка потока синтез-газа.
В конкретных воплощениях система включает средства для отделения и/или обогащения по меньшей мере части Η2δ, СО2, смол и/или ВТЕХ из потока субстрата синтез-газа перед его пропусканием в биореактор.
В конкретных воплощениях четвертого и пятого аспектов система включает средства определения того, имеет ли поток субстрата синтез-газа, включающего СО и Н2, целевой состав. Для этой цели могут использоваться все известные средства. Дополнительно или альтернативно предлагаются средства для определения состава выходящего потока и/или отделенного потока перед тем, как он возвращается в га- 3 021007 зификатор. Если для конкретной стадии определено, что поток(и) имеет нежелательный состав, то поток может отводиться в другом месте.
В конкретных воплощениях изобретения система включает средства нагревания и/или охлаждения разнообразных потоков, пропускаемых между различными ступенями системы.
Дополнительно или альтернативно система включает средства для сжатия по меньшей мере частей разнообразных потоков, пропускаемых между разнообразными ступенями системы.
Согласно конкретным воплощениям каждого из разнообразных аспектов изобретения процесс, используемый для отделения и/или обогащения газа, включает одну или несколько криогенных фракционирований, молекулярную адсорбцию, адсорбцию при переменном давлении или адсорбцию.
Хотя изобретение в общих чертах определено выше, оно не ограничивается этим и также включает воплощения, которые описаны далее с помощью примеров.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано подробно со ссылкой на сопровождающие его чертежи, на которых фиг. 1 - схематическая презентация системы, включающей средства возвращения выходящего потока из ферментера в газификатор;
фиг. 2 демонстрирует продуцирование метаболитов и микробный рост в течение времени в процессе ферментации примера 1;
фиг. 3 демонстрирует потребление газа и его получение в течение времени для ферментации примера 1.
Подробное описание изобретения
Синтез-газ, получаемый в результате газификации углеродсодержащих материалов, таких как уголь, нефть, биотопливо или биомасса, может ферментироваться в анаэробных условиях с получением продуктов, таких как кислоты и спирты. Субстраты, полученные из синтез-газа, подходящие для использования в процессах ферментации, также содержат СО2 и другие углеродсодержащие соединения, такие как метан. Кроме того, во многих реакциях ферментации, например, где СО превращается в продукты, включающие кислоты и/или спирты, могут быть получены большие объемы СО2. Настоящее изобретение относится к способам, системам и процессам для улучшения улавливания совокупного углерода в таких процессах ферментации, использующих синтез-газ, полученный в результате газификации.
Согласно способам по изобретению повышается общая эффективность и/или общее улавливание углерода процесса ферментации субстрата синтез-газа, полученного в результате газификации. Согласно конкретному основному аспекту предлагается способ повышения общей эффективности и/или общего улавливания углерода процесса ферментации, причем способ включает превращение исходного сырья в синтез-газ в газификаторе; пропускание синтез-газа в биореактор;
ферментацию по меньшей мере части синтез-газа в биореакторе с получением продуктов;
где по меньшей мере один компонент синтез-газа, не превращенного в продукты и/или побочные продукты процесса ферментации, выходит из биореактора в выходящем потоке, где по меньшей мере часть выходящего потока возвращается в газификатор.
В конкретных воплощениях углеродсодержащие компоненты синтез-газа, получаемые при газификации, такие как СО, СО2 и/или СН4, пропускаются в биореактор, где по меньшей мере часть СО превращается в продукты, такие как спирты и/или кислоты, с помощью одного или нескольких видов карбоксидотрофных бактерий. Компоненты, не превращенные в продукты, как правило, выходят из биореактора в выходящем потоке. Однако согласно изобретению углеродсодержащие компоненты в выходящем потоке, такие как не прореагировавшие СО, СО2 и/или СН4, могут быть перенаправлены обратно в газификатор и, по меньшей мере, частично использованы повторно в компонентах, включающих СО, СО2 и СН4. Другие компоненты, не содержащие углерод, такие как Н2 и/или Н2О, выходящие из биореактора в выходящем потоке, также могут пропускаться обратно в газификатор и могут использоваться повторно.
Не будучи связанными теорией, можно предположить, что в газификаторе углеродсодержащий материал подвергается воздействию нескольких различных процессов. По существу, ограниченное количество кислорода или воздуха вводится в газификатор, чтобы дать возможность некоторому количеству органического материала сгореть с получением монооксида углерода с выделением энергии. Это, в свою очередь, запускает вторую реакцию, которая превращает дополнительное количество органического материала в водород и в дополнительное количество монооксида углерода. Газификаторы, действующие при стационарном режиме, производят потоки газа, содержащие компоненты, включающие СО, СО2, Н2 и необязательно СН4, по существу, в постоянных пропорциях. Таким образом, возвращение углеродсодержащих компонентов, таких как не прореагировавшие СО, СО2 и/или СН4, обратно в газификатор будет уменьшать количество топлива, которое требуется газифицировать для получения такого же, по существу, постоянного потока. В свою очередь, СО, СО2 и/или СН4 в газифицированном потоке могут пропускаться в биореактор, где дополнительное количество СО и необязательно СО2 будет превращаться в продукты, улучшая, таким образом, эффективность процесса по части улавливания совокупного углерода.
Кроме того, водородсодержащие компоненты, такие как Н2, оставшийся после ферментации, вода и/или продукты, удаленные из биореактора газовым потоком, также могут быть повторно использованы
- 4 021007 при их введении обратно в газификатор, улучшая, таким образом, улавливание совокупного Н2 в процессе. Дополнительно или альтернативно повышение эффективности снабжения биореактора водородом также будет улучшать улавливание совокупного углерода, поскольку Н2 уменьшает количество СО2, получаемого в процессе реакции ферментации.
В конкретных воплощениях целевые компоненты, такие как продукты, удаленные из биореактора, отделяются от выходящего потока. Отделенный продукт(ы) может объединяться с продуктом(продуктами), отделенными от ферментационного бульона с помощью соответствующих средств.
В другом воплощении изобретения газ, выходящий из реакции ферментации, необязательно может подвергаться разделению для удаления целевых компонентов, таких как СО и/или Н2, и они возвращаются прямо в биореактор. Дополнительно или альтернативно разделение газа может использоваться для обогащения конкретного компонента выходящего потока, такого как СО2 и/или СН4, так чтобы поток, обогащенный СО2 и/или СН4, мог пропускаться в газификатор. В конкретных воплощениях первый компонент выходящего потока, такой как СО2 или СН4, мог отделяться от одного или нескольких вторичных компонентов. В конкретных воплощениях первый компонент возвращается в газификатор, тогда как один или несколько вторичных компонентов могут быть направлены в биореактор и/или в отвод для стока. Другие менее значимые компоненты, например инертные соединения, такие как Ν2, также могут быть отделены с помощью средств, известных из уровня техники, и отведены в поток стока для сброса.
Повышение эффективности ферментации, наблюдаемое через увеличение продуцирования этанола, где газификатор обеспечивается СО2, известно из уровня техники. Оптимальные количества СО2, которыми обеспечивается газификатор, подробно описаны в \УО 2009/154788, который включен в настоящий документ ссылкой в полном объеме.
Определения.
До тех пор, пока не определено иначе, на протяжении настоящего описания используются следующие термины, которые определены ниже.
Термины улавливание углерода и улавливание совокупного углерода относятся к эффективности превращения источника углерода, такого как исходное сырье, в продукты. Например, количество углерода в древесной биомассе превращается в приемлемые продукты, такие как спирт.
Термин исходное сырье обозначает углеродсодержащий материал, такой как коммунальнобытовые твердые отходы, материал лесной промышленности, древесные отходы, строительный материал, уголь, масло, отходы целлюлозно-бумажного производства, например черный щелок, нефтехимические побочные продукты, биогаз, шины и их комбинации.
Термин синтез-газ обозначает газовую смесь, которая содержит по меньшей мере часть монооксида углерода и водорода, полученных с помощью газификации и/или преобразования углеродсодержащего исходного сырья.
Следует понимать, что термин субстрат, включающий монооксид углерода и подобные термины включают любой субстрат, в котором монооксид углерода доступен одному или нескольким штаммам бактерий, например, для роста и/или ферментации.
Газообразные субстраты, включающие монооксид углерода включают любой газ, который содержит монооксид углерода. Газообразный субстрат, как правило, содержит значительную пропорцию СО, предпочтительно по меньшей мере примерно от 5 до 95 об.% СО.
Термин биореактор включает ферментационное устройство, состоящее из одного или нескольких реакторов и/или колонн или трубопроводов, которые включают проточный реактор с мешалкой (С8ТК), реактор с иммобилизованными клетками, газлифтный реактор, барботажную реакторную колонну (ВСК), мембранный реактор, такой как мембранный биореактор с системой полых волокон (НРМВК), реактор с орошаемым слоем (ТВК), цельный биореактор, петлевые биореакторы с принудительным воздействием или с насосом, или их комбинации, или другой реактор или другое устройство, подходящее для газожидкостного контакта.
Термин кислота при использовании в настоящем документе включает как карбоновые кислоты, так и ассоциированный с ними карбокислатный анион, как, например, смесь свободной уксусной кислоты и ацетата, присутствующего в ферментационном бульоне, как описано в настоящем документе. Соотношение молекулярной кислоты к карбоксилату в ферментационном бульоне зависит от рН системы. Кроме того, термин ацетат включает как одну соль уксусной кислоты, так и смесь молекулярной или свободной уксусной кислоты и ее соли, как, например, смесь ацетатной соли и свободной уксусной кислоты, присутствующих в ферментационном бульоне, как описано в настоящем документе.
Термин целевой состав используется для обозначения целевого количества и типов компонентов в веществе, таком как, например, поток газа. Более конкретно, предполагается, что газ имеет целевой состав, если он содержит конкретный компонент (например, СО и/или Н2), и/или содержит конкретный компонент в конкретном количестве, и/или не содержит конкретный компонент (например, контаминант, вредный для микроорганизмов), и/или не содержит конкретный компонент в конкретном количестве. При определении того, имеет ли поток газа целевой состав, может рассматриваться более чем один компонент.
Термин поток используется для обозначения потока вещества, которое находится внутри, прохо- 5 021007 дит через или выходит во время ступеней процесса, например, процесс, когда вещество подается в биореактор, и/или процесс необязательного удаления СО2. Состав потока может варьироваться по мере его прохождения через конкретные ступени. Например, по мере прохождения потока через биореактор, содержание СО потока может уменьшаться, в то время как содержание СО2 может увеличиваться. Аналогично, по мере прохождения потока через ступень удаления СО2 содержание СО2 будет уменьшаться.
До тех пор пока из контекста не следует другое значение, при использовании в настоящем документе подразумевается, что фразы ферментация, процесс ферментации или реакция ферментации и подобные охватывают обе фазы процесса, роста и биосинтеза продукта.
Термины повышение эффективности, повышенная эффективность и подобные при использовании в отношении процесса ферментации включают, в частности, повышение одного или нескольких параметров из скорости роста микроорганизмов в процессе ферментации, объема или массы целевого продукта (такого как спирты), получаемого на потребляемые объем или массу субстрата (такого как монооксид углерода), объем продукции или уровень продукции целевого продукта и относительная пропорция целевого продукта, получаемая по сравнению с другими побочными продуктами ферментации, и далее могут отражать значение (которое может быть положительным или отрицательным) любого побочного продукта, генерированного во время процесса.
В то время как определенные воплощения по изобретению, а именно те, которые включают получение этанола с помощью анаэробной ферментации с использованием СО и необязательно Н2 в качестве первичного субстрата, легко распознаются как полезные улучшения технологии, представляющей в настоящее время большой интерес, при этом следует понимать, что изобретение применимо по части получения альтернативных продуктов, таких как другие спирты, и по части применения альтернативных субстратов, конкретно, газообразных субстратов, что специалисту в области, к которой относится изобретение, будет понятно при рассмотрении настоящего описания. Например, в конкретных воплощениях по изобретению могут использоваться газообразные субстраты, содержащие диоксид углерода и водород. Кроме того, изобретение может быть применимо по отношению к процессам ферментации с получением ацетата, бутирата, пропионата, капроата, этанола, пропанола, бутанола и водорода. В качестве примера эти продукты могут быть получены путем ферментации с использованием микробов рода Мооге11а, С1окΐΓίάία. Китшососсик, ЛсеЮЬасЮгшт. ЕиЬаеЮгшт. ВШугЬаеЮпит. О\оЬас1ег. МеШапокагсша. МеШапокагс1па, и Пе5и1Го1отаси1ит.
Процесс газификации.
Изобретение обладает конкретной применимостью по отношению к поддержке получения продуктов из синтез-газа, полученного путем газификации. В некоторых воплощениях изобретения исходное сырье превращается в синтез-газ путем газификации, и синтез-газ пропускается в реакцию ферментации, где по меньшей мере часть СО и/или Н2 превращается в продукты, такие как кислота(кислоты) и/или спирт(ы).
Газификация представляет собой термохимический процесс, в котором углеродсодержащее (богатое углеродом) исходное сырье, такое как уголь, топливный мазут или биомасса, превращаются в газ, включающий водород и монооксид углерода (и в меньших количествах диоксид углерода и другие газовые примеси), в условиях ограниченного количества кислорода, как правило, при высоком давлении, высокой температуре нагревания и/или в присутствии пара. Полученный в результате газ, как правило, включает, в основном, СО и Н2 с минимальным содержанием СО2, метана, этилена и этана. Газификация основана на химических процессах при повышенных температурах (как правило, <700°С), в результате чего любой углеродсодержащий материал превращается в синтез-газ. Углеродсодержащее исходное сырье включает уголь, масло, топливный мазут, природный газ, биомассу и органические отходы, такие как коммунально-бытовые отходы, осадки сточных вод или побочные продукты промышленных процессов, таких как целлюлозно-бумажная промышленность.
В процессе газификации углеродсодержащий материал подвергается нескольким различным процессам, включающим:
1) процесс пиролиза (или удаление летучих продуктов), который происходит по мере нагревания углеродсодержащих частиц, где летучие продукты высвобождаются и образуется уголь. Процесс зависит от свойств углеродсодержащего материала и определяет структуру и состав угля, который затем подвергается реакциям газификации;
2) процесс сгорания, который происходит по мере реакции летучих продуктов и некоторого количества угля с кислородом с образованием диоксида углерода и монооксида углерода, что обеспечивает нагревание последующих реакций газификации;
3) далее получение газообразных продуктов, которое происходит по мере реакции угля с диоксидом углерода и паром с получением монооксида углерода и водорода;
4) кроме того, обратимая газовая фаза в виде реакции конверсии водяного газа очень быстро достигает равновесия при температурах газификатора. Это уравновешивает концентрации монооксида углерода, пара, диоксида углерода и водорода в полученном в результате потоке синтез-газа, выходящего из газификатора.
Специалистам в данной области будут очевидны аппараты и/или системы газификации, подходя- 6 021007 щие для получения синтез-газа. Совокупность различных процессов газификации, подходящих для получения синтез-газа, представлены в ЗуШНсПс Рие1к НапбЬоок: РтореШек, Ргосеккек апб РегГогтапсе (1. δροίβΗΐ. МсОта^-НШ РтоГеккюпа1, 2008), которая включена в настоящий документ ссылкой. Пример аппарата включает противоточный газификатор с неподвижным слоем, прямоточный газификатор с неподвижным слоем, газификатор с эжектируемым потоком, газификатор с псевдоожиженным слоем, плазменнодуговой газификатор, одноступенчатый газификатор, многоступенчатый газификатор или их комбинации.
Существует множество конструкторских вариаций газификаторов, и они хорошо известны из уровня техники, однако они, как правило, подразделяются на три категории:
с подвижным слоем - топливо в виде сухого угля подается через верх газификатора. Так как он подается медленно по реактору, то он реагирует с паром и/или кислородом, поскольку они текут в противоположном направлении поверх дна. Топливо поступает в процесс до тех пор, пока оно не будет полностью израсходовано, оставляя низкотемпературный синтез-газ и расплавленный шлак. Микропримеси позже удаляются из синтез-газа;
эжектируемый поток - топливо может подаваться в газификатор в сухом или во влажном виде (смешанное с водой). Взаимодействующие вещества (пар и/или кислород) текут однонаправлено вверх или вниз через газификатор, при наличии ступеней газификатора до тех пор, пока сформированный высокотемпературный синтез-газ не выйдет через верх реактора. Расплавленный шлак выпадает на дно;
псевдоожиженный слой - пар и/или кислород течет вверх через колонну реактора, в то время как топливо инъецируется туда и остается суспендированным в этом потоке, пока происходит газификация. Среднетемпературный синтез-газ выходит, в то время как сухой (не расплавленный шлак) удаляется через дно.
Дополнительные примеры процессов газификации с получением синтез-газа подробно описаны в АО 2008/006049 и АО 2009/009388, каждый из которых включен в настоящей документ ссылкой в полном объеме.
Кондиционирование синтез-газа.
Конкретные воплощения изобретения включают пропускание синтез-газа, получаемого в процессе газификации, в биореактор, где он контактирует с одним или несколькими микроорганизмами и превращается в продукты. Поток синтез-газа, получаемого в процессе газификации, как правило, содержит небольшие количества побочных продуктов, таких как Н2§, СО8, ΝΟχ, ВТЕХ (бензол, толуол, этилбензол и ксилоны), смолы и зернистый материал. Такие компоненты могут быть удалены с использованием стандартной методологии кондиционирования продуктов в многостадийном процессе. Специалистам в данной области известны типовые процессы удаления нежелательных компонентов. В качестве примера компоненты ВТЕХ могут быть удалены из потока синтез-газа путем пропускания потока по меньшей мере через один слой активированного угля. Кроме того, для удаления зернистого материала и смол из потока синтез-газа может использоваться высокоэффективная трубка Вентури (ВепсЬтатктд Вютакк СайПсаОоп ТесЬпо1од1ек Гог Рие1к, СЬетюа1к Нубгодеп Ртобисбоп; доклад, подготовленный Сиферно и Марано (СГегпо апб Магапо) для министерства энергетики США и Национальной лаборатории технологий энергетики, 2002). Дополнительные примеры методов кондиционирования газа подробно описаны в АО 2009/009388 и включены в настоящий документ ссылкой.
Предполагается, что синтез-газ, пропускаемый в ферментационный биореактор согласно способам изобретения, будет требовать минимального кондиционирования, поскольку предполагается, что большинство компонентов не оказывает вредного эффекта на микробную культуру. В конкретных воплощениях зернистый материал и необязательно смолы удаляются из потока синтез-газа с использованием высокоэффективной трубки Вентури. Оставшийся кислород необязательно удаляется с использованием горячего слоя катализатора в виде меди перед пропусканием синтез-газа в ферментер. Дополнительно или альтернативно кислород может быть восстановлен до воды в присутствии водорода с использованием других металлических катализаторов, таких как оксиды палладия или платины.
Реакция ферментации.
Конкретные воплощения изобретения включают ферментацию потока субстрата синтез-газа с получением продуктов, включающих спирт(ы) и необязательно кислоту(кислоты). Известны процессы получения этанола и других спиртов из газообразных субстратов. Типичные процессы включают те, которые описаны, например, в АО 2007/117157, АО 2008/115080, И8 6340581, И8 6136577, И8 5593886, И8 5807722 и И8 5821111, каждый из которых включен в настоящий документ с помощью ссылки.
Известно, что ряд анаэробных бактерий способен осуществлять ферментацию СО до спиртов, включающих п-бутанол, этанол и уксусную кислоту, и подходят для применения в процессе по настоящему изобретению. Примеры таких бактерий, которые подходят для применения по изобретению, включают бактерии рода С1окШбшт, такие как штаммы С1окЬтбшт ЦипдбаЫи, включающие те, что описаны в АО 00/68407, ЕР 117309, в патентах И8 №№ 5173429, 5593886 и 6368819, АО 98/00558 и АО 02/08438, С1ок1пбшт сагЬохубАогапк (Мои е1 а1., 1п1етпайопа1 1оитпа1 оГ §ук!етабс апб ЕуоЫюпату МютоЬю1оду 33: рр. 2085-2091) и С1окЬтбшт аи1ое1Ьаподепит (АЬпт е1 а1., АгсЫуек оГ МютоЬю1оду 161: рр. 345-351). Другие подходящие бактерии включают бактерии рода Мооге11а, включающие Мооге11а кр НИС22-1 (§а- 7 021007 ка1 е( а1., Вю1есНпо1оду Ьейегк 29: рр. 1607-1612), и бактерии рода СагЪохуйоШегтик (8уеШсйиу, У.А., 8око1оуа, Т.О. е( а1. (1991), §ук!етайс апй ЛррПей МюгоЪю1оду 14: 254-260). Дополнительные примеры включают Моге11а Шегтоасейса, Мооге11а ЛегтоаШойорЫса, Киттососсик ргойисФк, ЛсеЮЪасЮпит \уоой1к ЕиЪасЮпит йтокит, Ви1упЪас1епит те1йу1о1горШсит, ОхоЪос(ег рГепшди, Ме!капокагсша Ъагкеп, МеШаиокагсша асейуогаик, ОекиИоЮтасийнп ки/пе(коун (§1тра е( а1. Сгйюа1 Ке\ае\ук ίη Вю(есйпо1оду, 2006 Уо1. 26, рр. 41-65). Кроме того, следует понимать, что в настоящем изобретении могут быть применены другие ацетогенные анаэробные бактерии, которые известны специалисту в данной области. Следует также понимать, что изобретение может быть применено к смешанной культуре из двух или более бактерий.
Один типичный микроорганизм, подходящий для применения по настоящему изобретению, представляет собой С1окйтйшт аШоеЛаподепит. В одном воплощении С1ок(пйшт аи1ое1йаподепит представляет собой бактерии, обладающие идентификационными характеристиками штамма, депонированного в немецком Центре ресурсов биологического материала (О8М2) под идентификационным депозитным номером 19630. В другом воплощении С1окйтйшт аи1ое1йаподепит представляет собой бактерии, обладающие идентификационными характеристиками штамма с депозитным номером О§М2 10061. Примеры ферментации с помощью С1окйтйшт аШоеЛаподепит субстрата, включающего СО, с получением продуктов, включающих спирты, представлены в УО 2007/117157, УО 2008/115080, УО 2009/022925, УО 2009/058028, УО 2009/064200, УО 2009/064201, УО 2009/113878 и УО 2009/151342, каждый из которых включен в настоящий документ с помощью ссылки.
Культивация бактерий, используемых в способах по изобретению, может осуществляться с использованием любого ряда процессов, известных из уровня техники, для культивации и ферментации субстратов с использованием анаэробных бактерий. Типичные методы представлены в разделе Примеры ниже. В качестве дополнительного примера могут применяться те способы, которые в основном описаны в следующих статьях, где описано использование газообразных субстратов для ферментации: (ί) К.Т. К1аккоп, е( а1. (1991). ВюгеасЮгк Гог куШйеык дак ГегтеШаОопк гекоигсек. СопкегхаРоп апй Кесускпд, 5; 145-165; (ίί) К.Т. К1аккоп, е( а1. (1991). ВюгеасЮг йеыдп Гог куШйеык дак Гегтейайопк. Рие1. 70. 605-614; (ίίί) К.Т. К1аккоп, е( а1. (1992). Вюсопуегкюп оГ куййеык дак ийо Псций ог дакеоик Гие1к. Еп/уте апй МюгоЪта1 ТесНпо1оду. 14; 602-608; (ίν) ЬЬ. Уеда, е( а1. (1989). §1ийу оГ Оакеоик 5>иЪк(га(е Регтейайоп: СагЪоп Мопох1йе Сопуегкюп (о Асе(а(е. 2. Сопйпиоик Сийиге. Вю(есН. Вюепд. 34. 6. 785-793; (νί) РЬ Уеда, е( а1. (1989). §1ийу оГ дакеоик киЪк(га(е ГегшеШайопк: СагЪоп топох1йе сопуегкюп (о асе(а(е. 1. Ва(сН сийиге. Вю(есНпо1оду апй Вюепдшеегшд. 34. 6. 774-784; (νίί) РЬ. Уеда, е( а1. (1990). Оеыдп оГ ВюгеасЮгк Гог Соа1 8уШйек1к Оак Регтейайопк. Кекоигсек, СопкегхаПоп апй Кесусйпд. 3. 149-160; каждая из которых включена в настоящий документ ссылкой.
Ферментация может осуществляться в любом подходящем биореакторе, сконструированном для газожидкостного контакта, где субстрат может контактировать с одним или несколькими микроорганизмами, таком как проточный реактор с мешалкой (С8ТК), реактор с иммобилизованными клетками, газлифтный реактор, барботажная реакторная колонна (ВСК), а мембранный реактор, такой как мембранный биореактор с системой полых волокон (НРМВК), реактор с орошаемым слоем (ТВК), цельный биореактор или петлевые реакторы. Кроме того, в некоторых воплощениях изобретения биореактор может включать первый реактор роста, в котором культивируются микроорганизмы, и второй ферментационный реактор, в который подается ферментационный бульон из реактора роста и в котором получают большую часть продукта ферментации (например, этанол или ацетат).
Согласно различным воплощениям изобретения углеродный источник для реакции ферментации представляет собой синтез-газ, полученный в результате газификации. Субстрат синтез-газа, как правило, будет содержать большую пропорцию СО, такую как по меньшей мере примерно от 15 до 75 об.% СО, от 20 до 65 об.% СО, от 20 до 60 об.% СО и от 20 до 55 об.% СО. В конкретных воплощениях субстрат включает примерно 25, или примерно 30, или примерно 35, или примерно 40, или примерно 45, или примерно 50, или примерно 55, или примерно 60 об.% СО. Субстраты, имеющие более низкие концентрации СО, такие как 6%, также могут подходить, конкретно когда также присутствуют Н2 и СО2. В конкретных воплощениях присутствие водорода приводит в результате к повышению совокупной эффективности получения спирта. Газообразный субстрат также может содержать некоторое количество СО2, например, такое как, примерно от 1 до 80 об.% СО2 или от 1 до 30 об.% СО2.
Согласно конкретным воплощениям изобретения содержание СО и/или содержание Н2 потока субстрата может быть обогащено перед пропусканием потока в биореактор. Например, водород может обогащаться с использованием технологий, хорошо известных из уровня техники, таких как адсорбция при переменном давлении, криогенное разделение и мембранное разделение. Аналогично, СО может обогащаться с использованием технологий, хорошо известных из уровня техники, таких как медно-аммиачная очистка, криогенное фракционирование, технология СО8ОКВ™ (абсорбция на медно-алюминийдихлоридном комплексе в толуоле), вакуумная короткоцикловая адсорбция и мембранное разделение. Другие методы, используемые в разделении и обогащении газов, подробно описаны в РСТ/ΝΖ 2008/000275, который включен в настоящий документ ссылкой в полном объеме.
Дополнительно или альтернативно один или несколько конкретных компонентов потока, выходя- 8 021007 щего из биореактора, также могут быть отделены и/или обогащены с использованием таких технологий. По меньшей мере часть обогащенных компонентов, таких как СН4 и/или СО2, могут быть возвращены обратно в газификатор для улучшения совокупной эффективности всего процесса. Дополнительно или альтернативно обогащенные компоненты, такие как СО и/или Н2, могут возвращаться обратно в газификатор для улучшения эффективности ступени ферментации.
Как правило, монооксид углерода будет добавляться в реакцию ферментации в газообразном состоянии. Однако способы по изобретению не ограничиваются добавлением субстрата в данном состоянии. Например, монооксид углерода может быть представлен в виде жидкости. Например, жидкость может быть насыщена газом, содержащим монооксид углерода, и эта жидкость добавляется в биореактор. Этого можно достичь с использованием стандартной методологии. В качестве примера для этой цели может использоваться генератор дисперсии микропузырьков (Непкшкак с1 а1. 8са1е-ир оГ ш1СгоЬиЬЫе б1крегк1оп депегаЮг Гог аегоЫс Гегтейабоп; АррПеб ВюсПеникНу апб Вю1есйпо1оду Уо1ише 101, ЫитЬег 3/Ос1оЬег. 2002).
Понятно, что для роста бактерий и осуществления ферментации СО-спирт дополнительно к СОсодержащему газу-субстрату необходима подача в биореактор подходящей жидкой питательной среды. Питательная среда будет содержать витамины и минералы, достаточные для возможности роста используемых микроорганизмов. Анаэробная среда, подходящая для ферментации этанола с использованием СО в качестве источника углерода, известна из уровня техники. Например, подходящие среды описаны в патенте И8 №№ 5173429 и 5593886 и в АО 02/08438, АО 2007/117157, АО 2008/115080, АО 2009/022925, АО 2009/058028, АО 2009/064200, АО 2009/064201, АО 2009/113878 и в АО 2009/151342, которые упомянуты выше. В настоящем изобретении предлагается новая среда, которая обладает повышенной эффективностью в поддержке роста микроорганизмов и/или в продуцировании этанола в процессе ферментации. Далее эта среда будет описана более подробно.
Ферментацию целесообразно осуществлять в условиях, подходящих для целевой ферментации (например, СО-этанол). Реакционные условия, которые следует принять во внимание, включают давление, температуру, скорость газового потока, скорость жидкого потока, рН среды, окислительновосстановительный потенциал среды, скорость перемешивания (при использовании проточного реактора с мешалкой), уровень инокуляции, максимальные концентрации газа-субстрата для гарантии того, чтобы СО в жидкой фазе не становился ограничением, и максимальные концентрации продукта во избежание ингибирования продукта. Подходящие условия описаны в АО 02/08438, АО 2007/117157, АО 2008/115080, АО 2009/022925, АО 2009/058028, АО 2009/064200, АО 2009/064201, АО 2009/113878 и в АО 2009/151342, каждый из которых включен в настоящий документ ссылкой.
Оптимальные реакционные условия будут зависеть, частично, от конкретного используемого микроорганизма. Однако, как правило, предпочтительно, чтобы ферментация осуществлялась под давлением выше, чем нормальное давление. Работа при повышенном давлении дает возможность значительного повышения скорости перехода СО из газовой фазы в жидкую фазу, где он может быть потреблен микроорганизмом в качестве источника углерода для продуцирования этанола. Это, в свою очередь, обозначает, что время удержания (определенное как объем жидкости в биореакторе, поделенный на расход газа на входе) может быть уменьшено, когда биореакторы поддерживаются под повышенным давлением, а не под атмосферным давлением.
Польза от осуществления ферментации газ-этанол при повышенном давлении также была описана в разных источниках. Например, в АО 02/08438 описаны ферментации газ-этанол, осуществляемые при давлениях 30 и 75 фунтов на кв.дюйм с получением продуктивностей этанола 150 и 369 г/л/сутки соответственно. Однако было обнаружено, что с помощью типичных ферментаций, осуществляемых с использованием аналогичных сред и исходных составов газа при атмосферном давлении, получают в 10-20 раз меньше этанола на 1 л в сутки.
Также целесообразно, чтобы скорость введения СО-содержащего газообразного субстрата была такой, чтобы гарантировать, что концентрация СО в жидкой фазе не станет ограничением. Это потому, что следствием условий с ограничением по СО может быть то, что продукт в виде этанола будет потребляться культурой.
Извлечение продукта.
Продукты реакции ферментации могут быть извлечены с использованием известных методов. Типичные методы включают те, что описаны в АО 2007/117157, АО 2008/115080, АО 2009/022925, И8 6340581, и8 6136577, И8 5593886, И8 5807722 и в И8 5821111. Однако вкратце в качестве примера только этанол может быть извлечен из ферментационного бульона с помощью таких методов, как фракционированная перегонка или выпаривание и экстракционная ферментация.
При перегонке этанола из ферментационного бульона получают азеотропную смесь этанола и воды (т.е. 95% этанола и 5% воды). Обезвоженный этанол может быть затем получен посредством применения технологии дегидратации этанола с использованием ультрафильтра, которая хорошо известна из уровня техники.
Процедуры экстракционной ферментации включают в себя использование водорастворимого растворителя для извлечения этанола из разведенного ферментационного бульона, что сопровождается низ- 9 021007 ким риском токсичности по отношению к ферментирующему организму. Например, олеиловый спирт является растворителем, который может использоваться в данном типе экстракционного процесса. Олеиловый спирт непрерывно вводится в ферментер, вследствие чего этот растворитель повышает образование вверху ферментера слоя, который непрерывно экстрагируется и подается в центрифугу. Воду и клетки затем легко отделяют от олеилового спирта и возвращают в ферментер, в то время как нагруженный этанолом растворитель подается в однократный испаритель. Большая часть этанола испаряется и конденсируется, в то время как олеиловый спирт является не летучим продуктом и его извлекают для повторного использования в ферментации.
Ацетат, который получают в качестве побочного продукта в реакции ферментации, также может извлекаться из ферментационного бульона с использованием методов, известных из уровня техники.
Например, может использоваться система адсорбции, включающая фильтр с активированным углем. В этом случае предпочтительно, чтобы микробные клетки первыми удалялись из ферментационного бульона с использованием подходящего сепаратора. Из уровня техники известны многочисленные методы извлечения продукта на основе фильтрации для получения бесклеточного ферментационного бульона. Бесклеточный этанол-ацетатсодержащий ультрафильтрат затем пропускается через колонну, содержащую активированный уголь для адсорбции ацетата. Ацетат в кислой форме (уксусная кислота), а не в форме соли (ацетат) более легко адсорбируется активированным углем. Таким образом, предпочтительно, чтобы рН ферментационного бульона было уменьшено до менее чем примерно 3 перед пропусканием через колонну с активированным углем для превращения большей части ацетата в форму уксусной кислоты.
Уксусная кислота, адсорбированная на активированный уголь, может быть извлечена с помощью элюции с использованием методов, известных из уровня техники. Например, этанол может использоваться для элюции связанного ацетата. В определенных воплощениях этанол, полученный с помощью процесса ферментации, сам может использоваться для элюции ацетата. Так как температура кипения этанола составляет 78,8°С, а уксусной кислоты 107°С, то этанол и ацетат могут легко отделиться друг от друга с использованием методов на основе свойств летучести, таких как дистилляция.
Другие методы извлечения ацетата из ферментационного бульона также известны из уровня техники и могут использоваться в процессах по настоящему изобретению. Например, ИЗ патенты №№ 6368819 и 6753170 описывают систему растворителя и систему сорастворителей, которая может использоваться для экстракции уксусной кислоты из ферментационных бульонов. Как в случае примера системы на основе олеилового спирта, описанной для экстракционной ферментации этанола, системы, описанные в ИЗ патентах №№ 6368819 и 6753170, описывают не растворимый в воде растворитель/сорастворитель, который может смешиваться с ферментационным бульоном как в присутствии, так и в отсутствие ферментированных микроорганизмов с целью экстракции продукта уксусной кислоты. Растворитель/сорастворитель, содержащий продукт уксусной кислоты, затем отделяют от бульона с помощью дистилляции. Затем может использоваться вторая стадия дистилляции для очистки уксусной кислоты из системы растворителя/сорастворителя.
Продукты реакции ферментации (например, этанол и ацетат) могут быть извлечены из ферментационного бульона путем непрерывного удаления части бульона из биореактора ферментации, отделяя микробные клетки от бульона (обычно с помощью фильтрации), и извлекая одновременно или последовательно один или несколько продуктов из бульона. В случае этанола его можно извлечь подходящим способом с помощью дистилляции, а ацетат можно извлечь путем адсорбции на активированный уголь с использованием методов, описанных выше. Отделенные микробные клетки предпочтительно возвращаются в биореактор ферментации. Бесклеточный ультрафильтрат, оставшийся после удаления этанола и ацетата, также предпочтительно возвращается в биореактор ферментации. Дополнительные питательные вещества (такие как витамины В) могут быть добавлены к бесклеточному фильтрату для пополнения питательной среды перед его возвращением в биореактор. Кроме того, если рН бульона регулировать, как описано выше, для повышения адсорбции уксусной кислоты на активированный уголь, рН следует повторно отрегулировать для получения значения рН, аналогичного рН бульона в биореакторе ферментации, перед возвращением в биореактор.
Повторное использование компонентов потока.
Согласно изобретению предлагается способ повышения совокупной эффективности улавливания углерода и/или улавливания совокупного углерода процесса ферментации, причем процесс включает превращение исходного сырья в синтез-газ в газификаторе; пропускание синтез-газа в биореактор;
ферментацию по меньшей мере части синтез-газа в биореакторе с получением продуктов;
где компоненты синтез-газа, не превращенные в продукты и/или побочные продукты процесса ферментации, выходят из ферментера в выходящем потоке, где по меньшей мере часть выходящего потока возвращается в газификатор.
В конкретных воплощениях субстрат синтез-газа получают в газификаторе и по меньшей мере его часть пропускается в биореактор. Субстрат синтез-газа контактирует с одним или несколькими микроорганизмами и ферментируется с получением одного или нескольких продуктов, таких как спирты. Во
- 10 021007 время ферментации побочные продукты ферментации, такие как СО2 и/или компоненты потока синтезгаза, не метаболизированные с помощью одного или нескольких микроорганизмов, выходят из биореактора в выходящем потоке. Согласно изобретению по меньшей мере часть выходящего потока пропускается в газификатор. Дополнительно или альтернативно, выходящий поток включает первый компонент и один или несколько вторичных компонентов, где по меньшей мере часть первого компонента отделяется от одного или нескольких вторичных компонентов и пропускается в газификатор.
В конкретных воплощениях компоненты синтез-газа, такие как СО, Н2 и необязательно СО2, превращаются в продукты, такие как кислота(кислоты) и/или спирт(ы). В некоторых воплощениях микробная культура превращает СО и необязательно Н2 в продукты, включающие этанол. Продукты, как правило, могут быть извлечены из биореактора в потоке продуктов. В конкретных воплощениях изобретения микробная культура суспендируется в жидкой питательной среде. Соответственно, продукты, полученные в реакции ферментации, могут быть извлечены из части жидкой питательной среды, удаленной из биореактора в потоке продуктов.
В некоторых воплощениях поток субстрата синтез-газа, как правило, будет подаваться с высокой интенсивностью подачи и/или под высоким давлением путем барботажа потока в биоректоре. Как таковые небольшие количества продукта и/или воды могут быть отобраны из жидкой питательной среды в биореакторе и отведены в выходящий поток. В конкретных воплощениях продукты, отобранные из биореактора, могут отделяться от выходящего потока с помощью средств, хорошо известных из уровня техники. Например, этанол может быть отделен от выходящего потока с использованием существующих мембранных методов. Отделенный продукт(ы) может быть объединен с продуктом(продуктами), извлеченным из ферментационного бульона с помощью подходящих средств.
Согласно конкретным способам по изобретению поток синтез-газа, подаваемый в процессе ферментации, содержит углеродсодержащие компоненты, такие как СО2, и/или СН4, и/или ВТЕХ, и/или смолы. Такие компоненты не будут превращаться в продукты с помощью микробной культуры и, таким образом, будут выходить из биореактора в типичном газообразном выходящем потоке. Кроме того, по меньшей мере часть СО и/или Н2 компонентов потока синтез-газа, подаваемых в биореактор, могут не превращаться в продукты с помощью микробной культуры. Вместо этого по меньшей мере часть СО и/или Н2 может выходить из биореактора в выходящем потоке. Кроме того, в конкретных воплощениях СО может быть, по меньшей мере, частично превращен в СО2 с помощью микробной культуры, конкретно, где Н2 подается в ограниченных концентрациях. Соответственно, СО2, полученный с помощью микробной культуры, может выходить из биореактора в выходящем потоке.
Таким образом, согласно изобретению по меньшей мере часть одного или нескольких углеродсодержащих компонентов выходящего потока могут быть возвращены в газификатор для превращения в синтез-газ. В конкретных воплощениях углеродсодержащие компоненты выходящего потока выбраны из СО2, СН4 и/или других летучих органических соединений, смол, СО, ВТЕХ, кислот и спиртов. Дополнительно или альтернативно, по меньшей мере часть одного или нескольких водородсодержащих компонентов выходящего потока возвращают в газификатор для превращения в синтез-газ. В конкретных воплощениях водородсодержащие компоненты выбраны из Н2 и Н2О.
Возвращение углеродсодержащего компонента(компонентов) из выходящего потока в газификатор восстанавливает количество углерода в исходном сырье, требуемое для получения синтез-газа конкретного целевого состава. Кроме того, возвращение водородсодержащих компонентов из выходящего потока в газификатор восстанавливает количество воды/пара, требуемое для получения синтез-газа конкретного целевого состава.
Соответственно, это будет повышать совокупную эффективность интегрированного процесса и в некоторых воплощениях, где синтез-газ превращается в продукты, такие как кислоты и/или спирты, будет повышаться улавливание совокупного углерода процесса.
В конкретных воплощениях изобретения суммарный выходящий поток направляется в газификатор для превращения в синтез-газ. В других воплощениях часть выходящего потока направляется в газификатор для превращения в синтез-газ. В конкретных воплощениях один или несколько компонентов выходящего потока отделяются от выходящего потока и направляются в газификатор. Например, СО2 и/или СН4 могут отделяться от выходящего потока путем методов сепарации, хорошо известных из уровня техники, и возвращаться в газификатор для превращения в синтез-газ. Другие компоненты могут быть аналогично отделены с использованием методов, хорошо известных специалисту в данной области. Хорошо известные методы сепарации газа и/или улавливания СО2 подробно описаны в РСТ/ΝΖ 2008/000275 и включены в настоящий документ ссылкой.
Таким образом, в конкретных воплощениях изобретения предлагается способ повышения улавливания совокупного углерода в интегрированном процессе газификации-ферментации, где по меньшей мере часть синтез-газа, полученного на ступени газификации, пропускается в биореактор, где один или несколько микроорганизмов превращают по меньшей мере часть синтез-газа в продукты, такие как спирты, на ступени ферментации. В конкретных воплощениях побочные продукты, полученные в стадии ферментации, такие как СО2, выходят из биореактора в выходящем потоке, где по меньшей мере часть выходящего потока пропускается на ступень газификации.
- 11 021007
В другом воплощении такие компоненты, как ВТЕХ и/или смолы, если требуется, могут быть удалены из потока синтез-газа перед его пропусканием в биореактор. В таких воплощениях компоненты, такие как ВТЕХ и/или смолы, могут отделяться с использованием методов, хорошо известных из уровня техники, и возвращаться в газификатор для превращения в синтез-газ. Как таковой в конкретных воплощениях предлагается способ повышения совокупной эффективности и/или совокупного улавливания углерода процесса ферментации, причем процесс включает превращение исходного сырья в синтез-газ в газификаторе; пропускание по меньшей мере части синтез-газа в биореактор;
ферментацию по меньшей мере части синтез-газа в биореакторе с получением продуктов;
где способ включает отделение одного или нескольких компонентов синтез-газа перед пропусканием синтез-газа в биореактор и направление одного или нескольких компонентов в газификатор.
В качестве примера такие компоненты, как Η2δ, СО2, смолы и/или ВТЕХ, могут быть удалены из потока субстрата синтез-газа перед пропусканием биореактора. Такие компоненты могут быть удалены с использованием стандартной технологии, такой как разделение с использованием растворителя. Примеры таких методов отделения подробно описаны в Сак Рштйеайоп 5ей. (КоЫ, А., №е1кеп, К., Си1£ РиЪйкйшд Сотрапу, 1997). Например, кислые газы, такие как Η2δ и/или СО2, могут удаляться из потока газа с использованием процесса 8е1ехо1™ с доступом от 23 марта 2008 г.). Отделенные компоненты могут быть затем извлечены и необязательно возвращаются в газификатор.
Общие положения.
Воплощения изобретения описаны с помощью примеров. Однако следует понимать, что конкретные стадии или ступени, необходимые в одном воплощении, могут быть необязательными в другом воплощении. Напротив, стадии или ступени, включенные в описание конкретного воплощения, необязательно могут предпочтительно применяться в тех воплощениях, где они не были конкретно указаны.
В то время как изобретение в общих чертах описано со ссылкой на любой из типов потоков, которые могут проходить через систему или в разных направлениях системы(систем) с помощью любого из известных средств переноса, в определенных воплощениях, субстрат и/или выходящие потоки являются газообразными. Специалистам в данной области понятно, что конкретные ступени могут объединяться с помощью подходящих трубопроводов или с помощью подобных средств, сконструированных для получения или пропускания потоков через систему. Насос или компрессор могут обеспечиваться для облегчения доставки потоков на конкретные ступени. Кроме того, компрессор может использоваться для повышения давления газа, подаваемого на одну или несколько ступеней, например, в биореактор. Как описано далее, давление газов в биореакторе может воздействовать на эффективность реакции ферментации, осуществляемой там. Таким образом, давление может регулироваться для улучшения эффективности ферментации. Подходящие давления для распространенных реакций известны из уровня техники.
Кроме того, системы или процессы по изобретению необязательно включают средства для регуляции и/или контроля других параметров для улучшения совокупной эффективности процесса. Например, конкретные воплощения могут включать измерительные средства для мониторинга состава субстрата и/или выходящего потока(потоков). Кроме того, конкретные воплощения могут включать средства контроля за доставкой потока(потоков) субстрата на конкретные ступени или элементы внутри конкретной системы, если измерительные средства определяют, что поток имеет состав, подходящий для конкретной ступени. Например, в случаях, где поток газообразного субстрата содержит низкое количество СО или высокое количество О2, которое может быть вредно для реакции ферментации, поток субстрата может быть перенаправлен из биореактора. В конкретных воплощениях изобретения система включает средства мониторинга и контроля доставки по месту назначения потока субстрата и/или расхода газа, так что поток, имеющий целевой или подходящий состав, может быть доставлен на конкретную ступень.
Кроме того, может быть необходимо нагревание или охлаждение конкретных компонентов системы или потока(потоков) субстрата перед или во время одной или нескольких ступеней процесса. В таких случаях могут быть использованы известные средства нагревания или охлаждения.
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение системы 101 согласно одному воплощению изобретения. Углеродсодержащее исходное сырье, такое как биомасса, подают в газификатор 1 через входное отверстие 2. Поток пара и/или кислорода подается в газификатор 1 через входное отверстие 3. В конкретных воплощениях изобретения газификатор сконструирован так, что поток исходного сырья и пар и/или кислород реагируют с получением синтез-газа. В конкретных воплощениях синтез-газ, полученный согласно способам по изобретению, получают, по существу, с постоянным составом при работе в равновесной системе.
Синтез-газ выходит из газификатора 1 через выходное отверстие 4 и поступает на необязательную ступень кондиционирования синтез-газа 5 перед пропусканием в биореактор 7, посредством необязательной предварительной обработки 6. В конкретных воплощениях необязательная ступень кондиционирования синтез-газа 5 сконструирована для удаления компонентов потока синтез-газа, которые могут быть вредными для микробной культуры, таких компонентов, как кислород, зернистый материал, смолы, Η2δ и/или ВТЕХ. В конкретных воплощениях по меньшей мере часть удаленных компонентов может быть возвращена в газификатор 1.
- 12 021007
Предварительная обработка 6 может использоваться для контроля различных аспектов потока, включающих температуру и количество загрязнителей или других нежелательных компонентов или составляющих. Она также может применяться для добавления компонентов к потоку. Это будет зависеть от конкретного состава потока синтез-газа и/или от конкретной реакции ферментации и/или от выбранных микроорганизмов.
Предварительная обработка 6 может располагаться в любом месте системы 101, или может отсутствовать, или может присутствовать множество предварительных обработок 6 в различных точках системы 101. Это будет зависеть от конкретного источника потока синтез-газа и/или от конкретной реакции ферментации и/или от выбранных микроорганизмов.
После необязательной предварительной обработки поток субстрата синтез-газа может пропускаться в биореактор 7 с помощью любого известного средства. Биореактор 7 сконструирован для осуществления целевой реакции ферментации с получением продуктов. Согласно конкретным воплощениям биореактор 7 сконструирован для процессирования СО- и Н2-содержащего субстрата так, что на выходе получают одну или несколько кислот и/или один или несколько спиртов с помощью микробной ферментации. В конкретном воплощении для получения этанола и/или бутанола используется биореактор 7. Биореактор 7 может содержать более чем один резервуар, причем каждый резервуар сконструирован для осуществления одной реакции и/или различных ступеней конкретного процесса ферментации и/или различных реакций, включающих различные реакции для различных процессов ферментации, которые могут включать одну или несколько распространенных ступеней.
Биореактор 7 может обеспечиваться средствами охлаждения для контроля температуры в нем, с приемлемыми ограничениями для микроорганизмов, используемыми в конкретной осуществляемой реакции ферментации.
Насос или компрессор (не показано) могут быть сконструированы выше биореактора 7 так, чтобы давление газа в биореакторе 7 увеличивалось. Как обсуждалось выше, давление газов внутри биореактора может воздействовать на эффективность реакции ферментации, осуществляемой там. Таким образом, давление может регулироваться для повышения эффективности ферментации. Подходящие давления для распространенных реакций известны из уровня техники.
Продукты, полученные в биореакторе 7, могут быть извлечены с помощью любого подходящего процесса, известного из уровня техники. Выходящий поток, содержащий компоненты, такие как не прореагировавшие СО и/или Н2, СО2, СН4, ВТЕХ, смолы и/или продукты, удаленные из биореактора, выходят из биореактора 7 через выходное отверстие 8. Клапан 9 сконструирован для пропускания по меньшей мере части выходящего потока обратно в газификатор 1 через входное отверстие 10. Перед возвращением в газификатор 1 выходящий поток может быть кондиционирован, или конкретные компоненты могут обогащаться на необязательной ступени обработки газа 11. В конкретных воплощениях необязательная ступень обработки газа 11 сконструирована для удаления нежелательных компонентов. Дополнительно или альтернативно, необязательная ступень обработки газа 11 сконструирована для обогащения конкретных компонентов, таких как СО2, и пропускает обогащенный поток в газификатор 1. Нежелательные компоненты могут возвращаться в отверстие 12 для ликвидации.
Средства определения состава потока необязательно могут быть включены на любой ступени системы. Такие средства могут быть ассоциированы со средствами перенаправления, так что потоки с конкретным составом могут быть перенаправлены куда-либо или выведены из конкретных ступеней, если это необходимо или желательно. Средства перенаправления и/или переноса потоков между различными ступенями системы известны специалисту в данной области.
- 13 021007
Пример 1.
| Раствор А | |||
| МН„Ас | 3,083г | СаС12.2Н20 | 0,294г |
| МдС12.6Н20 | 0,61г | КС1 | 0,15г |
| Дистиллированная вода | До 1 л | ||
| Раствор В | |||
| Компонент/0,1М раствор (водя.) | Количество/мл в 1л среды | Компонент/0,1М раствор (водя.) | КоличесФво/мл в 1л среды |
| ГеС13 | 10мл | Ца25еО3 | 1мл |
| СоС12 | 5мл | Иа2МоО, | 1мл |
| К1С12 | 5мл | Ζη012 | 1мл |
| Η3ΒΟ3 | 1мл | МПС12 | 1мл |
| Раствор С | |||
| Биотин | 20мг | Никотиновая кислота | 50мг |
| Филиевая кислота | 20мг | Кальций ϋ-{*)- пантотенат | 50мг |
| Пиридоксин. НС1 | 10 мг | Витамин В12 | 50мг |
| Тиамин. НС1 | 50 мг | П-Аминобензойная кислота | 50мг |
| Рибофлавин | 50 мг | Липоевая кислота | 50мг |
| Дистиллированная вода | До 1 л |
Получение раствора Сг(11).
К трехгорлой колбе объемом 1 л присоединяли герметично впускной и выпускной клапаны, чтобы была возможность работы в условиях инертного газа и последующего переноса целевого продукта в подходящую колбу для хранения. Колбу наполняли СгС13-6Н2О (40 г, 0,15 моль), цинковыми гранулами [20 меш] (18,3 г, 0,28 моль), ртутью (13,55 г, 1 мл, 0,0676 моль) и 500 мл дистиллированной воды. После продувания с помощью Ν2 в течение 1 ч смесь нагревали примерно до 80°С для инициации реакции. После 2 ч перемешивания в условиях постоянного потока Ν2 смесь охлаждали до комнатной температуры и непрерывно перемешивали в течение еще 48 ч, в течение которых реакционная смесь превращалась в темно-синий раствор. Раствор переносили в колбы, которые продували Ν2, и хранили в замороженном виде до следующего использования.
Бактерии: использовали С1о8йтбшт аи1ое1Ьаподепит, депонированные в немецком Центре ресурсов биологического материала (ΌδΜΖ) и имеющие регистрационный номер ΌδΜΖ 19630.
Сбор образцов и аналитические процедуры.
Образцы среды отбирали из реактора С8ТК с интервалами до 20 дней. Каждый раз среду отбирали тщательно для гарантии того, что никакой газ не сможет войти или выйти из реактора.
ВЭЖХ.
Система ВЭЖХ АдПеШ 1100. Подвижная фаза: 0,0025Ν. Серная кислота. Поток и давление: 0,8 мл/мин. Колонка: АШееН 10А; каталог #9648, 150x6,5 мм, размер частиц 5 мкм. Температура колонки: 60°С. Детектор: показатель преломления. Температура детектора: 45°С.
Метод приготовления образца.
400 мкл образца и 50 мкл 0,15М ΖηδΟ4 и 50 мкл 0,15М Ва(ОН)2 добавляли в пробирку ЕррепбогГ. Пробирки центрифугировали в течение 10 мин при 12000 об./мин, 4°С. 200 мкл супернатанта переносили в пробирку для НРЬС и 5 мкл инъецировали в прибор для НРЬС.
Анализ свободного пространства над продуктом.
Измерения проводили с помощью прибора Уапап СР-4 900 тюто ОС с двумя вмонтированными каналами. Канал 1 представлял собой колонку молекулярного фильтра 10 меш, работающую при условиях 70°С, 200 кПа аргона, и время промывания обратным потоком 4,2 с, в то время как канал 2 представлял собой колонку РРО 10 меш, работающую при условиях 90°С, 150 кПа гелия и без промывания обратным потоком. Температуру инжектора в обоих каналах устанавливали на 70°С. Время прогона устанавливали на 120 с, но все интересующие пики, как правило, элюировали до 100 с.
Субстрат.
Бутилированный синтез-газ получали от Капде Риек на демонстрационной установке в Денвере Колорадо (США) с производительностью 2 т/день. Исходным сырьем служила щепа колорадской сосны,
- 14 021007 выделенный синтез-газ сушили и, по существу, удаляли из него перед бутилированием остаточные ароматические соединения и избыток СО2.
Пример 1. Периодическая ферментация в С8ТК.
Жидкую среду (800 мл), содержащую раствор А, переносили в асептических и анаэробных условиях в 1 л сосуд С8ТК и непрерывно барботировали с помощью Ν2. После переноса восстановленное состояние и рН среды измеряли непосредственно с помощью зондов. Среду нагревали до 37°С и перемешивали при 400 об./мин. Затем добавляли фосфорную кислоту (30 мМ), вольфрамат натрия (10 мкМ), раствор В и раствор С. Раствор сульфида натрия (0,5 мМ) добавляли к ферментационному сосуду, с восстановлением среды до -200 мВ путем добавления раствора хлорида хрома(11).
Перед инокуляцией газ Ν2 переключали на газовую смесь 30% СО, 50% Н2, 5% СО2 и 15% СН4 (Каиде РиеП синтез-газ), который непрерывно барботировали в ферментационный бульон на протяжении эксперимента. Активно растущую культуру ΤΊοδΙπύίιιιη аШоеФаподепиш инокулировали в С8ТК в объеме приблизительно 10% (об./об.). Количество субстрата и интенсивность перемешивания увеличивали с течением времени соответственно росту микробной культуры.
Результаты.
Продуцирование метаболитов и микробный рост можно наблюдать на фиг. 2. Начиная с дня 1 начиналось продуцирование биомассы и этанола, сначала по экспоненциальной кривой, а затем с более линейным характером продуцирования. Биомасса достигала пика 4,9 г/л в день 3, и концентрация этанола увеличивалась до максимума 64 г/л в день 3,7. Ацетат накапливался до концентрации 5,9 г/л перед снижением до 2 г/л в конце ферментации.
Тенденции потребления и продуцирования газа можно наблюдать на фиг. 3. Как только культура начинала расти после инокуляции, ферментационному бульону обеспечивали более интенсивное перемешивание и больший расход газа. Это привело в результате к получению стабильного потребления СО, составляющего более чем 2 моль/л/день в промежутке от дня 1,8 и до дня 3, в течение которого наблюдали наибольшую степень продуцирования этанола. Потребление Н2 достигало максимума, составляющего 1,4 моль/л/день в день 2 данного процесса ферментации, с объединенными пиками степени потребления газа (СО и Н2), составляющей 3,6 г/л/день. После потребления микробной культурой СО она продуцировала СО2 до максимума, составляющего приблизительно 1 моль/л/день в промежутке от дня 1,8 до дня 3.
Изобретение описано в настоящем документе со ссылкой на определенные предпочтительные воплощения с тем, чтобы у читателя была возможность практического применения изобретения без чрезмерного экспериментирования. Специалисту в данной области понятно, что изобретение может быть осуществлено практически с большим количеством вариаций и модификаций, отличных от тех, которые конкретно описаны. Следует понимать, что изобретение включает все такие вариации и модификации. Кроме того, названия, заголовки и тому подобное приведены для помощи читателю в понимании данного документа, и их не следует понимать в качестве ограничения рамок настоящего изобретения. Полное описание всех заявок, патентов и публикаций включено в настоящий документ ссылкой.
Более конкретно, и это понятно специалисту в данной области, реализация воплощений изобретения может включать один или несколько дополнительных элементов. В конкретном примере или в описании представлены только те элементы, которые необходимы для понимания изобретения в его различных аспектах. Однако рамки изобретения не ограничены описанными воплощениями и включают системы и/или способы, включающие одну или несколько дополнительных стадий и/или одну или несколько замененных стадий, и/или систем, и/или методов, где пропущены одна или несколько стадий.
Ссылка на любые данные известного уровня техники в данном описании не являются и не должны пониматься, как утверждение или любая форма предположения о том, что предшествующий уровень техники образует часть общеизвестных знаний в области науки в любой стране.
На всем протяжении данного описания и любого пункта формулы изобретения, которая следует далее, до тех пор, пока по контексту не определено иначе, слова включает, включающий и подобные следует понимать в смысле включающий в себя, а не в исключающем смысле, то есть в смысле включающий в частности.
Claims (11)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ ферментативного превращения углеродсодержащего сырья, причем способ включает:a) газификацию исходного сырья с получением потока синтез-газа в газификаторе,b) приведение в контакт по меньшей мере части указанного потока синтез-газа по меньшей мере с одним карбоксидотрофным микроорганизмом в биореакторе в условиях ферментации с получением по меньшей мере одного продукта, где продуктом являются спирты, кислоты или их смеси; иc) пропускание по меньшей мере части выходящего потока, выходящего из биореактора, в газификатор, при этом указанный выходящий поток содержит один или несколько компонентов из группы, состоящей из диоксида углерода, метана, водорода или их смесей.
- 2. Способ по п.1, где по меньшей мере часть диоксида углерода отделяют от одного или нескольких других компонентов в выходящем потоке.- 15 021007
- 3. Способ по п.1, где от одного или нескольких компонентов выходящего потока отделяется метан.
- 4. Способ по п.3, где по меньшей мере часть отделенного метана направляется в газификатор.
- 5. Способ по любому из пп.1-4, где микроорганизм(ы) представляют собой анаэробные карбоксидотрофные бактерии, выбранные из группы, состоящей из ОоЧпШит. Мооге11а, Ругососсик, ЕиЬасЮпит. Ос5и1ГоЬас1спит. СагЪохуйоШегтик, ЛсеЮдепшт, ЛсеЮЬасЮпит, ЛсеЮапаегоЫит, ВШупЪас1епит и РерЮЧгерЮсоссщ.
- 6. Способ по п.5, где карбоксидотрофные бактерии представляют собой ОоЧпШит аШоеШаподепит, обладающие идентификационными характеристиками штамма, депонированного в Немецкий Центр Ресурсов Биологического Материала (БЗМ2) под идентификационным депозитным номером 19630.
- 7. Способ по любому из пп.1-6, где продукты включают одну или несколько кислот и/или один или несколько спиртов, причем указанные одна или несколько кислот и один или несколько спиртов выбраны из группы, включающей уксусную кислоту и этанол.
- 8. Способ по любому из пп.1-7, где исходное сырье включает углеродсодержащий материал, выбранный из коммунально-бытовых твердых отходов, материала лесной промышленности, древесных отходов, строительного материала, растительного материала, угля, масла, отходов целлюлознобумажного производства, нефтехимических побочных продуктов, шин или их комбинаций.
- 9. Система для ферментативного превращения субстратов синтез-газа, включающая:a) газификатор, сконструированный для получения синтез-газа, включающего СО и Н2;b) биореактор, содержащий карбоксидотрофные микроорганизмы, сконструированный для превращения по меньшей мере части СО и необязательно Н2 из синтез-газа в продукты;c) средства для пропускания по меньшей мере части одного или нескольких компонентов синтезгаза, не превращенного в продукт(ы), и/или по меньшей мере части по меньшей мере одного побочного продукта ферментации из выходящего потока, выходящего из биореактора, обратно в газификатор.
- 10. Система по п.9, где система включает средство для пропускания по меньшей мере части побочного продукта, включающего диоксид углерода, только в газификатор.
- 11. Система по п.9 или 10, где система включает средство отделения диоксида углерода из выходящего потока.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17396809P | 2009-04-29 | 2009-04-29 | |
| PCT/NZ2010/000082 WO2010126382A1 (en) | 2009-04-29 | 2010-04-29 | Improved carbon capture in fermentation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201171318A1 EA201171318A1 (ru) | 2012-05-30 |
| EA021007B1 true EA021007B1 (ru) | 2015-03-31 |
Family
ID=43032360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201171318A EA021007B1 (ru) | 2009-04-29 | 2010-04-29 | Способ ферментативного превращения углеродсодержащего сырья |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8263372B2 (ru) |
| EP (1) | EP2425003B1 (ru) |
| JP (2) | JP2012525145A (ru) |
| KR (1) | KR101317719B1 (ru) |
| CN (2) | CN107723255A (ru) |
| AU (1) | AU2010242175B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI1015375A2 (ru) |
| CA (1) | CA2759898C (ru) |
| EA (1) | EA021007B1 (ru) |
| ES (1) | ES2547428T3 (ru) |
| NZ (1) | NZ596028A (ru) |
| WO (1) | WO2010126382A1 (ru) |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8592190B2 (en) * | 2009-06-11 | 2013-11-26 | Ineos Bio Limited | Methods for sequestering carbon dioxide into alcohols via gasification fermentation |
| JP2013048583A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Panasonic Corp | バイオエタノールの製造方法および製造装置 |
| US12195781B2 (en) * | 2011-12-12 | 2025-01-14 | Jupeng Bio (Hk) Limited | Management of ethanol concentration during syngas fermentation |
| CA2875501A1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Western Hydrogen Limited | System for hydrogen production and carbon sequestration |
| BR112015005439A8 (pt) * | 2012-09-12 | 2022-01-11 | Butamax Advanced Biofuels Llc | Método para recuperar um produto alcoólico de um caldo de fermentação e sistema |
| KR102004583B1 (ko) * | 2012-11-12 | 2019-07-26 | 란자테크 뉴질랜드 리미티드 | 가스 발효를 통한 바이오매스 액화 |
| EP3045538B1 (en) * | 2013-09-13 | 2019-03-20 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Device for manufacturing organic substance and method for manufacturing organic substance |
| JP6491413B2 (ja) * | 2013-09-13 | 2019-03-27 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質の製造方法及び有機物質の製造装置 |
| PT3058080T (pt) | 2013-10-17 | 2019-07-25 | Lanzatech New Zealand Ltd | Processo para captura de carbono na fermentação de gás |
| FR3012446B1 (fr) * | 2013-10-24 | 2017-05-26 | Commissariat Energie Atomique | Procede de production d'un produit organique a partir d'une charge de matiere carbonee mettant en oeuvre une gazeification suivie d'une fermentation du gaz de synthese. |
| US20150152441A1 (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-04 | Lanzatech New Zealand Limited | Methods and systems for improving fermentation efficiency |
| JP6377927B2 (ja) * | 2014-03-25 | 2018-08-22 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質の製造方法及び有機物質の製造装置 |
| JP6316119B2 (ja) * | 2014-06-30 | 2018-04-25 | 積水化学工業株式会社 | 嫌気性処理方法及び装置 |
| JP6470520B2 (ja) * | 2014-07-29 | 2019-02-13 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質を製造する装置及び有機物質を製造する方法 |
| EP3603831A1 (en) * | 2014-07-30 | 2020-02-05 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Apparatus for producing organic substance from waste and method for producing organic substance from waste |
| US10550408B2 (en) * | 2014-07-30 | 2020-02-04 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Apparatus for producing organic substance and method for producing organic substance |
| JP6412360B2 (ja) * | 2014-07-30 | 2018-10-24 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質を製造する装置及び有機物質を製造する方法 |
| JP6130817B2 (ja) * | 2014-09-16 | 2017-05-17 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質を製造する装置、有機物質を製造する方法、合成ガスの製造方法及び合成ガスの製造装置 |
| JP6491670B2 (ja) * | 2014-09-19 | 2019-03-27 | 積水化学工業株式会社 | 微生物の培養方法及び培養装置 |
| HUE062028T2 (hu) * | 2014-10-22 | 2023-09-28 | Lanzatech Nz Inc | Többszakaszos bioreaktor-folyamatok |
| US9145300B1 (en) | 2015-01-20 | 2015-09-29 | Iogen Corporation | Integrated hydrogen production process |
| US9605286B2 (en) | 2015-01-20 | 2017-03-28 | Iogen Corporation | Integrated hydrogen production process |
| JP6518070B2 (ja) * | 2015-01-22 | 2019-05-22 | 積水化学工業株式会社 | エタノール合成方法及び装置 |
| EP3272853B1 (en) | 2015-03-20 | 2020-10-07 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Culturing method for microorganism, and culture device |
| JP6580848B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2019-09-25 | 積水化学工業株式会社 | ガス浄化方法及び装置、並びに有価物生成方法及び装置 |
| US20180250626A1 (en) * | 2015-09-17 | 2018-09-06 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Gas treatment method and apparatus |
| US10786782B2 (en) | 2015-09-17 | 2020-09-29 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Gas treatment method |
| CN107337480A (zh) * | 2016-04-29 | 2017-11-10 | 扬州宇家环保科技有限公司 | 一种家禽粪便处理工艺 |
| WO2017221987A1 (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質の製造装置及び有機物質の製造方法 |
| US20190224620A1 (en) | 2016-09-26 | 2019-07-25 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Method and apparatus for producing valuable substances |
| CN110997896B (zh) * | 2017-05-19 | 2023-10-27 | 曼戈材料公司 | 高生产率甲烷发酵法 |
| JP6943733B2 (ja) * | 2017-11-15 | 2021-10-06 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質の製造方法 |
| JP7117118B2 (ja) * | 2018-03-22 | 2022-08-12 | 積水化学工業株式会社 | ガス化装置、有機物質製造装置、合成ガスの製造方法および有機物質の製造方法 |
| WO2019188730A1 (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質の製造方法 |
| KR102549843B1 (ko) | 2018-11-19 | 2023-06-29 | 란자테크, 인크. | 발효와 가스화의 통합 |
| WO2020129342A1 (ja) * | 2018-12-18 | 2020-06-25 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質生成システム |
| WO2020158752A1 (ja) | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 積水化学工業株式会社 | ゼオライト吸着材の再利用方法および再生吸着材 |
| JP6841878B2 (ja) * | 2019-08-29 | 2021-03-10 | 積水化学工業株式会社 | ガス浄化方法及び装置、並びに有価物生成方法及び装置 |
| US20210115389A1 (en) * | 2019-10-22 | 2021-04-22 | Lanzatech, Inc. | Separation of acetate from fermentation broth |
| CN115003822A (zh) * | 2020-01-23 | 2022-09-02 | 积水化学工业株式会社 | 有机物质的制造方法和有机物质制造装置 |
| US11667857B2 (en) * | 2020-03-16 | 2023-06-06 | Lanzatech, Inc. | Use of fermentation tail gas in integrated gasification and gas fermentation system |
| JP7580951B2 (ja) * | 2020-06-24 | 2024-11-12 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質の製造方法、及び有機物質製造装置 |
| CA3213237A1 (en) * | 2021-04-09 | 2022-10-13 | Robert John CONRADO | Method of controlling gas fermentation platform for improved conversion of carbon dioxide into products |
| CA3213228A1 (en) * | 2021-04-09 | 2022-10-13 | Robert John CONRADO | Integrated fermentation and electrolysis process for improving carbon capture efficiency |
| US12264116B2 (en) | 2021-07-28 | 2025-04-01 | Battelle Memorial Institute | Method and system embodiments for converting ethanol to para-xylene and ortho-xylene |
| US11325873B1 (en) | 2021-07-28 | 2022-05-10 | Battelle Memorial Institute | Method and system embodiments for converting ethanol to para-xylene and ortho-xylene |
| US11865494B2 (en) | 2021-11-22 | 2024-01-09 | Next Carbon Solutions, Llc | Devices, systems, facilities and processes for bio fermentation based facilities |
| WO2024231219A1 (en) | 2023-05-11 | 2024-11-14 | Evonik Operations Gmbh | Biotechnological production of acetone |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007117157A1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-18 | Lanzatech New Zealand Limited | Microbial fermentation of gaseous substrates to produce alcohols |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4533211A (en) | 1983-01-31 | 1985-08-06 | International Business Machines Corporation | Frequency multiplexed optical spatial filter based upon photochemical hole burning |
| US5173429A (en) | 1990-11-09 | 1992-12-22 | The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Clostridiumm ljungdahlii, an anaerobic ethanol and acetate producing microorganism |
| US5807722A (en) | 1992-10-30 | 1998-09-15 | Bioengineering Resources, Inc. | Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii |
| US6136577A (en) | 1992-10-30 | 2000-10-24 | Bioengineering Resources, Inc. | Biological production of ethanol from waste gases with Clostridium ljungdahlii |
| US5821111A (en) | 1994-03-31 | 1998-10-13 | Bioengineering Resources, Inc. | Bioconversion of waste biomass to useful products |
| US5593886A (en) | 1992-10-30 | 1997-01-14 | Gaddy; James L. | Clostridium stain which produces acetic acid from waste gases |
| JP4101295B2 (ja) | 1996-07-01 | 2008-06-18 | バイオエンジニアリング・リソーシズ・インコーポレーテツド | 廃ガスからの酢酸の生物学的生産 |
| EP0942067B1 (en) * | 1998-03-13 | 2005-06-08 | Research Institute of Innovative Technology for the Earth | Carbon producing apparatus utilizing biomass |
| UA72220C2 (ru) | 1998-09-08 | 2005-02-15 | Байоенджініерінг Рісорсиз, Інк. | Translated By PlajНЕСМЕШИВАЕМАЯ С ВОДОЙ СМЕСЬ РАСТВОРИТЕЛЬ/СОРАСТВОРИТЕЛЬ ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ АНАЭРОБНОГО МИКРОБНОГО БРОЖЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ), МОДИФИЦИРОВАННЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ |
| ATE259881T1 (de) | 1999-05-07 | 2004-03-15 | Emmaus Foundation Inc | Aus substrathaltigen gasgemischen aethanol erzeugende clostridium stamme |
| IL153876A0 (en) | 2000-07-25 | 2003-07-31 | Bioengineering Resources Inc | Methods for increasing the production of ethanol from microbial fermentation |
| JP2005168335A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 各種リグノセルロース資源からのエタノール生産システム |
| JP2006205135A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合廃棄物処理システム |
| US7704723B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-04-27 | The Board Of Regents For Oklahoma State University | Isolation and characterization of novel clostridial species |
| US8444725B2 (en) * | 2006-09-11 | 2013-05-21 | Purdue Research Foundation | System and process for producing synthetic liquid hydrocarbon |
| BRPI0605173A (pt) * | 2006-12-05 | 2008-07-22 | Braskem Sa | processo de produção de uma ou mais olefinas, olefina, e, polìmero |
| US20080166273A1 (en) * | 2007-01-04 | 2008-07-10 | Day Andrew E | Method And System For The Transformation Of Molecules, This Process Being Used To Transform Harmful And Useless Waste Into Useful Substances And Energy |
| NZ553984A (en) * | 2007-03-19 | 2009-07-31 | Lanzatech New Zealand Ltd | Alcohol production process |
| US20080305540A1 (en) | 2007-06-08 | 2008-12-11 | Robert Hickey | Membrane supported bioreactor for conversion of syngas components to liquid products |
| BRPI0812629A2 (pt) * | 2007-07-09 | 2019-09-24 | Range Fuels Inc | "método para a produção de gás de síntese, método de formação de gás de síntese, método de produão de um produto, aparelho, método de desvalorização de um material de partida que contém carbono e aparelho para a produção de gás síntese" |
| US20090035848A1 (en) | 2007-08-03 | 2009-02-05 | Robert Hickey | Moving bed biofilm reactor (mbbr) system for conversion of syngas components to liquid products |
| CN101195775A (zh) * | 2007-08-17 | 2008-06-11 | 内蒙古金骄特种新材料有限公司 | 一种生物混合醇及其制备方法 |
| NZ560757A (en) | 2007-10-28 | 2010-07-30 | Lanzatech New Zealand Ltd | Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol |
-
2010
- 2010-04-29 AU AU2010242175A patent/AU2010242175B2/en active Active
- 2010-04-29 JP JP2012508419A patent/JP2012525145A/ja active Pending
- 2010-04-29 CN CN201710501073.2A patent/CN107723255A/zh active Pending
- 2010-04-29 NZ NZ596028A patent/NZ596028A/xx unknown
- 2010-04-29 CA CA2759898A patent/CA2759898C/en active Active
- 2010-04-29 EP EP10770002.3A patent/EP2425003B1/en active Active
- 2010-04-29 BR BRPI1015375-6A patent/BRPI1015375A2/pt active IP Right Grant
- 2010-04-29 CN CN2010800294039A patent/CN102803497A/zh active Pending
- 2010-04-29 EA EA201171318A patent/EA021007B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-04-29 KR KR1020117028604A patent/KR101317719B1/ko active Active
- 2010-04-29 US US13/058,678 patent/US8263372B2/en active Active
- 2010-04-29 WO PCT/NZ2010/000082 patent/WO2010126382A1/en active Application Filing
- 2010-04-29 ES ES10770002.3T patent/ES2547428T3/es active Active
-
2013
- 2013-11-12 JP JP2013233806A patent/JP5788950B2/ja active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007117157A1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-18 | Lanzatech New Zealand Limited | Microbial fermentation of gaseous substrates to produce alcohols |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NZ596028A (en) | 2012-10-26 |
| CA2759898C (en) | 2013-07-16 |
| US20120052541A1 (en) | 2012-03-01 |
| ES2547428T3 (es) | 2015-10-06 |
| HK1161745A1 (en) | 2012-08-03 |
| WO2010126382A1 (en) | 2010-11-04 |
| US8263372B2 (en) | 2012-09-11 |
| JP2012525145A (ja) | 2012-10-22 |
| EP2425003A1 (en) | 2012-03-07 |
| KR101317719B1 (ko) | 2013-10-11 |
| CN107723255A (zh) | 2018-02-23 |
| CN102803497A (zh) | 2012-11-28 |
| AU2010242175A1 (en) | 2011-11-17 |
| CA2759898A1 (en) | 2010-11-04 |
| AU2010242175B2 (en) | 2012-08-23 |
| JP2014050406A (ja) | 2014-03-20 |
| EP2425003B1 (en) | 2015-08-12 |
| KR20120028894A (ko) | 2012-03-23 |
| JP5788950B2 (ja) | 2015-10-07 |
| EA201171318A1 (ru) | 2012-05-30 |
| BRPI1015375A2 (pt) | 2015-09-01 |
| EP2425003A4 (en) | 2012-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA021007B1 (ru) | Способ ферментативного превращения углеродсодержащего сырья | |
| AU2008319515B2 (en) | Improved carbon capture in fermentation | |
| TWI509073B (zh) | 改良之廢氣醱酵作用 | |
| KR102004583B1 (ko) | 가스 발효를 통한 바이오매스 액화 | |
| AU2011349523B2 (en) | A fermentation method | |
| CN105492614B (zh) | 用于连续气体发酵的多反应器系统和方法 | |
| EA024224B1 (ru) | Способ и система для производства спиртов и/или кислот | |
| RU2778024C2 (ru) | Усовершенствованное улавливание углерода при ферментации | |
| RU2800360C1 (ru) | Усовершенствованное улавливание углерода при ферментации | |
| AU2013263735B2 (en) | Improved carbon capture in fermentation | |
| EA026402B1 (ru) | Способ производства спирта | |
| HK1142633B (en) | Improved carbon capture in fermentation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM |
|
| TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent |