ES2646223T3 - Gestión de la concentración de etanol durante la fermentación de singas - Google Patents
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Abstract
Un proceso para la fermentación de singas que comprende: inocular un medio con un cultivo de bacterias acetogénicas para proporcionar un medio inoculado que tenga una densidad celular de al menos aproximadamente 0,1 gramos por litro; poner en contacto el singas con el medio inoculado; medir un factor de crecimiento y proporcionar una corriente acuosa a la fermentación cuando el factor de crecimiento sea menor que un factor de crecimiento crítico, en el que el factor de crecimiento es el aumento de la cantidad de células (en gramos, peso seco) por gramo de células precursoras (peso seco) por hora; en el que la corriente acuosa comprende una corriente acuosa de etanol reducido; en el que dicha corriente acuosa de etanol reducido se obtiene: retirando las células y el medio de la fermentación y separando las células y el medio para proporcionar células concentradas y permeado; y separando el etanol del permeado para proporcionar etanol y la corriente acuosa de etanol reducido.
Description
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DESCRIPCION
Gestion de la concentracion de etanol durante la fermentacion de singas
Se proporciona un proceso para la gestion de la concentracion de etanol durante la fermentacion de singas. Mas espedficamente, se retiran las celulas y el medio de un fermentador y se devuelve una corriente acuosa de etanol reducido al fermentador a una velocidad eficaz para mantener la concentracion deseada de etanol, en el que la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido se controla mediante la utilizacion de una medicion del factor de crecimiento.
Antecedentes
Los microorganismos anaerobios pueden producir etanol a partir de monoxido de carbono (CO) mediante la fermentacion de sustratos gaseosos. Las fermentaciones que usan microorganismos anaerobios del genero Clostridium producen etanol y otros productos utiles. Por ejemplo, la patente estadounidense n.° 5.173.429 describe el Clastridium jungdahlii y la ATCC n.° 49587, un microorganismo anaerobio que produce etanol y acetato a partir de gas de smtesis. La patente estadounidense n.° 5.807.722 describe un metodo y un aparato para la conversion de los gases residuales en alcoholes y acidos organicos usando Clostridium jungdahlii de la ATCC n.° 55380. La patente estadounidense n.° 6.136.577 describe un metodo y un aparato para la conversion de los gases residuales en etanol usando Clostridiumjungdahlii de la ATCC n.° 55988 y 55989.
El CO se proporciona a menudo a la fermentacion como parte de un sustrato gaseoso en la forma de un singas. La gasificacion de materiales carbonosos para producir gas productor o gas de smtesis o singas que incluye monoxido de carbono e hidrogeno se conoce muy bien en la tecnica. Tfpicamente, tal proceso de gasificacion implica una oxidacion parcial u oxidacion con inyeccion controlada de aire de material carbonoso en la que una cantidad subestequiometrica de oxfgeno se alimenta al proceso de gasificacion para promover la produccion de monoxido de carbono, tal como se describe en el documento WO 2009/154788.
La concentracion de etanol aumenta durante la fermentacion. Determinados niveles de etanol llegan a ser inhibidores y dan como resultado un fallo del reactor o una productividad reducida. Se necesitan procesos que sean eficaces para equilibrar la retirada de etanol con el mantenimiento de los niveles de densidad celular deseados y la productividad del etanol. El documento de patente US7285402 divulga un metodo continuo para la produccion de etanol a partir de la fermentacion bacteriana anaerobia de un sustrato gaseoso que comprende CO, en el que se mantiene la concentracion de acido acetico libre en el biorreactor a menos de 5 g/l. El documento tambien divulga las etapas para retirar el caldo de fermentacion del biorreactor de fermentacion, destilar el etanol del caldo y reciclar el agua que contiene acetato de la etapa de destilacion de vuelta al biorreactor de fermentacion.
Sumario
La presente invencion se refiere a un proceso para la fermentacion de singas que comprende:
inocular un medio con un cultivo de bacterias acetogenicas para proporcionar un medio inoculado que tenga una densidad celular de al menos aproximadamente 0,1 gramos por litro; poner en contacto el singas con el medio inoculado;
medir un factor de crecimiento y proporcionar una corriente acuosa a la fermentacion cuando el factor de crecimiento sea menor que un factor de crecimiento cntico; en el que la corriente acuosa comprende una corriente acuosa de etanol reducido; en el que dicha corriente acuosa de etanol reducido se obtiene:
retirando las celulas y el medio de la fermentacion y separando las celulas y el medio para proporcionar celulas concentradas y permeado; y separando el etanol del permeado para proporcionar etanol y la corriente acuosa de etanol reducido.
Breve descripcion de las figuras
Los anteriores y otros aspectos, caractensticas y ventajas de varios aspectos del proceso seran evidentes a partir de los siguientes dibujos.
La Figura 1 ilustra un proceso y un sistema para la fermentacion de singas.
La Figura 2 muestra un proceso y un sistema para la fermentacion de singas que incluye un tanque de contencion de permeado.
La Figura 3 ilustra un proceso y un sistema para la fermentacion de singas que incluye un intercambiador termico.
La Figura 4 muestra un proceso y un sistema para la fermentacion de singas que incluye un intercambiador termico y un extractor de CO2.
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La Figura 5 ilustra un proceso y un sistema para la fermentacion de singas que incluye una torre de lavado de gas de purga.
La Figura 6 muestra un grafico del factor de crecimiento en comparacion con la concentracion de etanol para un cultivo de bacterias acetogenicas.
La Figura 7 muestra un grafico del factor de crecimiento en comparacion con la concentracion de etanol para un cultivo de bacterias acetogenicas.
La Figura 8 ilustra el efecto del reciclado acuoso sobre la concentracion de etanol y la captacion de CO y H2.
Los caracteres de referencia correspondientes indican los componentes correspondientes en todas las diversas vistas de los dibujos. Los expertos en la materia apreciaran que los elementos en las figuras se ilustran en cuanto a simplicidad y claridad y no se han dibujado necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos en las figuras pueden ampliarse con relacion a otros elementos para ayudar a mejorar la comprension de diversos aspectos del presente proceso y aparato. Ademas, los elementos comunes pero bien entendidos que son utiles o necesarios en aspectos comercialmente viables a menudo no se representan con el fin de facilitar una vista menos obstruida de estos diversos aspectos.
Descripcion detallada
Tras el inicio y la posterior fermentacion, existe la necesidad de equilibrar la retirada de las celulas y el medio del fermentador con el tiempo requerido para retirar las celulas del permeado, retirar el etanol del permeado, y el tiempo requerido para devolver un permeado de etanol reducido al fermentador. El presente proceso equilibra estos procesos para proporcionar una fermentacion posterior y un inicio estables.
Las fermentaciones de singas producidas en los biorreactores con el medio y las bacterias acetogenicas, tal como se describe en el presente documento, son eficaces para proporcionar conversiones de CO en singas en alcoholes y otros productos. Es este aspecto, la productividad puede expresarse como STY (rendimiento espacio-tiempo expresado como g de etanol/(l-dfa). Es este aspecto, el proceso es eficaz para proporcionar un STY (rendimiento espacio-tiempo) de al menos aproximadamente 10 g/(l dfa), en otro aspecto, al menos aproximadamente 30 g/(l dfa), en otro aspecto, al menos aproximadamente 60 g/(l dfa), y en otro aspecto, al menos aproximadamente 90 g/(l dfa). Los valores de STY posibles incluyen de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 200 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 160 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 120 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 80 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/(l dfa), a aproximadamente 140 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/(l dfa), a aproximadamente 100 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 40 g/(l dfa), a aproximadamente 140 g/(l dfa), y en otro aspecto, de aproximadamente 40 g/(l dfa), a aproximadamente 100 g/(l dfa),
Definiciones
A menos que se definan de otro modo, los siguientes terminos, tal como se usan a lo largo de la presente memoria descriptiva, para la presente divulgacion se definen tal como sigue y pueden incluir las formas en singular o en plural de las definiciones definidas a continuacion:
el termino "aproximadamente" que modifica cualquier cantidad se refiere a la variacion en esa cantidad encontrada en condiciones del mundo real, por ejemplo, en el laboratorio, planta piloto o instalacion de produccion. Por ejemplo, una cantidad de un ingrediente o medida empleada en una mezcla o cantidad cuando es modificada por el termino "aproximadamente" incluye la variacion y el grado de cuidado tipicamente empleado en la medicion de una condicion experimental en un laboratorio o planta de produccion. Por ejemplo, la cantidad de un componente de un producto cuando esta modificada por el termino "aproximadamente" incluye la variacion entre lotes en multiples experimentos en la planta o el laboratorio y la variacion inherente en el metodo analftico. Ya sean o no modificadas por el termino "aproximadamente", las cantidades incluyen equivalentes para aquellas cantidades. Cualquier cantidad mencionada en el presente documento y modificada por el termino "aproximadamente" tambien puede emplearse en la presente divulgacion como cantidad no modificada por el termino "aproximadamente".
El termino "singas" o "gas de smtesis" significa gas de smtesis que es el nombre dado a una mezcla de gas que contiene cantidades variables de monoxido de carbono e hidrogeno. Los ejemplos de metodos de produccion incluyen reformar con vapor gas natural o hidrocarburos para producir hidrogeno, la gasificacion de carbono, y en algunos tipos, energfa de produccion de instalaciones de gasificacion. El nombre proviene de su uso como productos intermediarios en la creacion de gas natural sintetico (SNG) y para la produccion de amoniaco o metanol. El singas es combustible y a menudo se usa como fuente de combustible o como producto intermediario para la produccion de otros productos qmmicos.
El termino "fermentador" incluye un dispositivo de fermentacion que consiste en uno o mas recipientes y/o disposiciones de tubenas, que incluye el reactor continuo de tanque agitado (CSTR), el reactor celular inmovilizado (ICR), el reactor de lecho percolador (TBR), el reactor de pelmula biologica de lecho en movimiento (MBBR),
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columna de burbujeo, fermentador de elevacion de gases, reactor de membrana, tal como el biorreactor de membrana de fibra hueca (HFMBR), mezclador estatico u otro recipiente u otro dispositivo adecuado para el contado de gas-Kquido.
Los terminos "fermentacion", "proceso de fermentacion" o "reaccion de fermentacion" y similares pretenden abarcar tanto la fase de crecimiento como la fase de biosmtesis del producto del proceso. En un aspecto, la fermentacion se refiere a la conversion de CO en alcohol.
El termino "densidad celular" significa masa de celulas de microorganismo por unidad de volumen de caldo de fermentacion, por ejemplo, gramos/litro.
El termino "reciclado celular" se refiere a la separacion de celulas microbianas de un caldo de fermentacion y la devolucion de todas o parte de aquellas celulas microbianas separadas al fermentador. De manera general, un dispositivo de filtracion se usa para conseguir separaciones.
La expresion "que aumenta la eficacia", "eficacia aumentada" y similares, cuando se usa con relacion a un proceso de fermentacion incluye aumentar uno o mas de la velocidad de crecimiento de microorganismos en la fermentacion, el volumen o la masa del producto deseado (tal como alcoholes) producido por volumen o masa de sustrato (tal como monoxido de carbono) consumido, la velocidad de produccion o el nivel de produccion del producto deseado, y la proporcion relativa del producto deseado producido en comparacion con otros subproductos de fermentacion.
Sistema de fermentacion de singas
La Figura 1 ilustra un proceso y un sistema para la fermentacion de singas. El singas se introduce en un recipiente de reactor 100 a traves de una entrada de singas 110. El medio y las celulas se extraen a traves de la salida de medio 120 y se alimentan a un filtro de separacion celular 200 a traves de una alimentacion de filtro 160 usando una bomba de recirculacion de medio 150. El filtro de separacion celular 200 proporciona celulas concentradas y permeado. El recipiente de reactor 100 recibe celulas concentradas a traves de una lmea de reciclado celular 210 y una columna de destilacion 400 recibe el permeado a traves de una alimentacion de permeado 250. La columna de destilacion 400 proporciona un azeotropo de agua/etanol 440 y una corriente acuosa de etanol reducido 410. Un secador/tamiz molecular 700 puede recibir el azeotropo de agua/etanol 440 y proporcionar el producto de etanol 720. Un cambiador de calor 500 recibe una parte de la corriente acuosa de etanol reducido 410 a traves de una lmea de alimentacion de cambiador de calor 430. El cambiador de calor 500 proporciona una corriente acuosa de etanol reducido precalentada 510. Una bomba de recirculacion de corriente acuosa 550 recibe la corriente acuosa de etanol reducido a traves de una lmea de alimentacion acuosa 420. La bomba de recirculacion de corriente acuosa 550 proporciona la corriente acuosa de etanol reducido de vuelta al recipiente de reactor 100 a traves de una lmea de alimentacion de corriente acuosa de etanol reducido 560.
En otro aspecto, un aceite de fusel puede retirarse de la columna de destilacion 400 en un lado de extraccion 450. Tal como se usa en el presente documento, el termino "aceite de fusel" puede incluir alcohol de amilo, propanol, butanol, acidos grasos, esteres y mezclas de los mismos.
La Figura 2 ilustra otro aspecto de un proceso y sistema para la fermentacion de singas. El proceso y sistema descritos en la Figura 2 son similares a la Figura 1 y el sistema y proceso de la Figura 2 incluyen un tanque de contencion de permeado 300. Es este aspecto, el tanque de contencion de permeado 300 recibe el permeado de un filtro 200 a traves de una lmea de alimentacion de permeado 220. Una columna de destilacion 400 recibe el
permeado a traves de una lmea de alimentacion de permeado 250. Cualquiera de los aspectos descritos en el
presente documento puede incluir un tanque de contencion de permeado.
La Figura 3 ilustra otro aspecto de un proceso y sistema para la fermentacion de singas. El proceso y sistema
descritos en la Figura 3 son similares a la Figura 1 y el sistema y proceso de la Figura 3 incluyen un intercambiador
termico 555. Es este aspecto, el intercambiador termico recibe una corriente acuosa de etanol reducido y el permeado del filtro 200 a traves de una lmea de alimentacion 230. El intercambiador termico 555 es eficaz para proporcionar un permeado precalentado. La columna de destilacion 400 recibe el permeado precalentado a traves de una lmea de alimentacion de permeado calentado 252. Es este aspecto, puede utilizarse el calor que permanece en la corriente acuosa de etanol reducido para precalentar el permeado antes de la destilacion. Cualquiera de los aspectos descritos en el presente documento puede incluir intercambiador termico.
La Figura 4 ilustra otro aspecto de un proceso y sistema para la fermentacion de singas. El proceso y sistema descritos en la Figura 4 son similares a la Figura 1 y el sistema y proceso de la Figura 4 incluyen un extractor de CO2 600. Es este aspecto, el extractor de CO2 600 recibe el permeado y es eficaz para proporcionar un permeado de CO2 reducido. El permeado de CO2 reducido tendra un nivel de CO2 inferior a antes de la extraccion. Es este aspecto, el permeado de CO2 reducido tendra una reduccion de CO2 de aproximadamente el 10 % o superior, en otro aspecto, de aproximadamente el 25 % o superior, en otro aspecto, de aproximadamente el 50 % o superior, en otro aspecto, de aproximadamente el 75 % o superior, y en otro aspecto, de aproximadamente el 90 % o superior, en comparacion con el permeado antes de la retirada de CO2. La columna de destilacion 400 recibe el permeado de
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CO2 reducido a traves de una lmea de alimentacion de permeado de CO2 254. Este aspecto puede incluir un intercambiador termico 555, tal como se muestra, y tambien puede incluir un tanque de contencion de permeado.
La Figura 5 ilustra otro aspecto de un proceso y sistema para la fermentacion de singas. El proceso y sistema descritos en la Figura 5 son similares a la Figura 1 y el sistema y proceso de la Figura 5 incluye una torre de lavado de gas de purga 620. Es este aspecto, la torre de lavado de gas de purga 620 recibe la corriente acuosa de etanol reducido a traves de una lmea de alimentacion de etanol 560, el gas de purga a traves de una lmea de alimentacion de gas de purga 640 y el gas de escape 750 de la columna de destilacion. La torre de lavado de gas de purga 620 proporciona una corriente acuosa de etanol reducido de vuelta al recipiente de reactor 100 a traves de la lmea de alimentacion acuosa 563 y deja que el gas de purga se purgue a traves de la salida de gas de purga 650. La torre de lavado de gas de purga puede incluirse en cualquiera de los aspectos descritos en el presente documento. En un aspecto, la torre de lavado de gas de purga puede ser eficaz para la retirada de etanol del gas extrafdo del fermentador.
Proceso de fermentacion de singas
Medio: de acuerdo con un aspecto, el proceso de fermentacion se inicia mediante la adicion de un medio adecuado al recipiente de reactor. El lfquido contenido en el recipiente de reactor puede incluir cualquier tipo de medio nutriente o caldo de fermentacion adecuado. El medio nutriente incluira vitaminas y minerales eficaces para posibilitar el crecimiento del microorganismo que se usa. Algunos ejemplos de composiciones de medio se describen en la patente estadounidense n.° 7.285.402, presentada el 23 de julio de 2001. El medio puede esterilizarse para retirar los microorganismos no deseables y el reactor se inocula con los microorganismos deseados. La esterilizacion puede que no se requiera siempre.
Inoculo: de acuerdo con el proceso, un cultivo de bacterias acetogenicas se inoculan en un reactor para proporcionar un medio inoculado que tiene una densidad celular minima. Tal como se usa en el presente documento, el termino "densidad celular minima" significa una densidad celular viable de al menos aproximadamente 0,1 gramos por litro, en otro aspecto, de al menos aproximadamente 0,2 gramos por litro, en otro aspecto, de al menos aproximadamente 0,3 gramos por litro, en otro aspecto, de al menos aproximadamente 0,4 gramos por litro, y en otro aspecto, de al menos aproximadamente 0,5 gramos por litro. La densidad celular minima no superara aproximadamente 1,2 gramos por litro. En otro aspecto, el primer cultivo usado para inocular un pre-reactor o reactor de cultivo tiene un pH de 6,5 o inferior, en otro aspecto, de 4,5 o inferior, y en otro aspecto, de aproximadamente 4,0 a aproximadamente 4,5. El primer cultivo usado para inocular un reactor tiene una concentracion de acido acetico de aproximadamente 10 gramos por litro o inferior, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 gramos por litro, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 gramos por litro, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a aproximadamente 3 gramos por litro, y en otro aspecto, de aproximadamente 2 gramos por litro. Los microorganismos utilizados incluyen bacterias acetogenicas. Los ejemplos de bacterias acetogenicas utiles incluyen aquellas del genero Clostridium, tales como cepas de Clostridium ljungdahlii, incluyendo aquellas descritas en el documento WO 2000/68407, EP 117309, las patentes estadounidenses n.° 5.173.429, 5.593.886 y 6.368.819, y los documentos WO 1998/00558 y WO 2002/08438, cepas de Clostridium autoethanogenum (DSM 10061 y DSM 19630 of DSMZ, Alemania), incluyendo aquellas descritas en el documento WO 2007/117157 y WO 2009/151342 y de Clostridium ragsdalei (P11, ATCC BAA-622) y de Alkalibaculum bacchi (CP11, ATCC BAA-1772), incluyendo aquellas descritas respectivamente en la patente estadounidense n.° 7.704.723 y en el documento "Biofuels and Bioproducts from BiomassGenerated Synthesis Gas", Hasan Atiyeh, presentado en la Oklahoma EPSCoR Annual State Conference, el 29 de abril de 2010 y de Clostridium carboxidivorans (ATCC PTA-7827) descritas en la solicitud de patente estadounidense n.° 2007/0276447. Otros microorganismos adecuados incluyen aquellos del genero Moorella, incluyendo Moorella sp. HUC22-1, y aquellos del genero Carboxydothermus. Pueden usarse cultivos mixtos de dos o mas microorganismos.
Algunos ejemplos de bacterias utiles incluyen Acetogenium kivui, Acetoanaerobium noterae, Acetobacterium woodii, Alkalibaculum bacchi CP11 (ATCC BAA-1772), Blautia producta, Butyribacterium methylotrophicum, Caldanaerobacter subterraneous, Caldanaerobacter subterraneous pacificus, Carboxydothermus hydrogenoformans, Clostridium aceticum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium acetobutylicum P262 (DSM 19630 de DSMZ, Alemania), Clostridium autoethanogenum (DSM 19630 de DSMZ, Alemania), Clostridium autoethanagenum (DSM 10061 de DSMZ, Alemania), Clostridium autoethanogenum (DSM 23693 de DSMZ, Alemania), Clostridium autoethanogenum (DSM 24138 de DSMZ, Alemania), Clostridium carboxidivorans P7 (ATCC PTA-7827), Clostridium coskatii (ATCC PTA-10522), Clostridium drakei, Clostridium ljungdahlii PETC (ATCC 49587), Clostridium jungdahlii ERI2 (ATCC 55380), Clostridium ljungdahlii C-01 (ATCC 55988), Clostridium ljungdahlii O-52 (ATCC 55889), Clostridium magnum, Clastridium pasteurianum (DSM 525 de DSMZ, Alemania), Glostridium ragsdali P11 (ATCC BAA-622), Clostridium scatologenes, Clostriclium thermoaceticum, Clostridium ultunense, Desulfotomaculum kuznetsovii, Eubacterium limosum, Geobacter sulfurreducens, Methanosarcina acetivorans, Metlxanosarcina barkeri, Morrella thermoacetica, Morrella thermoautotrophica, Oxobacter pfennigii, Peptostreptococcus productus, Ruminococcus productus, Thermoanaerobacter kivui, y mezclas de las mismas.
Singas: la gasificacion implica una combustion parcial de biomasa en una alimentacion restringida de oxfgeno. El gas resultante incluye principalmente CO y H2. Es este aspecto, el singas contendra al menos aproximadamente el
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aproximadamente 20 a aproximadamente 250 psig, de aproximadamente 20 a aproximadamente 200 psig, de
aproximadamente 20 a aproximadamente 100 psig, de aproximadamente 20 a aproximadamente 75 psig, de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 psig, de aproximadamente 20 a aproximadamente 25 psig, de
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aproximadamente 30 a aproximadamente 100 psig, de aproximadamente 30 a aproximadamente 75 psig, de aproximadamente 30 a aproximadamente 50 psig, de aproximadamente 40 a aproximadamente 250 psig, de
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aproximadamente 40 a aproximadamente 75 psig, de aproximadamente 40 a aproximadamente 50 psig, de
aproximadamente 50 a aproximadamente 250 psig, de aproximadamente 50 a aproximadamente 200 psig, de
aproximadamente 50 a aproximadamente 100 psig, y de aproximadamente 50 a aproximadamente 75 psig.
En un aspecto, en fermentadores de determinado tamano, el singas se introduce en el rociador/entrada de gas 110 a una velocidad de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 pies3/s, y en otro aspecto, a una velocidad de aproximadamente 25 a aproximadamente 35 pies3/s. La presion se controla mediante el control de la velocidad a la que se introduce el singas en combinacion con el control de la velocidad a la que se escapa el gas del recipiente de reaccion. La presion puede medirse en el espacio de cabezal del reactor o en el fondo del recipiente de reaccion.
Agitacion: el inicio de la agitacion se ajusta de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 Hz, en otro aspecto, aproximadamente 25 Hz, durante la inoculacion. La agitacion aumenta de aproximadamente 35 a aproximadamente 50 Hz, en otro aspecto, aproximadamente 45 Hz, a una velocidad de aumento de aproximadamente 2 a aproximadamente 10 Hz cada 10 minutos, y en otro aspecto, aproximadamente 5 Hz cada 10 minutos.
Reciclado celular: tras alcanzar una concentracion de etanol superior a aproximadamente 10 g/litro en la fermentacion, el proceso incluye retirar las celulas y el medio del fermentador 100. En otro aspecto, el proceso incluye retirar las celulas y el medio cuando la fermentacion alcanza una concentracion de etanol superior a aproximadamente 20 g/litro, y en otro aspecto, superior a aproximadamente 30 g/litro. Las celulas concentradas y el medio se proporcionan mediante la separacion de las celulas del medio. La separacion de las celulas del medio se puede hacer usando los metodos conocidos, tales como, por ejemplo, un filtro de separacion celular 200. Tal como se usa en el presente documento, el termino "celulas concentradas" se refiere a una corriente de celulas que tiene una densidad de celulas superior a antes de la separacion del medio de las celulas. El termino "permeado" se refiere al medio despues de la separacion de las celulas. Es este aspecto, el permeado puede contener etanol. Todas o parte de las celulas concentradas pueden devolverse al fermentador 100. En un aspecto, el reciclado celular puede iniciarse antes de o inmediatamente tras la inoculacion.
En otro aspecto, las celulas y el medio pueden retirarse tras alcanzar una densidad celular de aproximadamente 0,5 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,6 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,7 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,8 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,9 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de
aproximadamente 1,0 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 1,5 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 2,0 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de
aproximadamente 2,5 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5,0 gramos por litro o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 4,0 gramos por litro o superior, y en otro aspecto, de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0 gramos por litro o superior.
El proceso proporciona la separacion de etanol del permeado para alimentar etanol y una corriente acuosa de etanol reducido. En un aspecto, el permeado puede transferirse a un tanque de contencion de permeado 300 y,
posteriormente, transferirse a una columna de destilacion 400. En un aspecto, tras alcanzar un volumen de al menos
aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 100 % de un volumen total del tanque de contencion de permeado, se transfiere de manera continua el permeado del tanque de contencion a una columna de destilacion 400. En otro aspecto, la transferencia de permeado a la columna de destilacion se puede producir una vez que el tanque de contencion de permeado 300 alcanza un volumen de aproximadamente el 10% de su volumen total, en otro
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aspecto, de aproximadamente el 25 % de su volumen, en otro aspecto, de aproximadamente el 50 % de su volumen, en otro aspecto, de al menos aproximadamente el 75 % de su volumen, y en otro aspecto, de al menos aproximadamente el 90 % de su volumen. La columna de destilacion 400 proporciona etanol 450 y una corriente acuosa de etanol reducido 410. La columna de destilacion puede ser cualquier columna de destilacion conocida en la tecnica, por ejemplo, una columna de bandeja, una columna empaquetada. La columna de destilacion produce generalmente un azeotropo de agua-etanol que se procesa adicionalmente usando, por ejemplo, un tamiz molecular para producir etanol anhidro.
Tal como se usa en el presente documento, el termino "corriente acuosa de etanol reducido" se refiere a la corriente acuosa despues de la retirada de al menos una parte de etanol. La corriente acuosa de etanol reducido puede incluir solo la corriente acuosa de etanol reducido de la columna de destilacion o puede incluir la corriente acuosa de etanol reducido de la columna de destilacion ademas de otro medio anadido y/o agua. La corriente acuosa de etanol reducido se devuelve de manera continua al recipiente de reactor 100. Es este aspecto, una relacion de una velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido respecto a una velocidad para retirar las celulas y el medio es de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a aproximadamente 20, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 4 a aproximadamente 8, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, en otro aspecto, de aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 6, y en otro aspecto, de aproximadamente 7. Es este aspecto, la corriente acuosa de etanol reducido incluira menos de aproximadamente el 10% en peso de alcohol, en otro aspecto, menos de aproximadamente el 5 % en peso de alcohol, en otro aspecto, menos de aproximadamente el 2,5 % en peso de alcohol, en otro aspecto, menos de aproximadamente el 1,0% en peso de alcohol, en otro aspecto, menos de aproximadamente el 0,5 % en peso de alcohol, en otro aspecto, menos de aproximadamente el 0,1 % en peso, y en otro aspecto, menos de aproximadamente el 0,01 % en peso de alcohol.
La corriente acuosa de etanol reducido puede incluir acido acetico. Es este aspecto, la corriente acuosa de etanol reducido puede tener aproximadamente 5,0 gramos por litro de acido acetico o inferior, en otro aspecto, aproximadamente 2,5 gramos por litro de acido acetico o inferior, en otro aspecto, aproximadamente 1,0 gramos por litro o inferior de acido acetico, en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 5,0 gramos por litro de acido acetico, y en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,02 gramos por litro de acido acetico. La corriente acuosa de etanol reducido que contiene acido acetico puede enviarse de vuelta al reactor de tal manera que no se produzca acido acetico neto. Se establece un equilibrio entre etanol y agua en el reactor. Como resultado, todo el CO, CO2 y H2 alimentados al reactor pueden convertirse en etanol, a excepcion de los usados para el mantenimiento del cultivo. De acuerdo con el proceso de la invencion, la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido y una velocidad para retirar las celulas y el medio del fermentador se controla mediante la utilizacion de una medicion del factor de crecimiento. Tal como se usa en el presente documento, el termino "factor de crecimiento" es el aumento de la cantidad de celulas (en gramos, peso seco) por gramo de celulas (precursoras) (peso seco) por hora. Es este aspecto, la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido y una velocidad para retirar las celulas y el medio es eficaz para proporcionar un factor de crecimiento de al menos aproximadamente 0,01 gramos/gramo/hora, en otro aspecto, un factor de crecimiento de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 1, en otro aspecto, un factor de crecimiento de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,5, en otro aspecto, un factor de crecimiento de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,25, y en otro aspecto, un factor de crecimiento de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,1. Tal como se usa en el presente documento, el termino "factor de crecimiento cntico" se refiere a un factor de crecimiento deseado mmimo. En un aspecto, un ejemplo de un factor de crecimiento deseado mmimo es de aproximadamente 0,01, en otro aspecto, de aproximadamente 0,02, y en otro aspecto, de aproximadamente 0,03. El factor de crecimiento puede determinarse tal como sigue:
Factor de crecimiento
(Peso seco de las celulas en gramos a T2) - (Peso seco de las celulas en gramos a T1) (Peso seco de las celulas en gramos a Ti)
en la que T2 es el peso seco de celulas en gramos medido a 60 minutos despues de T1 en la que T1 es el peso seco de celulas en gramos en un tiempo de inicio seleccionado.
Es este aspecto, cuando el factor de crecimiento alcanza o esta por debajo de un factor de crecimiento cntico, se proporciona una corriente acuosa que comprende una corriente acuosa de etanol reducido al fermentador. Se muestra un grafico de factor de crecimiento en comparacion con la concentracion de etanol para Clostridium ljungdahlii en las Figuras 6 y 7. Es este aspecto, concentraciones de etanol inferiores pueden ser perjudiciales o inhibidoras para otras cepas de bacterias.
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En un aspecto, tras alcanzar una concentracion de etanol de aproximadamente 10 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/l o superior, y en otro aspecto, de aproximadamente 30 g/l o superior en la fermentacion, las celulas y el medio se retiran de la fermentacion. Las celulas y el medio se separan en etanol y una corriente acuosa de etanol reducido y la corriente acuosa de etanol reducido se devuelve a la fermentacion. Tal como se describe adicionalmente, cualquiera de los niveles de concentracion de etanol descritos pueden utilizarse junto con cualquiera de las relaciones de reciclado, densidades celulares, factores de crecimiento y valores de STY descritos.
En otro aspecto, tras alcanzar una concentracion de etanol de aproximadamente 10 g/l o superior, la relacion de la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido a la fermentacion respecto a la velocidad para retirar las celulas y el medio de la fermentacion es de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a aproximadamente 20, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 4 a aproximadamente 8, y en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, en otro aspecto, de aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 6, y en otro aspecto, de aproximadamente 7. En un aspecto similar, tras alcanzar una concentracion de etanol de aproximadamente 10 g/l o superior y una densidad celular de aproximadamente 0,5 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,6 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,7 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,8 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,9 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 1,0 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 1,5 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 2,0 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 2,5 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5,0 g/l, en otro aspecto, de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 4,0 g/l, y en otro aspecto, de aproximadamente 2,0 a aproximadamente
3.0 g/l, la relacion de la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido a la fermentacion respecto a la velocidad para retirar las celulas y el medio de la fermentacion es de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a aproximadamente 20, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 4 a aproximadamente 8, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, en otro aspecto, de aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 6, y en otro aspecto, de aproximadamente 7.
El proceso es eficaz para proporcionar un factor de crecimiento de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,5, en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,25, y en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,1. El proceso es eficaz adicionalmente para proporcionar un STY de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 200 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 160 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 120 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 80 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/(l dfa), a aproximadamente 140 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/(l dfa), a aproximadamente 100 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 40 g/(l dfa), a aproximadamente 140 g/(l dfa), y en otro aspecto, de aproximadamente 40 g/(l dfa), a aproximadamente 100 g/(l dfa),
En otro aspecto, tras alcanzar una concentracion de etanol de aproximadamente 20 g/l o superior, la relacion de la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido a la fermentacion respecto a la velocidad para retirar las celulas y el medio de la fermentacion es de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a aproximadamente 20, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 4 a aproximadamente 8, y en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, en otro aspecto, de aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 6, y en otro aspecto, de aproximadamente 7. En un aspecto similar, tras alcanzar una concentracion de etanol de aproximadamente 10 g/l o superior y una densidad celular de aproximadamente 0,5 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,6 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,7 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,8 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,9 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 1,0 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 1,5 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 2,0 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 2,5 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5,0 g/l, en otro aspecto, de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 4,0 g/l, y en otro aspecto, de aproximadamente 2,0 a aproximadamente
3.0 g/l, la relacion de la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido a la fermentacion respecto a la velocidad para retirar las celulas y el medio de la fermentacion es de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a aproximadamente 20, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de
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aproximadamente 4 a aproximadamente 8, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, en otro aspecto, de aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 6, y en otro aspecto, de aproximadamente 7.
El proceso es eficaz para proporcionar un factor de crecimiento de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,5, en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,25, y en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,1. El proceso es eficaz adicionalmente para proporcionar un STY de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 200 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 160 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 120 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa), a aproximadamente 80 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/(l dfa), a aproximadamente 140 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/(l dfa), a aproximadamente 100 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 40 g/(l dfa), a aproximadamente 140 g/(l dfa), y en otro aspecto, de aproximadamente 40 g/(l dfa) a aproximadamente 100 g/(l dfa).
En otro aspecto, tras alcanzar una concentracion de etanol de aproximadamente 30 g/l o superior, la relacion de la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido a la fermentacion respecto a la velocidad para retirar las celulas y el medio de la fermentacion es de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5,
en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a
aproximadamente 20, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 4 a aproximadamente 8, y en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, en otro aspecto, de aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 6, y en otro aspecto, de aproximadamente 7. En un aspecto similar, tras alcanzar una concentracion de etanol de aproximadamente 10 g/l o superior y una densidad celular de aproximadamente 0,5 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,6 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,7 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,8 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 0,9 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 1,0 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 1,5 g/l o
superior, en otro aspecto, de aproximadamente 2,0 g/l o superior, en otro aspecto, de aproximadamente 2,5 g/l, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5,0 g/l, en otro aspecto, de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 4,0 g/l, y en otro aspecto, de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0 g/l, la relacion de la velocidad para proporcionar la corriente acuosa de etanol reducido a la fermentacion respecto a la velocidad para retirar las celulas y el medio de la fermentacion es de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5,
en otro aspecto, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 1 a
aproximadamente 20, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 10, en otro aspecto, de aproximadamente 4 a aproximadamente 8, en otro aspecto, de aproximadamente 5 a aproximadamente 7, en otro aspecto, de aproximadamente 5, en otro aspecto, de aproximadamente 6, y en otro aspecto, de aproximadamente 7. El proceso es eficaz para proporcionar un factor de crecimiento de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 1, en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,5, en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,25, y en otro aspecto, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,1. El proceso es eficaz adicionalmente para proporcionar un STY de aproximadamente 10 g/(l dfa) a aproximadamente 200 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa) a aproximadamente 160 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa) a aproximadamente 120 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 10 g/(l dfa) a aproximadamente 80 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/(l dfa) a aproximadamente 140 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 20 g/(l dfa) a aproximadamente 100 g/(l dfa), en otro aspecto, de aproximadamente 40 g/(l dfa) a aproximadamente 140 g/(l dfa), y en otro aspecto, de aproximadamente 40 g/(l dfa) a aproximadamente 100 g/(l dfa).
Ejemplo
Ejemplo 1: efecto de reciclado acuoso en la captacion de H2 y CO
Se realizo una fermentacion con Clostridium ljungdahlii a un nivel de STY de 60 g/l. En la Figura 8 se muestra un grafico de la concentracion de etanol y la captacion total de H2 y CO. En esta fermentacion, el reciclado de agua se inicia una vez la concentracion de etanol excedio 36,8 g/l. Despues del inicio del reciclado de agua, la concentracion de etanol disminuyo a aproximadamente 28 g/l. La captacion total de H2 y CO alcanzo un maximo en una concentracion de etanol de aproximadamente 33,7 g/l y despues descendio de aproximadamente 2,02 mol/min a aproximadamente 1,85 mol/min cuando la concentracion de etanol excedio 36 g/l. Una vez se inicio el reciclado de agua (aproximadamente la 537a hora), la concentracion de etanol descendio y la captacion de H2 y CO total aumento. La continuacion de la fermentacion sin el reciclado de agua da como resultado una disminucion de la captacion total del H2 y CO totales y fallo del cultivo.
Claims (1)
- 1015REIVINDICACIONES1. Un proceso para la fermentacion de singas que comprende:inocular un medio con un cultivo de bacterias acetogenicas para proporcionar un medio inoculado que tenga una densidad celular de al menos aproximadamente 0,1 gramos por litro; poner en contacto el singas con el medio inoculado;medir un factor de crecimiento y proporcionar una corriente acuosa a la fermentacion cuando el factor de crecimiento sea menor que un factor de crecimiento cntico, en el que el factor de crecimiento es el aumento de la cantidad de celulas (en gramos, peso seco) por gramo de celulas precursoras (peso seco) por hora; en el que la corriente acuosa comprende una corriente acuosa de etanol reducido; en el que dicha corriente acuosa de etanol reducido se obtiene:retirando las celulas y el medio de la fermentacion y separando las celulas y el medio para proporcionar celulas concentradas y permeado; y separando el etanol del permeado para proporcionar etanol y la corriente acuosa de etanol reducido.
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Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE3143734A1 (de) * | 1981-11-04 | 1983-05-11 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Verfahren zur kontinuierlichen rektifikation eines alkohole enthaltenden fluessigkeitsgemisches" |
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| 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 |
| US5593886A (en) | 1992-10-30 | 1997-01-14 | Gaddy; James L. | Clostridium stain which produces acetic acid from waste gases |
| US6136577A (en) | 1992-10-30 | 2000-10-24 | Bioengineering Resources, Inc. | Biological production of ethanol from waste gases with Clostridium ljungdahlii |
| US5807722A (en) * | 1992-10-30 | 1998-09-15 | Bioengineering Resources, Inc. | Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii |
| US5416245A (en) * | 1993-11-12 | 1995-05-16 | Integrated Energy Development Corp. | Synergistic process for the production of methanol |
| KR100387301B1 (ko) * | 1996-07-01 | 2003-06-12 | 바이오 엔지니어링 리소스 인코포레이티드 | 폐가스로부터의 생성물의 생물학적 제조방법 |
| UA72220C2 (uk) | 1998-09-08 | 2005-02-15 | Байоенджініерінг Рісорсиз, Інк. | Незмішувана з водою суміш розчинник/співрозчинник для екстрагування оцтової кислоти, спосіб одержання оцтової кислоти (варіанти), спосіб анаеробного мікробного бродіння для одержання оцтової кислоти (варіанти), модифікований розчинник та спосіб його одержання |
| KR100634835B1 (ko) | 1999-05-07 | 2006-10-17 | 엠마우스 파운데이션 인코퍼레이티드 | 기질-함유가스로부터 에탄올을 생산하는 클로스트리디움 균주 |
| DK1303629T3 (da) * | 2000-07-25 | 2006-10-30 | Emmaus Foundation Inc | Fremgangsmåde til forögelse af ethanolproduktion fra mikrobiel fermetering |
| WO2005113785A2 (en) * | 2004-05-13 | 2005-12-01 | Novozymes North America, Inc. | A process of producing a fermentation product |
| BRPI0610023A2 (pt) * | 2005-04-20 | 2010-05-18 | White Fox Technologies Ltd | processo de separação |
| NZ546496A (en) | 2006-04-07 | 2008-09-26 | Lanzatech New Zealand Ltd | Gas treatment process |
| US7623909B2 (en) | 2006-05-26 | 2009-11-24 | Cameron Health, Inc. | Implantable medical devices and programmers adapted for sensing vector selection |
| US7704723B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-04-27 | The Board Of Regents For Oklahoma State University | Isolation and characterization of novel clostridial species |
| MX2009005806A (es) * | 2006-12-01 | 2009-06-08 | Texas A & M Univ Sys | Procesamiento de hidrogeno, y metodos de remocion y limpieza de impurezas en un proceso de conversion de biomasa. |
| EP2017346A1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-01-21 | Ineos Europe Limited | Process for the production of alcohols |
| NZ560757A (en) * | 2007-10-28 | 2010-07-30 | Lanzatech New Zealand Ltd | Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol |
| BRPI0820556B1 (pt) * | 2007-11-13 | 2016-03-22 | Lanzatech New Zealand Ltd | bactéria e métodos para uso das mesmas |
| EP2245137B1 (en) * | 2008-01-22 | 2017-08-16 | Genomatica, Inc. | Methods and organisms for utilizing synthesis gas or other gaseous carbon sources and methanol |
| US8211679B2 (en) * | 2008-02-25 | 2012-07-03 | Coskata, Inc. | Process for producing ethanol |
| JP2009240305A (ja) | 2008-03-10 | 2009-10-22 | Nippon Kagaku Kikai Seizo Kk | 発酵液の脱水精製処理方法およびそのシステム |
| JP5618995B2 (ja) | 2008-06-09 | 2014-11-05 | ランザテク・ニュージーランド・リミテッド | 嫌気的微生物発酵によるブタンジオールの製造 |
| BRPI0913850B1 (pt) * | 2008-06-20 | 2020-01-21 | Ineos Bio Sa | método de produção de álcool |
| CN102307485B (zh) * | 2008-12-23 | 2013-11-06 | 波伊特研究股份有限公司 | 用于生产乙醇及共同产品的系统 |
| JP2012525145A (ja) * | 2009-04-29 | 2012-10-22 | ランザテク・ニュージーランド・リミテッド | 発酵における改善された炭素捕捉 |
| US8212093B2 (en) * | 2009-05-19 | 2012-07-03 | Coskata, Inc. | Olefin production from syngas by an integrated biological conversion process |
| US20110236919A1 (en) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | James Allen Zahn | Process for restricting carbon monoxide dissolution in a syngas fermentation |
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