ES2876228T3 - Procedimiento y dispositivo para el almacenamiento de energía excedente - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para el almacenamiento de energía excedente Download PDF

Info

Publication number
ES2876228T3
ES2876228T3 ES13172441T ES13172441T ES2876228T3 ES 2876228 T3 ES2876228 T3 ES 2876228T3 ES 13172441 T ES13172441 T ES 13172441T ES 13172441 T ES13172441 T ES 13172441T ES 2876228 T3 ES2876228 T3 ES 2876228T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
gas
process step
clostridium
gas stream
procedure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13172441T
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Haas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Operations GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=48626355&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ES2876228(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Evonik Operations GmbH filed Critical Evonik Operations GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2876228T3 publication Critical patent/ES2876228T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • 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
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • 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
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/04—Bioreactors or fermenters combined with combustion devices or plants, e.g. for carbon dioxide removal
    • 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
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/08—Bioreactors or fermenters combined with devices or plants for production of electricity
    • 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
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/42—Hydroxy-carboxylic acids
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Procedimiento para la valorización de gases que contienen CO y/o CO2, que comprende las etapas de procedimiento: A) proporcionar una corriente de gas del gas que contiene CO y/o CO2, B) transformar al menos una parte de la corriente de gas en energía eléctrica, C) convertir al menos una parte de la corriente de gas en al menos una sustancia orgánica en un procedimiento fermentativo, biotecnológico, y dado el caso D) repetir las etapas de procedimiento B) y C) caracterizado porque en la etapa de procedimiento C) se utilizan bacterias acetogénicas y porque la etapa de procedimiento A) comprende la utilización de gas de alto horno de un alto horno en la generación de acero.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo para el almacenamiento de energía excedente
Campo de la invención
El objeto de la invención es un procedimiento y un dispositivo para la valorización de gases que contienen CO y/o CO2 tal como se dan a conocer en las reivindicaciones.
Estado de la técnica
Las centrales eléctricas que producen electricidad, en el caso de un consumo escaso, producen electricidad en exceso. Esta tiene que almacenarse correspondientemente de otra forma.
Así, por ejemplo, se construyen acumuladores por bombeo para acumular la electricidad excedente. Los acumuladores por bombeo tienen una gran capacidad de acumulación, pero también tienen una gran demanda de espacio y superficie y representan intervenciones significativas en sistemas ecológicos y el paisaje.
Un planteamiento adicional es almacenar energía eléctrica en grandes baterías, en particular baterías de iones litio. Sin embargo, esta tecnología requiere inversiones muy altas en baterías adicionales, cuya amortización echa por tierra el aprovechamiento de la ventaja de la electricidad excedente favorable.
Otras alternativas son la transformación de electricidad en hidrógeno, que entonces transforma químicamente el CO2 en metano. El gas sirve entonces como acumulador de energía. Para ello también deben efectuarse inversiones considerables en la transformación química. Además, el metano presenta una densidad de energía reducida y no puede transportarse bien, dado que se encuentra como gas y requiere o bien un gasoducto o una cara licuefacción. Una densidad mayor puede conseguirse mediante la transformación química en líquidos. Sin embargo, estos procedimientos terminan o bien en mezclas de sustancias relativamente de bajo valor o bien en metanol, que debido a su alto porcentaje de oxígeno tampoco es muy adecuado como portador de energía.
Para centrales eléctricas que se basan en combustibles, además de la posibilidad de transformar la propia electricidad, también existe la opción de desviar la energía del combustible antes de la generación de electricidad, y aprovechar esta energía para la generación de calor y un calentamiento posterior.
Un procedimiento de este tipo se utiliza hasta la fecha en particular allí donde el suministro del combustible tiene lugar de manera continua y no puede reducirse, tal como, por ejemplo, en centrales eléctricas que obtienen su energía de las corrientes de gases de escape de instalaciones de fabricación industriales, tales como, por ejemplo, fábricas de acero.
Este procedimiento tiene la desventaja de que el calor como portador de energía experimenta altas pérdidas debido a un aislamiento escaso y requiere correspondientemente un consumo próximo en el tiempo. Igualmente, el calor es difícil de transportar, de modo que el consumidor de calor tiene que estar emplazado en la proximidad inmediata de la central eléctrica.
Los documentos US 2011/0067376, US 2010/0132257, WO 2007/123510, WO 2012/151545, WO 2009/154788, WO2012/174313, WO 2008/028055, WO 2012026833 y “carbon dioxide: capturing and utilization”, A. Kargari et al Greenhouse Gases - Capturing, Utilization and Reduction; páginas 1 - 30; 2012 dan a conocer un procedimiento y un dispositivo para la valorización de gases que contienen CO y/o CO2.
El objetivo de la presente invención es crear una posibilidad, para centrales eléctricas basadas en combustible, de almacenar energías excedentes.
Descripción de la invención
Sorprendentemente se ha encontrado que el procedimiento descrito en lo sucesivo puede alcanzar el objetivo planteado a la invención.
Por tanto, el objeto de la presente invención es un procedimiento para la valorización de gases que contienen CO y/o CO2 tal como se da a conocer en la reivindicación 1.
Una ventaja de la presente invención es que el almacenamiento de energía de la energía excedente tiene lugar antes de la producción de electricidad, por consiguiente, tiene lugar una etapa de transformación menos y con ello puede conseguirse una eficiencia mayor.
Una ventaja adicional de la presente invención es que el almacenamiento de energía de la energía excedente puede interrumpirse a demanda y por consiguiente puede realizarse de manera discontinua en el tiempo.
Una ventaja más de la presente invención es que el almacenamiento de energía de la energía excedente no requiere ningún tiempo de arranque notable, sino que grandes cantidades de energía excedente pueden valorizarse inmediatamente tras su aparición.
Una ventaja adicional de la presente invención es que el almacenamiento de energía de la energía excedente presenta una demanda de espacio y de superficie reducida.
Una ventaja más de la presente invención es que el acumulador de energía de la energía excedente presenta una alta densidad de energía, y por consiguiente se facilita significativamente un transporte de la energía.
Una ventaja adicional de la presente invención es que el almacenamiento de energía puede realizarse con inversiones relativamente reducidas, dado que no es necesaria ninguna técnica estéril para la fermentación.
Una ventaja más de la presente invención es que el acumulador de energía de la energía excedente es líquido y por consiguiente fácil de transportar.
Una ventaja adicional de la presente invención es que los acumuladores de energía pueden escalarse libremente en su dimensionamiento.
Una ventaja más de la presente invención es que el acumulador de energía puede manejar un flujo de energía muy fluctuante y por consiguiente representa un almacenamiento intermedio ideal.
Un procedimiento preferido según la invención está caracterizado porque la etapa de procedimiento B) se realiza mientras se realiza la etapa de procedimiento C).
Esto significa que al mismo tiempo que se aprovecha una parte de la corriente de gas del gas que contiene CO y y/o CO2 para la obtención de electricidad, otra parte se aprovecha para la producción de la sustancia orgánica.
A este respecto, el tamaño de las respectivas corrientes de gas puede variarse y ajustarse de manera continua, preferiblemente en la medida que requiera la cantidad de energía excedente.
En el caso extremo puede incluso aprovecharse temporalmente toda la corriente de gas para la producción de sustancia orgánica, lo que corresponde a un procedimiento según la invención preferido, que está caracterizado porque la etapa de procedimiento B) no se realiza mientras se realiza la etapa de procedimiento C).
Por otro lado, en el caso de una demanda de electricidad alta, también puede aprovecharse toda la corriente de gas para la transformación en energía eléctrica, lo que corresponde a un procedimiento según la invención preferido, que está caracterizado porque la etapa de procedimiento C) no se realiza mientras se realiza la etapa de procedimiento B).
Las etapas de procedimiento B) y C) pueden repetirse en el procedimiento según la invención, preferiblemente repetirse múltiples veces, lo que corresponde a un procedimiento según la invención preferido, que está caracterizado porque se realiza la etapa de procedimiento D).
Según la invención es ventajoso que el gas que contiene CO y/o CO2 contenga un agente reductor, preferiblemente hidrógeno.
Esto tiene el efecto técnica de que en la etapa de procedimiento C) ya se aporten conjuntamente los equivalentes redox necesarios para el procedimiento biotecnológico.
El gas que contiene CO y/o CO2 es gas de alto horno de un alto horno en la generación de acero.
Esto tiene el efecto técnico de que la etapa de procedimiento C) puede hacerse funcionar con un alto rendimiento, dado que esta corriente de gas presenta una relación de CO, CO2 e hidrógeno ideal.
En un procedimiento preferido según la invención comprende la generación de electricidad en la etapa de procedimiento B) por medio de un proceso de turbinas de gas y/o de turbinas de vapor.
Un procedimiento preferido según la invención está caracterizado porque en la etapa de procedimiento C) la sustancia orgánica se selecciona de sustancias orgánicas que comprenden al menos tres, en particular al menos cuatro átomos de carbono, preferiblemente de 3 a 26, en particular de 4 a 20 átomos de carbono, que en particular son líquidas a 25°C y 1 bar de presión.
Esto tiene la ventaja técnica de que la densidad de energía en la sustancia orgánica es alta y por consiguiente hay más energía excedente en una forma fácil de transportar.
De manera particularmente preferible, la sustancia orgánica en la etapa de procedimiento C) se selecciona del grupo 1-butanol, isobutanol, butanodiol, propan-2-ol, acetona, 1-propeno, buteno, ácido isobutírico, ácido 2-hidroxiisobutírico, éster metílico del ácido 2-hidroxiisobutírico, ácidos alcanoicos lineales y ramificados, que dado el caso pueden contener al menos un doble enlace, y sus derivados tales como, por ejemplo, ácido butírico, ácido hexanoico y sus ésteres, así como los alcanoles correspondientes.
Por el término “derivados de los ácidos alcanoicos” se entienden en particular las formas reducidas del ácido alcanoico, aldehído y alcohol, los ésteres de ácidos alcanoicos, los ácidos alcanoicos omega-hidroxilados, los ácidos alcanoicos omega-aminados, las amidas de ácidos alcanoicos y los diácidos y las diaminas.
El procedimiento está caracterizado porque en la etapa de procedimiento C) se utilizan bacterias acetogénicas. La utilización de bacterias acetogénicas tiene el efecto técnico de que la corriente de gas para la etapa de procedimiento C) puede reducirse temporalmente a un mínimo, e incluso puede interrumpirse completamente. Este tipo de bacterias, que están acostumbradas en la naturaleza a sobrevivir en las condiciones más adversas, pueden permanecer mucho tiempo en el fermentador sin un cuidado ni una alimentación especiales. Adicionalmente, la utilización de bacterias acetogénicas provoca el efecto técnico de que la energía excedente que se produce puede valorizarse inmediatamente, dado que las bacterias, en el caso del restablecimiento de la corriente de gas, inician de nuevo sin demora su metabolismo y convierten el gas en una sustancia orgánica.
Por el término “bacteria acetogénica” se entiende una bacteria, que puede realizar la ruta metabólica de Wood-Ljungdahl y por consiguiente puede convertir CO y CO2 e hidrógeno en acetato.
El término “bacteria acetogénica” comprende también aquellas bacterias, que originariamente como tipo silvestre no presentan una ruta metabólica de Wood-Ljungdahl, sino que solo la presentan debido a una modificación genética. Tales bacterias pueden ser, por ejemplo, células de E. coli.
Preferiblemente, las bacterias acetogénicas utilizadas en la etapa de procedimiento C) presentan en comparación con su tipo silvestre una actividad enzimática aumentada de una enzima de la ruta metabólica de Wood-Ljungdahl debido a una modificación genética. Las enzimas de la ruta metabólica de Wood-Ljungdahl preferidas en este contexto se seleccionan de CO-deshidrogenasas y acetil-CoA sintetasas.
Las bacterias acetogénicas, que convierten CO2 y/o CO, así como procedimientos y condiciones de procedimiento adecuados, que se utilizan en la etapa de procedimiento C) se conocen desde hace mucho tiempo. Tales proceso se describen, por ejemplo,
en los documentos WO9800558, WO2000014052, WO2010115054
en Demler et al. Reaction engineering analysis of hydrogenotrophic production of acetic acid by Acetobacterium woodii. Biotechnol Bioeng. febrero de 2011 ;108(2):470-4,
en Younesia et al. Ethanol and acetate production from synthesisgas via fermentation processes using anaerobic bacterium, Clostridium ljungdahlii. Biochemical Engineering Journal, volumen 27, número 2, páginas 110-119, en Morinaga et al. The production of acetic acid from carbon dioxide and hydrogen by an anaerobic bacterium. Journal of Biotechnology, volumen 14, número 2, páginas 187-194,
en Li Production of acetic acid from synthesis gas with mixed acetogenic microorganisms, ISSN 0493644938, en Schmidt et al. Production of acetic acid from hydrogen and carbon dioxide by clostridium species ATCC 2979. Chemical Engineering Communications, 45:1-6, 61-73,
en Sim et al. Optimization of acetic acid production from synthesis gas by chemolithotrophic bacterium - Clostridium aceticum using a statistical approach. Bioresour Technol. mayo de 2008;99(8):2724-35,
en Vega et al. Study of gaseus substrate fermentations CO conversion to acetate 1 Batch culture bzw. 2 continous culture. Biotechnology and Bioengineering volumen 34, número 6, páginas 774, o 785, septiembre de 1989, en Cotter et al. Ethanol and acetate production by Clostridium ljungdahlii and Clostridium autoethanogenum using resting cells. Bioprocess and Biosystems Engineering (2009), 32(3), 369-380 y
en Andreesen et al. Fermentation of glucose, fructose, and xylose by Clostridium thermoaceticum. Effect of metals on growth yield, enzymes, and the synthesis of acetate from carbon dioxide. Journal of Bacteriology (1973), 114(2), 743-51.
A partir de esto se le ofrece al experto en la técnica un gran número de posibilidades que pueden realizarse para el diseño de la etapa de procedimiento C), que funcionan bien todas sin excepción.
De manera especialmente preferible, en la etapa de procedimiento C) se utilizan bacterias acetogénicas seleccionadas del grupo que comprende Clostridium autothenogenum DSMZ 19630, Clostridium ragsdahlei ATCC n.0 BAA-622, Clostridium autoethanogenum, Moorella sp HUC22-1, Moorella thermoaceticum, Moorella thermoautotrophica, Rumicoccus productus, Acetoanaerobum, Oxobacter pfennigii, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina acetivorans, Carboxydothermus, Desulfotomaculum kutznetsovii, Pyrococcus, Peptostreptococcus, Butyribacterium methylotrophicum ATCC 33266, Clostridium formicoaceticum, Clostridium butyricum, Laktobacillus delbrukii, Propionibacterium acidoprprionici, Proprionispera arboris, Anaerobierspirillum succiniproducens, Bacterioides amylophilus, Becterioides ruminicola, Thermoanaerobacter kivui, Acetobacterium woodii, Acetoanaerobium notera, Clostridium aceticum, Butyribacterium methylotrophicum, Moorella thermoacetica, Eubacterium limosum, Peptostreptococcus productus, Clostridium ljungdahlii, Clostridium ATCC 29797 y Clostridium carboxidivorans, en particular ATCC BAA-624. Una bacteria especialmente adecuada es Clostridium carboxidivorans, en particular cepas tales como “P7” y “P11”. Tales células se describen, por ejemplo, en los documentos US 2007/0275447 y US 2008/0057554. Una bacteria especialmente adecuada, adicional, es Clostridium ljungdahlii, en particular las cepas seleccionadas del grupo que comprende Clostridium ljungdahlii PETC, Clostridium ljungdahlii ERI2, Clostridium ljungdahlii C0I y Clostridium ljungdahlii O-52, estas se describen en los documentos WO 98/00558 y WO 00/68407, así como ATCC 49587, ATCC 55988 y ATCC 55989.
En una forma de realización preferida alternativamente del procedimiento según la invención, en la etapa de procedimiento C) se forma etanol y como microorganismo se utiliza Alkalibaculum bacchi ATCC BAA-1772, Moorella sp. HUC22-1, Clostridium ljungdahlii, Clostridium ragsdahlei o Clostridium autoethanogenum. Instrucciones correspondientes para la realización de la etapa de procedimiento A) se obtienen, por ejemplo, de Saxena et al. Effect of trace metals on ethanol production from synthesis gas by the ethanologenic acetogen Clostridium ragsdalei.
Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology volumen 38, número 4 (2011), 513-521, Younesi et al. Ethanol and acetate production from synthesis gas via fermentation processes using anaerobic bacterium Clostridium ljungdahlii. Biochemical Engineering Journal volumen 27, número 2, 15 de diciembre de 2005, páginas 110-119,
Sakai et al. Ethanol production from H2 and CO2 by a newly isolated thermophilic bacterium, Moorella sp. HUC22-1. Biotechnology Letters volumen 26, número 20 (2004), 1607-1612 y Abrini et al. Clostridium autoethanogenum, sp. nov., an anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide. Archives of Microbiology volumen 161, número 4 (1994), 345-351.
En una forma de realización preferida alternativamente del procedimiento según la invención, en la etapa de procedimiento C) se forma acetato de etilo y se utiliza una bacteria acetogénica. Una instrucción para la realización de la etapa de procedimiento C) de esta forma de realización preferida alternativamente se describe en el documento WO2012162321.
En una forma de realización preferida alternativamente del procedimiento según la invención, en la etapa de procedimiento C) se forma butanol y se utiliza una bacteria acetogénica. Una instrucción para la realización de la etapa de procedimiento C) de esta forma de realización preferida alternativamente se describe en el documento US20110236941.
En una forma de realización preferida alternativamente del procedimiento según la invención, en la etapa de procedimiento C) se forma hexanol y se utiliza una bacteria acetogénica. Una instrucción para la realización de la etapa de procedimiento C) de esta forma de realización preferida alternativamente se describe en el documento US20100151543.
En una forma de realización preferida alternativamente del procedimiento según la invención, en la etapa de procedimiento C) se forma 2,3-butanodiol y se utiliza una bacteria acetogénica. Una instrucción para la realización de la etapa de procedimiento C) de esta forma de realización preferida alternativamente se describe en los documentos US20120252082 y WO2012131627.
En una forma de realización preferida alternativamente del procedimiento según la invención, en la etapa de procedimiento C) se forma isopropanol y se utiliza una bacteria acetogénica. Una instrucción para la realización de la etapa de procedimiento C) de esta forma de realización preferida alternativamente se describe en el documento US20120252083.
En una forma de realización preferida alternativamente del procedimiento según la invención, en la etapa de procedimiento C) se forma ácido 2-hidroxiisobutírico y se utiliza una bacteria acetogénica. Una instrucción para la realización de la etapa de procedimiento C) de esta forma de realización preferida alternativamente se describe en el documento EP12173010.
La etapa de procedimiento C) se realiza utilizando bacterias acetogénicas preferiblemente en condiciones anaerobias.
Un objeto adicional de la presente invención lo forma un dispositivo tal como se da a conocer en la reivindicación 9.
La unidad de producción de electricidad del dispositivo según la invención comprende preferiblemente un generador accionado por al menos una turbina.
En este contexto, en el caso de la turbina se trata preferiblemente de una turbina de gas, que puede hacerse funcionar con la corriente de gas completamente o añadiendo combustibles adicionales.
El dispositivo según la invención está caracterizado preferiblemente porque los medios para la alimentación opcional del fermentador y/o de la unidad de producción de electricidad con corriente de gas comprenden conductos que conectan estos aparatos y órganos de regulación.
En este contexto se prefiere que los órganos de regulación y los conductos estén configurados para alimentar el fermentador y la unidad de producción de electricidad en paralelo y/o en serie y/o individualmente con la corriente de gas.
De manera particularmente preferible, el dispositivo según la invención está caracterizado porque todos los componentes del dispositivo están integrados en un sitio mixto.
Un objeto adicional de la presente invención lo forma el uso del dispositivo según la invención para la realización del procedimiento según la invención.
Ejemplos
La presente invención se explicará ahora más detalladamente mediante un ejemplo de realización. Para ello muestra:
la figura 1: un dispositivo según la invención para la realización del procedimiento (esquemáticamente).
La figura 1 muestra la estructura esquemática de un dispositivo según la invención para la realización del procedimiento.
Una fuente de gas 1 en forma de un alto horno convencional para la generación de acero proporciona en su cabeza de manera continua gas de alto horno, que se extrae a través de un conducto de gas 2 correspondiente. El gas de alto horno producido durante la generación de acero es un gas de subproducto combustible, con un contenido de nitrógeno de aproximadamente el 45 - 60% y un porcentaje de CO en el intervalo del 20 - 30%. Por lo demás, el gas de alto horno contiene además aproximadamente el 20 - 25% de CO2 y el 2 - 4% de H2.
El gas de alto horno se conduce a un órgano de regulación 3. A este respecto, se trata de una válvula en sí conocida, que permite conducir el gas que fluye desde la fuente de gas 1 opcionalmente a través de un conducto de gas 4 en la dirección de una unidad de producción de electricidad 5 y/o a través de un conducto de gas 6 en la dirección de un fermentador 7. A este respecto, el órgano de regulación 3 posibilita la conducción de la corriente de gas o bien completamente y sola a la unidad de producción de electricidad 5 o bien completamente y sola al fermentador 7. Adicionalmente, el órgano de regulación 3 puede adoptar posiciones intermedias, que posibilitan una alimentación simultánea de la instalación de producción de electricidad 5 y del fermentador 7 con la corriente de gas, concretamente en partes iguales o en porcentajes diferentes.
El gas que ha llegado a la unidad de producción de electricidad 5 se convierte en la misma a través de un proceso de turbinas de gas y/o de turbinas de vapor convencional en sí conocido en energía eléctrica, que se extrae como corriente eléctrica 8 de la instalación de producción de electricidad 5. Siempre que se utiliza una turbina de vapor, esta puede hacerse funcionar exclusivamente con el gas de la fuente de gas 1 o añadiendo combustibles externos. Siempre que se utilice un proceso de turbinas de vapor, la caldera para la generación de vapor también se calienta opcionalmente con el gas de la fuente de gas 1 o adicionalmente con ayuda de combustibles externos. También es posible acoplar dentro de la instalación de producción de electricidad 5 un proceso de turbinas de gas con un proceso de turbinas de vapor. Las tecnologías expuestas en este caso para la producción de electricidad a partir de gas se conocen suficientemente en el estado de la técnica y no requieren en este caso una explicación más detallada.
Los porcentajes del gas que procede de la fuente de gas 1, que se conducen a través del conducto de gas 6 en la dirección del fermentador 7, se convierten en el mismo por bacterias 9 en una sustancia orgánica 10, que se extrae del fermentador 7.
En el caso de las bacterias 9 se trata de bacterias acetogénicas. Bacterias y procedimiento fermentativos adecuados para la conversión de gases que contienen CO y/o CO2 en sustancias orgánicas se conocen suficientemente por el estado de la técnica citado anteriormente y por ello no tienen que explicarse más detalladamente.
Lista de números de referencia
1 fuente de gas/alto horno
2 conducto de gas para gas de alto horno
3 órgano de regulación
4 conducto de gas en la dirección de la unidad de producción de electricidad 5 unidad de producción de electricidad
6 conducto de gas en la dirección del fermentador
7 fermentador
8 corriente eléctrica
9 bacterias
10 sustancia orgánica

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1 Procedimiento para la valorización de gases que contienen CO y/o CO2, que comprende las etapas de procedimiento:
    A) proporcionar una corriente de gas del gas que contiene CO y/o CO2,
    B) transformar al menos una parte de la corriente de gas en energía eléctrica,
    C) convertir al menos una parte de la corriente de gas en al menos una sustancia orgánica en un procedimiento fermentativo, biotecnológico, y dado el caso
    D) repetir las etapas de procedimiento B) y C)
    caracterizado
    porque en la etapa de procedimiento C) se utilizan bacterias acetogénicas y
    porque la etapa de procedimiento A) comprende la utilización de gas de alto horno de un alto horno en la generación de acero.
  2. 2. - Procedimiento según la reivindicación 1,
    caracterizado
    porque la etapa de procedimiento B) se realiza mientras se realiza la etapa de procedimiento C).
  3. 3. - Procedimiento según la reivindicación 1,
    caracterizado
    porque la etapa de procedimiento B) no se realiza mientras se realiza la etapa de procedimiento C).
  4. 4. - Procedimiento según la reivindicación 3,
    caracterizado
    porque se realiza la etapa de procedimiento D).
  5. 5. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizado
    porque la etapa de procedimiento B) comprende la generación de electricidad por medio de un proceso de turbinas de gas y/o de turbinas de vapor.
  6. 6. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizado
    porque en la etapa de procedimiento C) la sustancia orgánica se selecciona de sustancias orgánicas que comprenden al menos tres, en particular al menos cuatro átomos de carbono.
  7. 7. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizado
    porque en la etapa de procedimiento C) la sustancia orgánica se selecciona del grupo 1-butanol, isobutanol, butanodiol, propan-2-ol, acetona, 1-propeno, buteno, ácido isobutírico, ácido 2-hidroxiisobutírico, éster metílico del ácido 2-hidroxiisobutírico, ácidos alcanoicos lineales y ramificados, que dado el caso pueden contener al menos un doble enlace, y sus derivados tales como, por ejemplo, ácido butírico, ácido hexanoico y sus ésteres, así como los alcanoles correspondientes.
  8. 8. - Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizado
    porque en la etapa de procedimiento C) se utilizan bacterias acetogénicas seleccionadas de Clostridium autothenogenum DSMZ 19630, Clostridium ragsdahlei ATCC n.0 BAA-622, Clostridium autoethanogenum, Moorella sp HUC22-1, Moorella thermoaceticum, Moorella thermoautotrophica, Rumicoccus productus, Acetoanaerobum, Oxobacter pfennigii, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina acetivorans, Carboxydothermus, Desulfotomaculum kutznetsovii, Pyrococcus, Peptostreptococcus, Butyribacterium methylotrophicum ATCC 33266, Clostridium formicoaceticum, Clostridium butyricum, Laktobacillus delbrukii, Propionibacterium acidoprprionici, Proprionispera arboris, Anaerobierspirillum succiniproducens, Bacterioides amylophilus, Becterioides ruminicola, Thermoanaerobacter kivui, Acetobacterium woodii, Acetoanaerobium notera, Clostridium aceticum, Butyribacterium methylotrophicum, Moorella thermoacetica, Eubacterium limosum, Peptostreptococcus productus, Clostridium ljungdahlii, Clostridium ATCC 29797y Clostridium carboxidivorans.
  9. 9. - Dispositivo para la realización de un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende: a) una fuente de gas para la provisión continua de una corriente de gas que contiene CO y/o CO2;
    b) una unidad de producción de electricidad para la transformación de gases procedentes de la fuente de gas en energía eléctrica;
    c) un fermentador para la conversión de gases procedentes de la fuente de gas en al menos una sustancia orgánica;
    d) y medios para la alimentación opcional de la instalación de producción de electricidad y/o del fermentador con la corriente de gas de la fuente de gas,
    caracterizado porque el fermentador contiene bacterias acetogénicas, y porque en el caso de la fuente de gas se trata de un alto horno utilizado en la generación de acero, que proporciona gas de alto horno de manera continua como corriente de gas.
  10. 10. - Dispositivo según la reivindicación 9,
    caracterizado
    porque la unidad de producción de electricidad comprende un generador accionado por al menos una turbina.
  11. 11. - Dispositivo según la reivindicación 10,
    caracterizado
    porque en el caso de la turbina se trata de una turbina de gas, que puede hacerse funcionar con la corriente de gas completamente o añadiendo combustibles adicionales.
  12. 12. - Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 11,
    caracterizado
    porque los medios para la alimentación opcional del fermentador y/o de la instalación de producción de electricidad con corriente de gas comprenden conductos que conectan estos aparatos y órganos de regulación.
  13. 13. - Dispositivo según la reivindicación 12,
    caracterizado
    porque los órganos de regulación y los conductos están configurados para alimentar el fermentador y la unidad de producción de electricidad en paralelo y/o en serie y/o individualmente con la corriente de gas.
  14. 14. - Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 13,
    caracterizado
    porque todos los componentes del dispositivo están integrados en un sitio mixto.
  15. 15. - Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8 usando un dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 14.
ES13172441T 2013-06-18 2013-06-18 Procedimiento y dispositivo para el almacenamiento de energía excedente Active ES2876228T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13172441.1A EP2816096B1 (de) 2013-06-18 2013-06-18 Verfahren und vorrichtung zur speicherung von überschussenergie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2876228T3 true ES2876228T3 (es) 2021-11-12

Family

ID=48626355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13172441T Active ES2876228T3 (es) 2013-06-18 2013-06-18 Procedimiento y dispositivo para el almacenamiento de energía excedente

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20160137969A1 (es)
EP (2) EP2816096B1 (es)
KR (1) KR102254783B1 (es)
CN (1) CN105555926B (es)
BR (1) BR112015031902B1 (es)
CA (1) CA2915918A1 (es)
ES (1) ES2876228T3 (es)
MX (1) MX2015016964A (es)
RU (1) RU2663728C2 (es)
WO (1) WO2014202557A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013113913A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
EP3390622B1 (en) 2015-12-17 2020-05-13 Evonik Operations GmbH A genetically modified acetogenic cell
JP2019523271A (ja) 2016-07-27 2019-08-22 エボニック デグサ ゲーエムベーハーＥｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ ＧｍｂＨ Ｎ−アセチルホモセリン
CN107794219B (zh) * 2016-08-30 2024-05-28 吉态来博(北京)生物科技发展有限公司 一种用于气态底物发酵的生物反应器
CN107043792B (zh) * 2017-03-28 2021-03-30 广西科学院 一种高温菌和中温菌共同发酵合成气产乙醇的方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
WO2000068407A1 (en) 1999-05-07 2000-11-16 Bioengineering Resources, Inc. Clostridium strains which produce ethanol from substrate-containing gases
US7579176B2 (en) * 2003-10-15 2009-08-25 Newlight Technologies, Llc Method for the production of polyhydroxyalkanoic acid
EP2001979A1 (en) * 2006-03-23 2008-12-17 Zia Metallurgical Processes, Inc. Thermal reduction gasification process for generating hydrogen and electricity
EP1852493A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-07 BIOeCON International Holding N.V. Hydrothermal treatment of carbon-based energy carrier material
US20070275447A1 (en) 2006-05-25 2007-11-29 Lewis Randy S Indirect or direct fermentation of biomass to fuel alcohol
US7704723B2 (en) * 2006-08-31 2010-04-27 The Board Of Regents For Oklahoma State University Isolation and characterization of novel clostridial species
NZ560757A (en) 2007-10-28 2010-07-30 Lanzatech New Zealand Ltd Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol
US8592190B2 (en) * 2009-06-11 2013-11-26 Ineos Bio Limited Methods for sequestering carbon dioxide into alcohols via gasification fermentation
BRPI0913850B1 (pt) * 2008-06-20 2020-01-21 Ineos Bio Sa método de produção de álcool
US20100132257A1 (en) * 2008-12-01 2010-06-03 Kellogg Brown & Root Llc Systems and Methods for Increasing Carbon Dioxide in Gasification
US8039239B2 (en) 2008-12-16 2011-10-18 Coskata, Inc. Recombinant microorganisms having modified production of alcohols and acids
US20110067376A1 (en) * 2009-03-16 2011-03-24 Geovada, Llc Plasma-based waste-to-energy techniques
WO2010115054A2 (en) 2009-04-01 2010-10-07 Xylofuel, Llc Process to produce organic compounds from synthesis gases
WO2011155954A1 (en) * 2010-06-09 2011-12-15 Coskata, Inc. Cloning and expression of the genes encoding key clostridial catalyzing mechanisms for syngas to ethanol production and functional characterization thereof
EP2609206A4 (en) * 2010-08-26 2014-07-09 Lanzatech New Zealand Ltd PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHANOL AND ETHYLENE BY FERMENTATION
US8759070B2 (en) * 2010-09-10 2014-06-24 University Of Delaware Recombinant clostridia that fix CO2 and CO and uses thereof
US20110236941A1 (en) 2010-10-22 2011-09-29 Lanzatech New Zealand Limited Recombinant microorganism and methods of production thereof
US9365868B2 (en) 2011-02-25 2016-06-14 Lanzatech New Zealand Limited Fermentation process for producing isopropanol using a recombinant microorganism
TWI537389B (zh) 2011-03-31 2016-06-11 藍瑟科技紐西蘭有限公司 用於控制丁二醇生產之發酵方法
WO2012151545A2 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 Ztek Corporation Zero emission power plant with co2 waste utilization
US8658402B2 (en) 2011-05-23 2014-02-25 Lanzatech New Zealand Limited Process for the production of esters
WO2012174313A2 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Range Fuels, Inc. Methods and apparatus for cooling syngas from biomass gasification
US9157058B2 (en) * 2011-12-14 2015-10-13 Kiverdi, Inc. Method and apparatus for growing microbial cultures that require gaseous electron donors, electron acceptors, carbon sources, or other nutrients
DE102013009993A1 (de) 2013-06-14 2014-12-18 CCP Technology GmbH Hochofen und Verfahren zum Betrieb eines Hochofens

Also Published As

Publication number Publication date
EP2816096B1 (de) 2021-05-12
EP2816096A1 (de) 2014-12-24
KR20160021824A (ko) 2016-02-26
BR112015031902A2 (pt) 2017-07-25
MX2015016964A (es) 2016-04-25
BR112015031902B1 (pt) 2022-03-15
RU2016101016A (ru) 2017-07-24
RU2663728C2 (ru) 2018-08-08
US20160137969A1 (en) 2016-05-19
CA2915918A1 (en) 2014-12-24
CN105555926A (zh) 2016-05-04
EP3010997A1 (de) 2016-04-27
CN105555926B (zh) 2018-10-02
KR102254783B1 (ko) 2021-05-21
WO2014202557A1 (de) 2014-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2876228T3 (es) Procedimiento y dispositivo para el almacenamiento de energía excedente
Perez et al. Biocatalytic reduction of short‐chain carboxylic acids into their corresponding alcohols with syngas fermentation
Bengelsdorf et al. Bacterial synthesis gas (syngas) fermentation
ES2547428T3 (es) Mejora de la captura del carbono en la fermentación
Saxena et al. Biomass-based energy fuel through biochemical routes: A review
Sangyoka et al. Optimization of biohydrogen production from sugarcane bagasse by mixed cultures using a statistical method
AU2011249140B2 (en) Improved fermentation of waste gases
CN104812904B (zh) 在合成气发酵中减少co2排放和提高醇生产率的方法
PT2524046T (pt) Fermentação de co utilizando um potencial elétrico
Nangle et al. Biological-inorganic hybrid systems as a generalized platform for chemical production
Naveen et al. A review on solar energy intensified biomass valorization and value-added products production: practicability, challenges, techno economic and lifecycle assessment
Emerson et al. Limitations in converting waste gases to fuels and chemicals
Ramió-Pujol et al. How can alcohol production be improved in carboxydotrophic clostridia?
US20110308149A1 (en) System for Supporting Algae Growth with Adsorbed Carbon Dioxide
Wu et al. Long-chain alcohol production in open culture anaerobic fermentation
CN111565561A (zh) 可持续生长系统和方法
Sahoo et al. Biochemical aspects of syngas fermentation
Maiti et al. Biobutanol—“a renewable green alternative of liquid fuel” from algae
ES2610189T3 (es) Procedimiento de producción de alcohol
Onay Biobutanol from microalgae
He et al. Effect of Endogenous and Exogenous Butyric Acid on Butanol Production From CO by Enriched Clostridia
Lu et al. Biological carbon fixation: from natural to synthetic
Kimura et al. Glycerol acts as alternative electron sink during syngas fermentation by thermophilic anaerobe Moorella thermoacetica
Moustafa Synthetic sugar for sustainable power?
Dharmawan et al. Potential of Biohydrogen as Renewable Energy for Indonesia's Future