FR2466506A1

FR2466506A1 - Procede pour produire de l'acrylamide avec des micro-organismes

Info

Publication number: FR2466506A1
Application number: FR8021239A
Authority: FR
Inventors: Ichiro Watanabe; Watanabe Ichiro
Original assignee: Nitto Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Nitto Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1979-10-04
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1981-04-10
Also published as: GB2062625A; DE3037009A1; US4343900A; GB2062625B; FR2466506B1; DE3037009C2

Abstract

Dans un procédé de production d'acrylamide à partir de l'acrylonitrile dans un milieu aqueux par emploi d'un micro-organisme à activité nitrilasique, on ajoute au milieu aqueux au moins un composé choisi parmi les carbonates et bicarbonates des métaux alcalins séparément ou en combinaison avec un acide carboxylique organique pour inhiber le gonflement des cellules fixées, maintenir l'activité enzymatique pendant une durée prolongée et obtenir de façon efficace une solution aqueuse d'acrylamide de qualité supérieure.

Description

La présente invention concerne un procédé amélioré pour

produire de l'acrylamide avec des micro-organismes.

On sait depuis longtemps que des micro-organismes à activité nitrilasique sont efficaces pour hydrolyser l'acrylonitrile et produire de l'acrylamide. On connaît comme tels micro-organismes ceux appartenant aux genres Bacillus, Bacteridium au sens de Prévôt, Micrococcus, Brevibacterium au sens de Bergey, etc. (voir par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 001 081); On a également

découvert que les micro-organismes appartenant aux genres Coryne-

bacterium et Nocardia sont utiles pour hydrolyser l'acrylonitrile, comme décrit dans la demande de brevet japonais publiée non examinée

n0 129190/1979.

Pour produire de l'acrylamide à partir de l'acrynoni-

trile avec de tels micro-organismes, on met les micro-organismes tels quels ou après les avoir fixés sur un gel de polymère, en contact avecdel'acrylonitrile dans un milieu aqueux (par exemple de l'eau, une solution salée physiologique, une solution de tampon phosphate, etc). Récemment l'emploi de réactions biologiques selon une technique discontinue ou continue utilisant des cellules fixées granulées s'est généralisé pour éviter l'élution des impuretés des cellules, séparer les cellules de la solution réactionnelle, permettre l'utilisation répétée des cellules, accroître la stabilité des enzymes, etc. Pour produire de l'acrylamide par emploi de micro-organismes, de tels procédés utilisant des cellules fixées granulées sont avantageux du point de vue économique et on a proposé de produire de l'acrylamide selon une réaction continue sur colonne utilisant des cellules que l'on fixe par emprisonnement dans un gel de polyacrylamide, comme décrit dans la demande de brevet japonais publiée non examinée

n0 143593/1979.

Cependant, l'emploi d'un milieu aqueux constitué de la solution salée physiologique, de la solution de tampon phosphate, etc., précédemment décrites n'est pas souhaitable car la solution aqueuse d'acrylamide formée contient des quantités importantes de chlorure de sodium, de sels'de l'acide phosphorique, etc. ce qui

conduit à la formation d'un acrylamide de faible qualité. En parti-

culier, lorsqu'on polymérise l'acrylamide d'une solution contenant des sels de l'acide phosphorique pour produire des polymères à base d'acrylamide ayant un degré élevé de polymérisation, ces polymères ont de façon indésirable tendance à être insolubles dans l'eau. Donc des posttraitements tels qu'un traitement d'échange d'ions, etc. sontindispensables pour éliminer les sels de l'acide phosphorique avant la polymérisation. On peidainsi l'avantage de l'obtention d'une

solution aqueuse d'acrylamide de qualité élevée sans stade parti-

culier de purification qui constitue une caractéristique du procédé

de production de l'acrylamide selon une technique à cellules fixées.

Donc bien que le procédé de production de l'acrylamide selon une technique à cellules fixées soit peu coûteux, on ne peut pas tirer

parti de cet avantage.

D'autre part, si l'on n'utilise pas une solution salée physiologique, une solution de tampon phosphate ou similaires comme

milieu aqueux, les cellules fixées gonflent et elles perdent rapide-

ment leur activité enzymatique. De plus-dans une réaction continue d'hydratation de l'acrylonitrile par emploi d'une colonne chargée de cellules de micro-organismes qui sont fixées selon le procédé d'emprisonnement dans un gel, les cellules fixées dans la colonne gonflent rapidement après le début de la réaction si bien qu'il

devient impossible de réaliser une opération efficace.

Bien que la raison pour laquelle les cellules fixées gonflent pendant la réaction d'hydratation ne soit pas certaine, il semble que le gonflement soit dû à la différence de pression osmotique entre l'extérieur et l'intérieur des cellules fixées qui est due à la différence des concentrations en acrylonitrile et en

acrylamide entre'l'intérieur et l'extérieur des cellules. Cette dif-

férence apparaît lorsque l'acrylonitrile pénètre à l'intérieur des cellules fixées et est transformé ou hydraté en acrylamide et que l'acrylamide ainsi formé sort des cellules fixées. De plus il semble que l'enzyme ait tendance à quitter les cellules sous l'effet du gonflement et qu'il soit impossible de maintenir une conforrm.atiDn stable des cellules normales sans gonflement. Il semble donc que lorsqu'on effectue la réaction dans un milieu isotonique constitué

d'une solution salée physiologique, d'une solution de tampon phos-

phate, etc., il n'y ait pas de différence importante de pression osmotique entre l'extérieur et l'intérieur des cellules fixées si

bien que le gonflement des *- lules fixées est empêché.

A la suite de recherches importantes visant à résoudre les problèmes précédemment décrits, la demanderesse a découvert que lorsqu'on effectue la conversion biologique de l'acrylonitrile en acrylamide dans un milieu aqueux additionné d'une petite quantité d'au moins un composé choisi parmi les carbonates et les bicarbonates des métaux alcalins, de préférence en combinaison avec un acide

carboxylique organique, on peut obtenir une solution aqueuse d'acryl-

amide d'excellente qualité utile comme matière première pour la pro-

duction de divers polymères, on peut inhiber le gonflement des cel-

lules fixées et on peut maintenir l'activité enzymatique pendant

une durée prolongée et que de plus on peut effectuer de façon effi-

cace pendant une durée prlongée la réaction d'hydratation selon le

procédé continu sur colonne avec des cellules fixées.

L'invention concerne donc un procédé pour produire de l'acrylamide à partir de l'acrylonitrile dans un milieu aqueux par

action de micro-organismes ayant une activité nitrilasique, ce pro-

cédé étant caractérisé par le fait qu'on ajoute au milieu aqueux, au moins un composé choisi parmi les carbonates des métaux alcalins

et les bicarbonates des métaux alcalins isolément ou en combinaison.

avec un acide carboxylique organique.

L'invention va maintenant être décrite de façon détaillée.

On peut utiliser dans l'invention tout micro-organisme capable d'hydrolyser l'acrylonitrile pour produire de l'acrylamide, quelle que soit sa situation taxonomique. Par exemple on peut utiliser de préférence la souche N-771 appartenant au genre Corynebacterium comme décrit dans la demande de brevet japonais publiée non examinée nI 129190/1979 (déposée à l'Institut de Recherches sur les Fermentations Ministère des Sciences et Technologies Industrielles, Chiba, Japon

sous le no FERM-P 4445), la souche N-774 appartenant au genre Coryne-

bacterium (déposée sous le n0 FERM-P 4446), la souche N-775 appartenant au genre Nocardia (déposée sous le n0 FERM-P 4447), etc. Pour fixer ces micro-organismes, on peut utiliser le procédé d'emprisonnement utilisant des gels tels que des polymères à base d'acrylamide, du coliagène, de la gélatine, du carragéénane, de la gélose, etc. dont l'emploi est très général. Cependant dans l'invention, on préfère particulièrement>pour produire l'acrylamide, effectuer la fixation par emprisonnement avec des gels de polymère à base.d'acrylamide. On entend ici par "polymères à base d'acrylamide" des polymères contenant comme composant principal de l'acrylamide, du méthacrylamide ou similaires et si on le désire d'autres monomères à insaturation éthylénique copolymérisables avec le composant prin- cipal. On peut effectuer la préparation des cellules fixées selon les procédés habituels. Par exemple lorsqu'on utilise un gel

de polyacrylamide, on mélange de l'acrylamide monomère et du N,N'-

méthylènebisacrylamide monomère à une suspension de cellules ayant subi un traitement par le glutaraldéhyde, on ajoute des catalyseurs

de polymérisation tels que du persulfate de potassium et du diméthyl-

aminopropionitrile et on fait réagir à un pH de 6,5 à 8,5 à une tem-

pérature de O à 10 C pendant 30 à 60 minutes. On peut ainsi obtenir un gel volumineux contenant les cellules, c'est-à-dire des cellules

fixées, emprisonnées dans un gel d'acrylamide.

Les carbonates des métaux alcalins et les bicarbonates des métaux alcalins que l'on ajoute au milieu aqueux selon l'invention

sont le carbonate de sodium, le carbonate de potassium, le bicar-

bonate de sodium, le bicarbonate de potassiums etc. La quantité de carbonate ou de bicarbonate de métal alcalin que l'on ajoute est de 0,01 % en poids ou plus et de préférence de 0,05 % en poids ou plus par rapport au poids du milieu aqueux contenant l'acrylonitrile. Il

n'y a pas de limite supérieure à la quantité de carbonate ou de bi-

carbonate de métal alcalin que l'on peut ajouter carmme lorsque ces composés sont présents dans la solution aqueuse d'acrylamide, ils n'ont pratiquement pas d'effet indésirable sur l'aptitude à la polymérisation de l'acrylamide. Cependantlorsqu'ils sont présents en grande quantité, il se pose un problème de pureté du produit et, de plus, le pH de la solution aqueuse d'acrylamide s'accroit, ce qui altère dans une certaine mesure la stabilité enzymatique des cellules fixées. Donc on ajuste la quantité de carbonate ou de bicarbonate de métal alcalin que l'on ajoute à environ 0,5 % ou moins par rapport au poids du milieu aqueux et on ajuste le pH du milieu aqueux entre

environ 6,5 et 9,5 et de préférence entre 7,5 et 8,5.

Lorsqu'on ajoute un acide carboxylique organique en combinaison avec le carbonate ou bicarbonate de métal alcalin, la quantité de carbonate ou bicarbonate de métal alcalin que l'on ajoute doit être suffisante pour neutraliser l'acide carboxylique organique et maintenir le pH dans la gamme précitée. Par exemple lorsqu'on

utilise le carbonate de sodium et l'acide acrylique, le rapport pon-

déral du carbonate de sodium à l'acide acrylique est compris entre

1,3/1 et environ 1,7/1.

Commes acides carboxyliques organiques on peut utiliser

des acides monocarboxyliques, acides dicarboxyliques, acides tri-

carboxyliques, acides carboxyliques insaturés, acides oxycarboxyliques, etc. quelconques sous réserve qu'ils soient solubles dans l'eau. On

peut en citer comme exemples, les acides formique, acétique, propio-

nique, butyrique, valérique, oxalique, malonique, succinique, gluta-

rique, adipique, acrylique, méthacrylique> crotonique, fumarique, maléique, itaconique, gluconique, hydroxypropionique, lactique, malique, tartrique, citrique, etc. En pratique on peut citer comme exemples d'acides préférés, les acides formique, acétique, propionique, acrylique, etc. La quantité d'acide carboxylique organique ajoutée est de 0,005 % ou plus et de préférence de 0,01 % ou plus par rapport au poids du milieu aqueux contenant l'acrylonitrile. Lorsqu'ils sont présents en des quantités si faibles ces acides n'ont pratiquement

pas d'effet indésirable sur l'aptitude à la polymérisation de l'acryl-

amide. Cependant lorsqu'ils sont présents en quantités importantes, la pureté du produit peut être réduite et par conséquent on préfère

les ajouter à raison de 1 % ou moins par rapport à l'acrylonitrile.

Dans la pratique de l'invention, on broie le gel de

polyacrylamide emprisonnant les cellules préparées ci-dessus en par-

ticules de taille appropriée et,après lavage, on en charge une colonne de réaction. On fait passer à travers la colonne une solution de substrat préparée par mélange d'un milieu aqueux contenant au moins un composé choisi parmi les carbonates et bicarbonates des métaux alcalins isolément ou en combinaison avec un acide carboxylique organique et de l'acrylonitrile pour obtenir comme effluent de la

colonne une solution aqueuse d'acrylamide.

De plus, on peut, pour ajuster la réaction, choisir

la quantité de cellules, la concentration de l'acrylonitrile ser-

vant de substrat, le débit, etc., afin d'obtenir une conversion

d'environ 100 %. Dans ce cas pour maintenir pendant une durée pro-

longée l'activité nitrilasique-des cellules fixées et pour inhiber la formation de sous-produits tels que l'acide acrylique, etc., on préfère que la concentration en acrylonitrile soit de 5 % en poids

ou moins, que la température de réaction soit aussi basse que pos-

sible sans que la solution aqueuse de substrat gèle,c'est-à-dire

soit comprise entre une valeur juste supérieure au point de congéla-

tion et 100C et que le pH soit de 7,5 à 8,5.

On peut ainsi obtenir, comme effluent réactionnel, une solution aqueuse incolore et transparente d'acrylamide. Comme cette

solution aqueuse d'acrylamide ne contient pratiquement pas d'impure-

tés susceptibles d'avoir un effet indésirable sur la polymérisation

de l'acrylamide, on peut l'utiliser telle quelle ou après concen-

tration, comme matière première pour la production de polymères d'acrylamide utiles comme floculants, agents de renforcement du papier, etc. L'invention est illustrée par les exemples et exemples comparatifs suivants qui n'ont aucun caractère limitatif et dans lesquels les parties et pourcentages sont exprimés en poids. On mesure par chromatographie gazeuse les concentrations en acrylonitrile,

en acrylamide et en acide acrylique.

Exemple 1 et exemple comparatif 1 A 40 parties de cellules au repos (teneur en eau 75 %) de la souche N-774 cultivée en aérobiose, sur un milieu de culture (pH 7,2) contenant 1 % de glucose, 0,5 % de peptone, 0, 3 % d'extrait de levure et 0,3 % d'extrait de malt, on ajoute 0,4 partie d'une

solution aqueuse à 50 % de glutaraldéhyde et 9,6 parties d'une solu-

tion de tampon phosphate 0,05 M (pH 8,0) et on effectue la réaction en agitant à 100C ou moins pendant une heure. On ajoute à la solution

réactionnelle 9,5 parties d'acrylamide, 0,5 partie de NN'-méthylène-

bisacrylamide et 25 parties d'eau pour obtenir une suspension uni-

forme. On ajoute à la suspension préparée ci-dessus, un mélange de parties d'une solution aqueuse à 5 % de diméthylaminopropionitrile

et 10 parties d'une solution aqueuse à 2,5 % de persulfate de potas-

sium et on maintient le mélange à 100C ou moins pendant une heure

pour effectuer la polymérisation. On broie le gel volumineux conte-

nant des cellules ainsi obtenu et on le lave à fond avec une solution aqueuse à 0,1 % d'acide acrylique que l'on a neutralisée à pH 8,0 avec

du carbonate de sodium pour obtenir 100 parties de cellules fixées.

On monte en série trois colonnes de verre chemisées

chargées chacune de 40 parties des cellules fixées préparées ci-dessus.

On introduit dans la première colonne (qu'on appelle ci-après

"colonne n' 1"),par sa partie supérieure, une solution mixte cons-

tituée de 4 parties d'acrylonitrile et 96 parties d'une solution aqueuse à 0,1 % d'acrylate de sodium (neutralisée à pH 8,0 avec du bicarbonate de sodium) et on fait passer la solution à la température de 50C avec une vitesse spatiale de 0,8 h. On mélange 96 parties de la solution réactionnelle sortant de la colonne nl à 4 parties d'acrylonitrile et on introduit le mélange au sommet de la seconde colonne (appelée ci-après "colonne n02") et on fait passer à la vitesse spatiale de 0,8 h 1. On mélange l'effluent sortant en bas de la colonne n02 (96,5 parties) à 3,5 parties d'acrylonitrile et on

introduit le mélange au sommet de la troisième colonne (appelée ci-

après "colonne n03") et on fait passer à la température de 50C et à la vitesse spatiale de 0,8 h. La réaction s'effectue régulièrement dans. chaque colonne sans difficulté due au gonflement des cellules fixées. On obtient comme effluent en bas de la colonne n03, une

solution aqueuse à 15,4 % d'acrylamide ne contenant pas d'acryloni-

trile. On concentre la solution aqueuse sous vide à 450C avec un évaporateur instantané en faisant barboter de l'air pour obtenir une

solution concentrée ayant une concentration en acrylamide de 28 %.

On introduit dans le réacteur de polymérisation un mélange de 657 parties de la solution aqueuse d'acrylamide obtenue ci-dessus (concentration 28 %) et 135 parties d'eau désionisée et on ajoute 4,8 parties d'acide borique et 3,2 parties d'hydroxyde de sodium. De plus on ajoute 0,032 partie de diméthylaminopropionitrile et 0,032 partie de persulfate de potassium et on polymérise à 250C sous atmosphère d'azote. Après une période d'induction d'environ minutes, la polymérisation s'effectue régulièrement et on obtient un produit de polymérisation sous forme d'un gel. On divise le produit de polymérisation en petites particules et on sèche à 900C pendant 16 heures puis à 600C pendant 16 heures pour obtenir un polymère granulaire. Ce polymère granulaire a une viscosité de 700 cP en solution aqueuse à 0,1 % et un degré d'hydrolyse de 12,5 %; il a donc d'excellentes caractéristiques pour l'emploi comme floculant. A titre comparatif, on répète le mode opératoire de l'exemple 1, si ce n'est qu'on utilise une-solution aqueuse pour laver le gel fixant les cellules et que pour dissoudre l'acrylonitrile, on utilise une solution de tampon phosphate 0,05 M (pH 8). On obtient ainsi une solution aqueuse d'acrylamide à 28 % qu'on polymérise comme

dans l'exemple 1 et la réaction de polymérisation s'effectue régulière-

ment pratiquement comme dans l'exemple 1. Cependant lorsqu'on prépare une solution aqueuse à 0,1 % du polymère granulaire obtenu par séchage, il demeure des quantités importantes de gel insoluble. Bien que la viscosité soit de 550 cP et le-degré d'hydrolyse de 13,0 %, lorsqu'on utilise ce gel comme floculant, ses propriétés d'agglutination sont inférieures. Exemple 2 et exemple comparatif 2 Comme dans l'exemple 1, on prépare des cellules fixées

(souche N-774) et on en garnit des colonnes de réaction puis on intro-

duit,au sommet de la colonne n0 1, une solution de substrat constituée de 3 parties d'acrylonitrile et 97 parties d'une solution aqueuse à 0,1 % d'acrylate de sodium (neutralisée à pH 8,0 avec du carbonate de sodium) et on fait passer la solution à la température de 50C à la vitesse spatiale de 0,8 h. Comme dans l'exemple 1, on mélange 97 parties de l'effluent sortant en bas de la colonne n0 1 avec 3 parties d'acrylonitrile et on introduit le mélange obtenu au sommet

de la colonne n02 et on répète la même opération pour la colonne n0 3.

On obtient>en bas de la colonne n0 3, une solution réactionnelle

contenant 12,0 7. d'acrylamide et 0,03 % d'acide acrylique (pH 8,0).

On poursuit la réaction en continu pendant 10 jours pendant lesquels on ne détecte pas d'acrylonitrile n'ayant pas-réagi dans l'effluent

de la colonne n 3.

A titre comparatif, on répète le mode opératoire de l'exemple 2 si ce n'est que,comme solution aqueuse de dissolution de l'acrylonitrile, on utilise une solution salée physiologique à 0,85 % neutralisée à pH 8,0 avec de l'hydroxyde de sodium. La solution réactionnelle obtenue en bas de la colonne n' 3 contient 11,5 % d'acrylamide et 0,5 % d'acide acrylique et son pH est de 6,9. On voit donc qu'une quantité importante d'acide acrylique est formée comme sous-produit. On poursuit la réaction en continu pendant 10 jours et on analyse l'effluent sortant en bas de la colonne n0 2 et on cons- tate qu'il contient une quantité importante d'acrylonitrile, environ

3 % dans la solution réactionnelle. Bien qu'on obtienne un fonction-

nement régulier sans gonflement des cellules fixées, on constate que

la diminution d'activité est importante.

Exemples 3 à 7 et exemples comparatifs 3 à 5

Comme dans l'exemple 1, on charge des colonnes de réac-

tion de cellules fixées (souche N-774) préparées comme dans l'exemple 1 et on introduit au sommet de la colonne n0 1 une solution de substrat préparée par mélange de 3 parties d'acrylonitrile et

97 parties d'une solution aqueuse contenant le sel obtenu par neutra-

lisation de l'acide carboxylique organique indiqué dans le tableau ciaprès avec du carbonate de sodium ou du bicarbonate de sodium et on fait passer la solution à la température de 5WC avec une vitesse spatiale de 0, 5 h. On répète le mode opératoire de l'exemple 1 pour obtenir une solution aqueuse d'acrylamide. On concentre la solution aqueuse d'acrylamide ainsi obtenue et on polymérise la solution concentrée. On évalue les propriétés physiques et les propriétés d'agglutination du polymère obtenu. On poursuit la réaction en continu pendant 10 jours puis on mesure la concentration en acrylonitrile

de la solution réactionnelle.

A titre comparatif, on répète le mode opératoire ci-dessus si ce n'est que l'on emploie comme milieu aqueux pour dissoudre l'acrylonitrile une solution préparée par addition d'hydroxyde de sodium à de l'eau pure jusqu'à pH 8,0 (exemple comparatif 3), une solution préparée par neutralisation à pH 8,0 par l'hydroxyde de

sodium d'une solution salée physiologique à 0,85 % (exemple compara-

tif 4) ou une solution de tampon phosphate 0,05 M (exemple compa-

ratif 5).

Les résultats figurent dans le tableau ci-après. Comme

le montrent ces résultats, le procédé de l'invention permet de main-

tenir de façon efficace l'activité enzymatique pendant une durée pro-

longée et de produire de l'acrylamide d'excellente qualité.

Exemple 8 et exemple comparatif 6 On répète le mode opératoire de l'exemple 1 si ce n'est qu'on utilise une solution aqueuse à 0,1 % de bicarbonate de sodium

au lieu de la solution aqueuse à 0,1 % d'acrylate de sodium (neutra-

lisée à pH 8,0 avec du carbonate de sodium). La réaction s'effectue

régulièrement dans chaque colonne sans gonflement des cellules fixées.

On obtient comme effluent,en bas de la colonne n03, une solution

aqueuse à 15,4 % d'acrylamide ne contenant pratiquement pas d'acryloni-

trile n'ayant pas réagi ni d'acide acrylique formé comme sous-produit.

On concentre cette solution aqueuse sous vide en faisant barboter de l'air à 450C au moyen d'un évaporateur instantané pour obtenir une solution aqueuse à 30,0 % d'acrylamide. On peut utiliser la solution aqueuse d'acrylamide ainsi obtenue comme matière première pour produire

divers polymères à base d'acrylamide.

A titre comparatif, on effectue la réaction et la con-

centration comme dans l'exemple 8 ci-dessus mais on utilise comme solution aqueuse,pour dissoudre l'acrylonitrile, une solution de tampon acide phosphorique 0,05 M à pH 8,2 et on obtient une solution aqueuse à 30,0 % d'acrylamide. On utilise cette solution aqueuse d'acrylamide pour produire du polyacrylamide. Le polyacrylamide ainsi obtenu a une solubilité dans l'eau extrêmement mauvaise et convient

mal comme floculant.

Exemple 9 et exemple comparatif 7

Comme dans l'exemple 1, on charge des colonnes de réac-

tion de cellules fixées (souche N-774) préparées comme dans l'exemple 1 et on introduit au sommet de la colonne n'l une solution de substrat constituée de 3 parties d'acrylonitrile et 97 parties d'une solution aqueuse à 0,2 % de bicarbonate de sodium et on la fait passer à la température de 50C et à la vitesse spatiale de 0,5 h l. Comme dans l'exemple 1, on mélange 97 parties de l'effluent du bas de la colonne n0 1 à 3 parties d'acrylonitrile et on introduit le mélange obtenu su sommet de la colonne n02 et on répète la même opération pour la colonne n03. On obtient ainsi en bas de la colonne n03 une solution réactionnelle (pH 8,2) contenant 12,0 % d'acrylamide et 0,02 % d'acide acrylique. On poursuit la réaction pendant 10 jours mais on ne détecte

pas d'acrylonitrile dans l'effluent de la colonne n0 3.

A titre comparatif on effectue une réaction comme dans

l'exemple 9, si ce n'est qu'on utilise,comme solution aqueuse de dis-

solution de l'acrylonitrile, une solution préparée par neutralisation

à pH 8,2 avec de l'hydroxyde de sodium d'une solution salée physio-

logique (concentration en chlorure de sodium: 0,85 %). La solution réactionnelle sortant en bas de la colonne n0 3 contient 11,5 % d'acrylamide et 0,5 % d'acide acrylique et son pH est de 6,9. On voit donc qu'une quantité importante d'acide acrylique est formée comme sousproduit. Après 10 jours de réaction on analyse l'effluent sortant en bas de la colonne n03 et on constate qu'il contient une

quantité importante d'acrylonitrile n'ayant pas réagi et que l'acti-

vité des cellules fixées est fortement réduite.

Exemple 10

Comme dans l'exemple 1, on charge des colonnes de réac-

tion de cellules fixées (souche N-774) préparées comme dans l'exemple 1 et on introduit au sommet de la colonne n'l une solution de substrat constituée de 3 parties d'acrylonitrile et 96 parties d'une solution aqueuse (pH 8,4) contenant 0,2 % de bicarbonate de sodium et 0,005 % de carbonate de sodium et on la fait s'écouler à la température de 00C et à la vitesse spatiale de 0,5 h-1. On répète le mode opératoire de l'exemple 1 pour obtenir en bas de la colonne n03 une solution

aqueuse à 12i,l % d'acrylamide.

La solution aqueuse ne contient pas d'acrylonitrile et la détection de l'acide acrylique est limite. On poursuit la réaction

pendant 10 jours puis on analyse la solution réactionnelle qui con-

tient 12,1 % d'acide acrylique et dans laquelle on ne détecte ni acrylonitrile ni acide acrylique. On concentre sous vide l'effluent ainsi obtenu en faisant barboter de l'air à 450C avec un évaporateur

instantané pour obtenir une solution aqueuse à 30,0 % d'acrylamide.

On peut utiliser cette solution aqueuse d'acrylamide comme matière

première pour produire divers polymères à base d'acrylamide.

Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du

cadre de l'invention.

Composition de la solution

aqueuse utilisée pour dis-

soudre le substrat pl de la solution à 3% de substrat Gonflement des cellules fixées pendant la réaction Acrylonitrile dans l'effluent

après 10 jDurs de fonction-

af2iant en continu Acrylamide formé Aptitude à la polymérisation Solubilité Propriétés d'agglutination

Exemple 3.

Acide acrylique

à 0,1% neutra-

lisd h pll 8,0 avec du Na 2CO3 8,0 non néant A A A

TA S LEA U

Exemple 4

Exemple 5

Acide acrylique.Acide acétique

à 0,1% neutra- là 0,1% neutra-

lisé à pH 8,0 i1ié à pH 8,0 avec du NaiCO!avec du Na (O et du NaHC03 3 3'

8,0 I 8,0

non non néant néant A Ai A A A % A A ]Exemple 6 j Exemple 7 Acide propioAcide malique

nique à 0,1% à 0,1%' neutra-

neutralisé à lisé à pH 8,0 pH 8,0 avec avec du Na,203 du Na2C O

2 38,0

8,0 8,0

non néant A A A non néant A A A ro cr on C> 0% i i i i i 1 F. r-J i i T A 3 L E A U (suite) Composition de la solution aqueuse utilisée pour dissoudre le substrat pH de la solution à 3% de substrat

Gonflement des cellules fixées pen-

dans la réaction Acrylonitrile dans l'effluent après jours de fonctionnement en continu Acrylamide formé Aptitude à la polymérisation Solubilité Propriétés d'agglutination

Exemple compa-

ratif 3 Eau pure 8,0 (ajusté avec NaOH) oui environ 8% dans la solution réactionnelle A A A

Exemple conpa-

ratif 4 Solution salée physiologiqueO 0,85%

8,0 (ajusté avec NaO-i) non Environ 3% dans la solution réactionnelle A B B

Ex.mple compa-

ratif 5 Solution de tampon phosphate 0,05 M 8,0 non néant B x x A: bon, B: a.sez bon, x: mauvais ré> o' oCI Ul VI CD fT F w- i_

R E V E N D I CATI 0 N S

1 - Procédé pour produire de l'acrylamide à partir

de l'acrylonitrile dans un milieu aqueux par action d'un micro-

organisme ayant une activité nitrilasique, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter au milieu aqueux au moins 0,01% en poids par rap- port au poids du milieu aqueux contenant l'acrylonitrile, d'au moins un composé choisi parmi les carbonates et bicarbonates des

métaux alcalins.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'on ajoute le composé en combinaison avec un acide carboxy-

lique organique.

3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2

caractérisé en ce qu'on choisit les carbonates et bicarbonates des métaux alcalins parmi le bicarbonate de sodium, le bicarbonate de

potassium, le carbonate de sodium et le carbonate de potassium.

4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on choisit l'acide carboxylique parmi les acides formique, acétique, propionique, butyrique, valérique, oxalique, malonique,

succinique, glutarique, adipique, acrylique, méthacrylique, croto-

nique, fumarique, maléique, itaconique, gluconique, hydroxypropio-

nique, lactique, malique, tartrique et citrique.

- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on choisit l'acide carboxylique organique parmi les acides

formique, acétique, propionique et acrylique.

6 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce qu'on choisit le micro-organisme à activité nitri-

lasique parmi ceux appartenant au genre Corynebacterium et Nocardia.

7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on choisit le micro-organisme parmi les souches N-771,

N-774 et N-775, déposées sous les n FERM-P 4445, 4446 et 4447, res-

pectivement.

8 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce qu'on fixe le micro-organisme sur un gel à base de polyacrylamide.

9 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que la température du milieu aqueux est comprise entre une valeur supérieure au point de congélation du milieu et oC.

10 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que le pH du milieu aqueux est compris entre 6,5

et 9,5.

11 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute le carbonate de métal alcalin et/ou le bicarbonate

de métal alcalin à raison de 0,01% à 0,5% en poids.

12 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on ajoute l'acide carboxylique organique à raison de 0,005 %

à 1 % en poids.

13 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce qu'on ajoute au milieu aqueux au woins 0,05 % en poids des composés choisis parmi les carbonates et bicarbonates des

métaux alcalins.