JP2017509325A - 光再生可能バイオ燃料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、バイオ燃料の製造方法に関し、当該方法は:リン酸塩を1g/リットル以上含有する増殖培地中でアセトバクター・ロバニエンシス(Acetobacter lovaniensis)細菌を培養する工程を含み、当該細菌の培養により、バイオ燃料が製造される。【選択図】図1
Description
本発明は、特定条件下でアセトバクター(Acetobacter)微生物を培養することによる、光再生可能燃料を製造する方法に関する。
近年、化石燃料の消費及び温室効果ガスの排出に関して議論が高まっている。全世界の化石燃料への依存を低下させる一つの方法は、再生可能な供給源からのバイオ燃料の開発であった。バイオ燃料、例えばバイオガソリン、バイオディーゼル、及びバイオエタノール等は、よりクリーンで環境的にフレンドリーな化石燃料の代替と見做されている。
バイオ燃料は温室効果ガスの排出の減少を助け得るが、それらは問題が無いわけではない。議論の的になる側面の一つは、「燃料のための食糧」問題であり、エネルギー作物の需要が、穀物商品の価格を押し上げると認識されている。もう一つの深刻な難点は、熱帯雨林等の生態学的に繊細な生態系に対するダメージであり、大豆やパームヤシ等のエネルギー作物の植栽により大規模な破壊が引き起こされている。
バイオ燃料産業は、これらの問題を軽減するために、第二世代及び第三世代のバイオ燃料に転換しつつある。微生物による燃料の生産及び廃棄物の使用は、重要な研究領域である。
二酸化炭素を燃料分子に変換することは、公知である。二酸化炭素は、化学的に、電気化学的に、そして微生物によって直接又は間接的に、変換され得る。
WO2013/011292は、二酸化炭素を固定して蟻酸を生産し、続いて骨格に連続的に炭素原子を付加して長鎖脂肪族カルボン酸を生産することにより長鎖脂肪族カルボン酸を生産することが出来る微生物を記載している。この文献は、受入番号NCIMB41808(ブダペスト条約の規定の下、2011年1月12日にNCIMB Ltd. (Ferguson Building, Craibstone Estate, Bucksburn, Aberdeen, AB21 9YA)によって寄託された)のアセトバクター・ロバニエンシス(Acetobacter lovaniensis)FJ1という特定の株を記載している。
驚くべきことに、WO2013/011292に記載のアセトバクター・ロバニエンシス株は、リン酸塩に富む増殖計画によって増殖させると、アルコール、エステル及びモノテルペン等、異なる範囲の産物を生産し得ることが見出された。これは、そのような増殖条件下では、代謝の切り替えが起こるためと考えられる。この微生物がそのような産物を生産し得ることは、従来知られていなかった。従って、本発明は、WO2013/011292に記載の微生物を用いてバイオ燃料を製造する方法に関する。WO2013/011292の開示は、その全てが本明細書中に援用される。
第一の側面において、本発明は、バイオ燃料の製造方法を提供し、当該方法は:リン酸塩を1g/リットル以上含有する増殖培地中でアセトバクター・ロバニエンシス(Acetobacter lovaniensis)細菌を培養する工程を含み、当該細菌の培養により、バイオ燃料が製造される。
アセトバクター・ロバニエンシス細菌は、リン酸塩を1g/リットル以上含有する増殖培地中で培養される。1g/リットルは、増殖培地中のリン酸含有化合物の量ではなく、増殖培地中のリン酸イオン(PO4 3−)の量である。例えば、リン酸二水素カリウム(KH2PO4)の相対分子量は136である。このリン酸塩部分の相対分子量は95である。従って、100リットルの水に136gのKH2PO4を添加すると、水の中には1.36g/リットルのKH2PO4が存在するが、リン酸塩は0.95g/リットル存在することになる。
幾つかの態様において、増殖培地は好ましくは2g/リットル以上のリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は3g/リットル以上のリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は4g/リットル以上のリン酸塩を含有する。特定の態様において、増殖培地は5g/リットル以上のリン酸塩を含有する。幾つかの態様において、増殖培地は6g/リットル以上のリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は7g/リットル以上のリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は8g/リットル以上のリン酸塩を含有する。特定の態様において、増殖培地は9g/リットル以上のリン酸塩を含有する。幾つかの態様において、増殖培地は10g/リットル以上のリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は11g/リットル以上のリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は12g/リットル以上のリン酸塩を含有する。好ましい態様において、増殖培地は13g/リットル以上のリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は14g/リットル以上のリン酸塩を含有する。
幾つかの態様において、増殖培地は150g/リットル未満のリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は100g/リットル未満のリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は80g/リットル未満のリン酸塩を含有する。様々な態様において、増殖培地は70g/リットル未満のリン酸塩を含有する。特定の態様において、増殖培地は60g/リットル未満のリン酸塩を含有する。幾つかの態様において、増殖培地は50g/リットル未満のリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は45g/リットル未満のリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は40g/リットル未満のリン酸塩を含有する。特定の態様において、増殖培地は35g/リットル未満のリン酸塩を含有する。幾つかの態様において、増殖培地は30g/リットル未満のリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は25g/リットル未満のリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は20g/リットル未満のリン酸塩を含有する。特定の態様において、増殖培地は15g/リットル未満のリン酸塩を含有する。
幾つかの態様において、増殖培地は1〜150g/リットルのリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は2〜100g/リットルのリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は3〜80g/リットルのリン酸塩を含有する。様々な態様において、増殖培地は4〜70g/リットルのリン酸塩を含有する。特定の態様において、増殖培地は5〜60g/リットルのリン酸塩を含有する。幾つかの態様において、増殖培地は6〜50g/リットルのリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は7〜45g/リットルのリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は8〜40g/リットルのリン酸塩を含有する。特定の態様において、増殖培地は9〜35g/リットルのリン酸塩を含有する。幾つかの態様において、増殖培地は10〜30g/リットルのリン酸塩を含有する。他の態様において、増殖培地は11〜25g/リットルのリン酸塩を含有する。更なる態様において、増殖培地は12〜20g/リットルのリン酸塩を含有する。特定の態様において、増殖培地は13〜15g/リットルのリン酸塩を含有する。
増殖培地は、アセトバクター・ロバニエンシス細菌が成長し、増殖し、バイオ燃料を生産することを可能とする、任意の適切な増殖培地であっても良い。増殖培地は、前記細菌が成長及び増殖出来る様々な成分/栄養素を含有し得る。増殖培地は、以下の添加物の1つ以上を含有し得る:カリウム塩、マグネシウム塩、マンガン塩、鉄塩、銅塩、コバルト塩、ナトリウム塩、亜鉛塩、カルシウム塩、モリブデン塩、塩化物、硫化物、モリブデン酸塩、炭酸塩。これらの添加物は、一般に、0.01〜2g/リットルの濃度で増殖培地中に存在する。
好ましくは、増殖培地は、窒素の外部的供給源を含有しない。前記細菌は大気から増殖培地中に溶存する窒素を固定できるため、外部からの窒素の供給を必要としない。
前記細菌は、二酸化炭素を固定し得る。故に、増殖培地は、大気から増殖培地中に溶存する二酸化炭素の他に炭素の外部的供給源を必要としない。しかしながら、幾つかの態様において、前記細菌の培養前又は培養中、増殖培地中に二酸化炭素を通気して、増殖培地中に溶存している二酸化炭素の量を増大し得る。前記細菌は、炭素の唯一の供給源として、二酸化炭素を使用し得る。
幾つかの態様において、炭素の追加的な供給源として、グリセロールが増殖培地中に添加される。好ましくは、これは、前記細菌の成長及び増殖の開始後になされる。
増殖培地のpHは、3.5〜9であり得る。好ましくは、増殖培地のpHは、4〜7である。特定の態様において、増殖培地のpHは、約4.5である。
増殖培地は、好ましくは、栄養素/添加物が水に溶けるように、水性である。
前記細菌は、一般に、0℃〜60℃の温度で培養される。好ましくは、前記細菌は、10℃〜40℃の温度で培養される。幾つかの態様において、前記細菌は、15℃〜30℃の温度で培養される。
前記細菌は、一般に、600nmで測定した光学密度(OD600)が0.75〜1.00に達するまで培養される。
培養の過程で、培養の体積を増大させるために、追加の増殖培地で培養物が希釈され得る。従って、バイオ燃料の抽出を要する場合、培養物の最終的な光学密度が0.75〜1.00となるべきである。
前記細菌は、12〜36時間培養され得る。幾つかの態様において、前記細菌は、18〜30時間培養され得る。
バイオ燃料は、アセトバクター・ロバニエンシス細菌を培養することによって製造される。当該細菌は、バイオ燃料を生産し得る任意の適切なアセトバクター・ロバニエンシス細菌であってもよい。これは、FJ1株(受入番号NCIMB41808)及びFJ1に由来し、又は関連する近縁の株を含む。「由来する」とは、FJ1を改変又は突然変異させて作製した更なる細菌であることを意味する。例えば、FJ1に遺伝子を挿入し、又は遺伝子を除去して作製される。FJ1に由来する細菌は、機能的にFJ1と同等であり、バイオ燃料を生産し得るべきである。更に、当該由来する細菌は、FJ1と同一の条件下で増殖し得るべきである。好ましくは、前記細菌は、受入番号NCIMB41808のFJ1株である。細菌は、16S rDNA解析等、当業者に周知の方法によって、アセトバクター・ロバニエンシス細菌と同定されたものであってもよい。
前記細菌は、増殖しながらバイオ燃料を生産するため、当該細菌の培養が完了すると、増殖培地中にバイオ燃料が存在しているはずである。バイオ燃料は、必要に応じて抽出されてもよい。
「バイオ燃料」は、燃料として使用出来、燃焼させるとエネルギーを放出する、可燃性分子を意味する。本発明の方法によって製造されるバイオ燃料は、揮発性アルコール、エステル及びモノテルペンを含む。
前記方法は、更に、増殖培地からバイオ燃料を分離する工程を含む。これは、第一の分離工程で行われ得る。これは、任意の適切な方法で行われ、当業者にとって多くの方法が自明である。
例えば、バイオ燃料は、蒸留によって分離されてもよく、蒸留は、標準的な蒸留、分別蒸留(fractional distillation)、真空蒸留、添加溶剤(entrainer)を用いた蒸留、溶媒抽出に続く蒸留による回収、及び連続蒸留を含む。他の分離方法として、膜かん流、電気化学分離、又は臨界二酸化炭素の使用を含む。
サイドアームコンデンサーのように、1気圧で蒸留が行われる(真空蒸留等減圧下ではなく)場合、バイオ燃料は、蒸留物の最初の10%中に含有され得る。一般に、この最初の蒸留物は、95℃〜100℃、特に約98℃の温度で回収され得る。典型的には、バイオ燃料は、共沸混合物(azeotrope)の一部として回収される。
バイオ燃料を分離した後、当該バイオ燃料に酸を加えて酸性化され得る。適切な酸として、塩酸及び硫酸を含む。pHは5以下、又は好ましくは4.5以下に下げられ得る。これは、蒸留物A中に形成されている共沸混合物を「破壊」し、バイオ燃料の軽いフラクションを放出させることで、更なる分離工程を補助する。
第二の分離工程は、存在している他の何らかの産物からバイオ燃料を更に分離/精製するために行われ得る。この第二の分離は、任意の適切な方法を使用して実施され得る。例えば、バイオ燃料は、蒸留を用いて分離されてもよく、当該蒸留は、標準的な蒸留、分別蒸留(fractional distillation)、真空蒸留、添加溶剤(entrainer)を用いた蒸留、溶媒抽出に続く蒸留による回収、及び連続蒸留を含む。他の分離方法として、膜かん流、電気化学分離、又は臨界二酸化炭素の使用を含む。
分別カラムのように、1気圧で蒸留が行われる(真空蒸留等減圧下ではなく)場合、バイオ燃料は、70℃〜90℃、典型的には約85℃の温度で蒸留される。これは、通常は最初のフラクションである。
分離後、バイオ燃料は脱水されて、水の一部が除去されてもよい。これは、限定されないが、塩化物塩(カルシウム又はナトリウム)等の薬剤、又は分子篩3A等を用いて行われ得る。
そして、バイオ燃料は、必要に応じ、所望の特定の成分を分離するため、又はバイオ燃料の特性を改変するために、更に処理され得る。例えば前記方法は、任意で、以下:
1)バイオ燃料の特定の成分を分離する工程;
2)バイオ燃料を濾過する工程;
3)バイオ燃料を、バイオエタノール又はガソリン等の他の燃料と混合する工程;
4)バイオ燃料を化学的に改変する工程;及び
5)バイオ燃料の特定のフラクションを蒸留する工程;
の1つ以上を任意で含み得る。
1)バイオ燃料の特定の成分を分離する工程;
2)バイオ燃料を濾過する工程;
3)バイオ燃料を、バイオエタノール又はガソリン等の他の燃料と混合する工程;
4)バイオ燃料を化学的に改変する工程;及び
5)バイオ燃料の特定のフラクションを蒸留する工程;
の1つ以上を任意で含み得る。
特定の態様において、本発明は、バイオ燃料を製造する方法を提供し、当該方法は:
受入番号NCIMB41808のアセトバクター・ロバニエンシス株FJ1を、10〜30g/リットルのリン酸塩を含有する増殖培地中で培養する工程、当該細菌の培養により、バイオ燃料が製造される;及び
増殖培地からバイオ燃料を分離する工程;
を含む。
受入番号NCIMB41808のアセトバクター・ロバニエンシス株FJ1を、10〜30g/リットルのリン酸塩を含有する増殖培地中で培養する工程、当該細菌の培養により、バイオ燃料が製造される;及び
増殖培地からバイオ燃料を分離する工程;
を含む。
この態様において、リン酸塩の濃度は、10〜30g/リットルと記載されている。しかしながら、この具体的な態様において、上記の任意のリン酸塩濃度が用いられ得る。例えば、リン酸塩濃度は、1g/リットル以上、13〜15g/リットル、又はそれらの間のいずれかの態様であってもよい。
前記細菌によって生産される産物は、複数の揮発性アルコール、エステル、及びモノテルペンを含有する。これらの分子は、バイオ燃料としての機能を有する。
前記細菌によって生産される所望の化合物は、アルコール、例えばエタノール、ブタノール、ペンタノール及び4−メチルペンタノール等である。エタノール等のアルコールは、ガソリンの代替物として、又はガソリンとの混合に使用される。ガソリンのエネルギー密度は32MJ/lであり、エタノールのエネルギー密度は21MJ/lである。ペンタノールの異性体は、エネルギー密度が28MJ/Lであり、水に対する親和性がより低いので、エタノールと比較して優位である。
従って、前記方法は、バイオ燃料からアルコールを分離する工程を含み得る。これは、任意の適切な方法、例えば蒸留等によって行われても良く、そのような方法は当業者にとって自明である。
酢酸ブチル等の様々なエステル分子も生産される。酢酸ブチルは、オクタン価向上剤であるガソリン添加物として知られている。この分子も、潜在的な再生可能バイオ燃料添加物である。
従って、前記方法は、バイオ燃料からエステル分子を分離する工程を含み得る。これは、任意の適切な方法、例えば蒸留等によって行われても良く、そのような方法は当業者にとって自明である。
前記細菌によって生産される更なる所望の化合物は、α−テルピネオール、γ−テルピネオール、γ−テルピネン、D−リモネン、及びユーカリプトール等のモノテルペンである。モノテルペンは、ガソリンの代替分子として、また接触水素化を経てジェット燃料やロケット燃料として、優れた性質を示す、C10イソプレノイドである。イソプレノイド及びその水素化産物は、公知の燃料である。
従って、前記方法は、バイオ燃料からモノテルペンを分離する工程を含み得る。これは、任意の適切な方法、例えば蒸留等によって行われても良く、そのような方法は当業者にとって自明である。
前記モノテルペンは、水素化等の更なる処理に供され得る。
本発明は、上記方法によって製造されたバイオ燃料も提供する。
更に、本発明は、前記バイオ燃料又はその成分の、上記のような添加物等としての使用を提供する。
バイオ燃料の生産に関与する酵素は、細菌の細胞外に存在すると考えられている。これらの酵素は、細菌の細胞の存在に拘らず機能する。従って、本発明の他の態様において、バイオ燃料を製造する方法が提供され、当該方法は、リン酸塩を1g/リットル以上含有する増殖培地中で培養したアセトバクター・ロバニエンシス(Acetobacter lovaniensis)細菌の無細胞抽出物を含有する水性媒体を提供する工程を含み、ここで当該水性媒体中でバイオ燃料が製造される。
バイオ燃料の分離等、上記の本発明の第一の側面の方法における工程は、本発明のこの側面に等しく適用される。
前記媒体は、酵素系が媒体中に生産されるのに十分な時間、その中で前記細菌を培養することによって製造され得る。この無細胞抽出物は、培養後に、超遠心分離の反復等により、媒体から細菌細胞を除去することによって調製され得る。
本発明の更なる側面において、1g/リットル以上のリン酸塩を含有する増殖培地中で培養されたアセトバクター・ロバニエンシス細菌の無細胞抽出物を含有する水性媒体が提供される。
詳細な説明
本発明は、例示のみを目的とする下記図面を参照して、詳細に説明され得る。
本発明は、例示のみを目的とする下記図面を参照して、詳細に説明され得る。
概観
高濃度のリン酸塩の存在下、任意で窒素及び炭素の外部的供給源の非存在下、アセトバクター・ロバニエンシスFJ1は、様々な代謝物のセットを生産する。
高濃度のリン酸塩の存在下、任意で窒素及び炭素の外部的供給源の非存在下、アセトバクター・ロバニエンシスFJ1は、様々な代謝物のセットを生産する。
特定の理論に拘泥することを望まないが、高レベルのリン酸塩の存在下で、プロピオン酸ヒドロキシルサイクルを介した二酸化炭素固定に切り替わる、代謝スイッチが存在すると考えられている(Tabita, F.J., PNAS (2009), 106, 21015−21016; Strauss, G. And Fuchs. G., Eur. J. Biochem (1993), 215, 633−643)。加えて、ニトロゲナーゼ酵素型複合体を介した窒素固定は、ヒドロゲナーゼ酵素により利用され、生物の酸化還元系を調整する、水素の生産をもたらす(Tamagnini P., Axelssen R., Lindberg P., Oxelfelt F., Wenschiers R. and Lindblad P., Microbiology and Molecular Biology Reviews (2002), 66, 11−20)。炭素及び窒素の同化は他の生物においても示されているが(Levican G., Ugalde J.A., Ehrenfeld M., Maass A., and Parada P., BMC Genomics (2008), 581, 1186; Dubbs J.M. and Tabita F.R., Fems Microbiol Rev. (2004), 28, 353−356; McKinlay J.B. and Harwood C.S., PNAS (2010), 1073, 1−7)、ニトロゲナーゼ系を介した酸化還元リサイクル機構としての二酸化炭素固定の使用は、非紅色硫黄細菌等の酸素非発生型光栄養細菌においてのみ従来示されており、当該細菌は、Calvin Benson Bashamサイクルを介して、二酸化炭素を還元する。アセトバクター種は、この効果を利用することが出来る。
バイオ燃料を製造するプロセス
アセトバクター・ロバニエンシスFJ1(受入番号NCIMB41808)は、最小塩培地中で増殖し、当該培地において、窒素源は除外され、リン酸塩の濃度は増大されている。この培地の組成を下記表に示す。
表1:アセトバクター・ロバニエンシスFJ1の増殖に用いる最小塩培地の組成
アセトバクター・ロバニエンシスFJ1(受入番号NCIMB41808)は、最小塩培地中で増殖し、当該培地において、窒素源は除外され、リン酸塩の濃度は増大されている。この培地の組成を下記表に示す。
表1:アセトバクター・ロバニエンシスFJ1の増殖に用いる最小塩培地の組成
前記培地を水に溶解し、濾過する。使用する水は、蒸留水や水道水であってもよい。この微生物は、非滅菌条件下で増殖出来、オートクレーブや他の適切な方法による、培地や設備の更なる滅菌を要しない。
前記微生物は、撹拌フラスコや他の適切な容器中の2リットル量の培地中に播種され、A600が0.75〜1.00となるまで増殖させられる。2リットルの培養培地は、新鮮な培地で10リットルに希釈され、再びA600が0.75〜1.00となるまで増殖させられる。この培養培地の体積は、培養物の分割を繰り返すことにより、所望の体積にまで増大させられる。
使用済みの細菌培地は、最長12ヶ月の期間に渡り保管出来る。
使用済みの細菌培地は蒸留されて、図1に示す一般プロセスを使用して、所望の産物が回収される。
標準的な蒸留セットは、フラスコ、マントルヒーターを採用し、分別カラム及びコンデンサーを有する蒸留頭部を有する場合もある。しかしながら、真空蒸留、添加溶剤(entrainer)を用いた蒸留、溶媒抽出に続く蒸留による回収、及び連続蒸留等の、他の蒸留方法も適用され得る。膜かん流、電気化学的分離、又は臨界二酸化炭素の使用による回収等の、代謝物を回収する他の手順が採用されてもよい。
蒸留されたバイオ燃料は、酸性化され得る。これは、バイオ燃料成分の更なる分離を補助し得る。例えば、酸性化は、エステルのカルボン酸及びアルコールへの変換を触媒するのに使用され得る。その後、アルコールは分離され得る(他の成分の存在下、又は非存在下)。例えば、約84℃でいずれのエタノールも蒸留できる。
個々の産物は、質量分析器を使用して同定出来、試料の供給源及び種類に依存して、誘導体化を要し得る。誘導体化が必要な試料において、材料は適切な溶媒中に抽出され、BSTFA(N,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセタミド)及びTMS(トリメチルシリル)で処理される。装置は、典型的には温度80度で注入され、最高300℃に達するまで、1分間に7℃ずつ上昇させられる。カラムは、この温度で5分間維持される。ピークを同定するために、通常のライブラリー検索が使用される。
実施例1:窒素の外部的添加無し、炭素供給源が二酸化炭素のみの、生物の増殖
当該生物は、高レベルのリン酸塩の存在下で典型的には72時間の増殖サイクルを有し、20℃で細胞乾燥重量0.07g/l/hを達成する。
当該生物は、高レベルのリン酸塩の存在下で典型的には72時間の増殖サイクルを有し、20℃で細胞乾燥重量0.07g/l/hを達成する。
実施例2:単純な二段階の蒸留プロセスによるバイオ燃料の製造
バイオ燃料は、単純な二段階の蒸留プロセスを用いて回収出来る。
バイオ燃料は、単純な二段階の蒸留プロセスを用いて回収出来る。
1.使用済みの細菌培地を、分別カラム無しサイドアームコンデンサー付きの単純な蒸留ポット中で蒸留する。バイオ燃料のフラクションとして、最初の10%の蒸留物を回収する。これを「蒸留物A」とする。
2.蒸留物Aのプールされたフラクションを、10リットル反応フラスコ及びパックされた分別カラムを採用する蒸留カラム中で再蒸留する。蒸留に先立ち、蒸留物Aのプールされたフラクションは、適切な鉱酸を用いて酸性化される。蒸留物Bにおいて、エタノール及び他の揮発性フラクションを含む最初の5%は、75℃〜85℃で分離される(フラクション1)。このフラクションがバイオ燃料である。そしてこの産物が更に必要に応じ処理又は分離され、又は独立燃料(stand alone fuel)として使用される。
バイオ燃料に添加物が添加されてもよい。抗酸化剤、含酸素添加剤(oxygenate)、熱安定性改善剤、安定化剤、低温流動性改善剤、燃焼改善剤、抗発泡添加物、抗煙添加物、腐食防止剤、潤滑改善剤、凍結防止剤、インジェクター清浄添加物、発煙抑制剤、抵抗減少添加剤、金属不活性剤、分散剤、界面活性剤、解乳化剤、色素、マーカー、静的散逸剤(static dissipater)、殺生物剤、セタン価向上剤等の添加物が、燃料の種類に応じて要求され得る。
「独立(stand alone)」燃料は、70〜85℃で回収された粗フラクション(フラクション1)を意味し、更に別個の成分に分離せずに使用され得る。当該燃料は、発電機、ヒーター、バーナー、複合熱動力機関(combined heat and power engine)、ガソリン機関等の内燃機関等において使用され得て、使用の前に、許容されるレベルまで水分が減少させられる。
フラクション1は、光、熱及び調理用の燃焼バイオエタノール等の、単純な燃焼材として現在使用されている。この燃料は、限定されないが、分割する場合の産物の安定性を改善するために、酢酸カルシウム等のゲル化剤と混合され得る。この燃料は、複合熱動力機関、発電機、及びガソリン機関等の他の内燃機関等のより繊細な様々な機関に使用するために、上記のような添加剤と組み合わせて使用され得る。
フラクション1は、更に、分別蒸留や減圧下での蒸留により分離して、そのアルコールフラクションが取得される。アルコールフラクションは、ペンタノール及び4−メチルペンタノールを含有する。このフラクションは、燃料としての利用に適した添加物と組み合わせて燃料として使用され、又はガソリンと組み合わせて混合燃料として使用され得る。
フラクション1は、更に、分別蒸留や減圧下での蒸留により分離して、そのエステルフラクションが取得される。エステルフラクションは、酢酸ブチルからなる。酢酸ブチルは、ガソリン等の公知の燃料、脂肪酸メチルエステル等の再生可能燃料、及び水素化イソプレノイドのいずれかと組み合わせてオクタン価向上剤として使用され、又はフラクション1の別個の成分と組み合わせて使用され得る。
フラクション1は、更に、分別蒸留や減圧下での蒸留により分離して、そのイソプレン又はモノテルペンフラクションが取得される。このフラクションは、更に水素化されて、液体ミサイル、ジェット、ガソリン及びディーゼルエンジンに適切な種類の燃料が製造される。水素化は、プラチナ、パラジウム又はRaneyニッケル等の適切な触媒の存在下、水素ガスによって実施される。水素化反応を実施するのに、様々な高温高圧条件が利用される。あるいは、触媒として5−エチル−メチルフラビン過塩素酸塩の存在下でヒドラジンを使用して、モノテルペンフラクションが還元され得る。あるいは、水素化アルミニウムリチウム等の触媒が、還元の実施に採用され得る。モノテルペン成分は、分離後、又は粗フラクションの状態で還元され得る。上記のような添加物が、特定の種類の燃料に適した様々な組み合わせで使用され得る。例えば、ガソリン燃料はオクタン価向上剤が必要であるのに対し、ディーゼル型燃料は、セタン価向上剤が必要である。
Claims (26)
- バイオ燃料の製造方法であって:
リン酸塩を1g/リットル以上含有する増殖培地中でアセトバクター・ロバニエンシス(Acetobacter lovaniensis)細菌を培養する工程、
を含み、当該細菌の培養により、バイオ燃料が製造される、製造方法。 - 前記増殖培地が、リン酸塩を10g/リットル以上含有する、請求項1に記載の製造方法。
- 前記増殖培地が、リン酸塩を13g/リットル以上含有する、請求項1又は2のいずれかに記載の製造方法。
- 前記増殖培地が、リン酸塩を10〜30g/リットル含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記増殖培地が、窒素の外部的供給源を含有しない、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記増殖培地が、炭素の外部的供給源を含有しない、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記増殖培地がグリセロールを含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記増殖培地のpHが4〜7である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記細菌が、15℃〜30℃の温度で培養される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記細菌が、OD600が0.75〜1.00に達するまで培養される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記細菌が、受入番号NCIMB 41808のFJ1株である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の製造方法。
- 更に、増殖培地からバイオ燃料を分離する第一の工程を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の製造方法。
- 更に、分離したバイオ燃料を酸性化する工程を含む、請求項12に記載の製造方法。
- 更に、バイオ燃料を分離する第二の工程を含む、請求項12又は13のいずれかに記載の製造方法。
- 更に、バイオ燃料を脱水する工程を含む、請求項12〜14のいずれか1項に記載の製造方法。
- 更に、バイオ燃料から1つ以上の個別の成分を抽出する工程を含む、請求項12〜15のいずれか1項に記載の製造方法。
- 更に、バイオ燃料又はその1つ以上の個別の成分を、化学的に改変する、又は処理する工程を含む、請求項12〜16のいずれか1項に記載の製造方法。
- 更に、バイオ燃料に、その1つ以上の個別の成分に、又は化学的に改変又は処理されたバイオ燃料又はその1つ以上の個別の成分に、1つ以上の添加物を添加する工程を含む、請求項12〜17のいずれか1項に記載の製造方法。
- 更に、バイオ燃料から、アルコール、エステル又はモノテルペンを抽出する工程を含む、請求項12〜18のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法であって、バイオ燃料を製造するための方法であって:
受入番号NCIMB 41898のアセトバクター・ロバニエンシス(Acetobacter lovaniensis)細菌FJ1株を、2〜100g/リットルのリン酸塩を含有する増殖培地中で培養する工程、ここで当該細菌の培養により、バイオ燃料が製造される;
当該増殖培地からバイオ燃料を分離する工程;
を含む、製造方法。 - 1つ以上の以下の工程:
1)バイオ燃料の特定の成分を分離する工程;
2)バイオ燃料を濾過する工程;
3)バイオ燃料を、バイオエタノール又はガソリン等の他の燃料と混合する工程;
4)バイオ燃料を化学的に改変する工程;
5)バイオ燃料の特定のフラクションを蒸留する工程;及び
6)バイオ燃料を脱水する工程;
を含む、請求項1〜20のいずれか1項に記載の製造方法。 - バイオ燃料を製造する方法であって:
リン酸塩を1g/リットル以上含有する増殖培地中で培養したアセトバクター・ロバニエンシス(Acetobacter lovaniensis)細菌の無細胞抽出物を含有する水性媒体を提供する工程、ここで当該水性媒体中でバイオ燃料が製造される;及び
任意で当該水性媒体からバイオ燃料を分離する工程;
を含む、製造方法。 - リン酸塩を1g/リットル以上含有する増殖培地中で培養したアセトバクター・ロバニエンシス(Acetobacter lovaniensis)細菌の無細胞抽出物を含有する水性媒体。
- 請求項1〜22のいずれか1項に記載の方法によって製造されたバイオ燃料。
- 請求項24のバイオ燃料又はその成分の使用。
- 添加物としての、請求項24のバイオ燃料又はその成分の使用。
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