JP2023126758A - ガス流から構成成分を濾過するための統合プロセス - Google Patents

ガス流から構成成分を濾過するための統合プロセス Download PDF

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Abstract

【課題】発酵プロセスに有害であり得る１つ以上の構成成分を含むガス源から、前記構成成分を除去するプロセスを提供する。【解決手段】入力ガス流から、酸素、アセチレン、シアン化水素を除去するためのプロセスであって、前記入力ガス流を触媒と接触させることにより、前記酸素を１００ｐｐｍ未満に低減させ、前記アセチレンを１ｐｐｍ未満に低減させ、前記シアン化水素を１ｐｐｍ未満に低減させることを含み、前記触媒は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ランタナ、炭素、シリカ－アルミナ、またはゼオライトに担持された銅を含む、プロセスとする。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年２月１２日および２０１８年４月１２日にそれぞれ出願された米
国仮出願第６２／６２９，１６０号および同第６２／６５６，８１３号の利益を主張し、
その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、ガス流から構成成分を除去するためのシステムおよびプロセスに関する。特
に、本発明は、下流プロセスにおける後続の除去モジュールおよび／またはガス発酵微生
物に有害であり得るガス流からの構成成分の除去に関する。
気候変動を制限するために、世界的な化石燃料の消費に伴う排出量を大幅に削減するこ
とが差し迫って必要である。しかしながら、炭素ベースの材料、化学物質、および輸送用
燃料は主に化石資源から作られ、現在、それらを適切に置換するために利用できる代替資
源はない。
二酸化炭素（ＣＯ２）と一酸化炭素（ＣＯ）を固定するガス発酵微生物は、ガス状炭素
を有用な燃料と化学物質に変換できるため、この依存性の影響を緩和できる。
ガス発酵微生物は、あらゆる種類のガス化有機物（すなわち、都市固形廃棄物、産業廃
棄物、バイオマス、および農業廃棄物の残留物）または産業オフガス（すなわち、製鋼所
やその他の処理プラントからの）を含む幅広い原料を利用できる。
これらのガス流を生産する多種多様な産業では、プロセス変量およびプロセス原料中の
微量元素により、必ず不純物が混入する。これらの不純物は、下流のガス発酵微生物の変
換性能に影響を与える可能性がある。たとえば、シアン化水素（ＨＣＮ）、アンモニア（
ＮＨ３）、酸化窒素（ＮＯｘ）などのモノ窒素種（ｍｏｎｏ ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ
ｓｐｅｃｉｅｓ）、およびアセチレン（Ｃ２Ｈ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、エタン（Ｃ
２Ｈ６）、ＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）、および酸素（
Ｏ２）などの他の既知の酵素阻害ガスが存在する可能性がある。硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫
化カルボニル（ＣＯＳ）、二硫化炭素（ＣＳ２）などのガス中の硫黄化合物は、順次触媒
ベースのスクラビングシステムに悪影響を与える可能性がある。
上記の化合物の多くには、市販の除去システムが存在する。ただし、これらのシステム
は微生物ガス発酵には使用されていない。微生物ガス発酵は、下流プロセスとして、従来
の触媒変換技術の比較的新しい代替手段であり、比較的特定の不純物制限が必要である。
阻害されないガス発酵を確実に成功させるには、これらのガスの浄化を完了する必要があ
る。
ガス発酵のための浄化ガスには、（１）微生物発酵に所望の反応化合物の過剰消費、（
２）微生物阻害剤として作用する他の望ましくない化合物を形成する反応、および（３）
阻害されないガス発酵を確実に成功させるために供給流中の阻害化合物の十分に低いレベ
ルへの削減を含む、３つの主要な問題がある。
したがって、前述の問題を回避しながらも、産業的または他のプロセスからのガス流を
戦略的に浄化して、下流の発酵プロセスに適したガスを提供する発明が依然として必要と
されている。
本発明は、ＣＯ、ＣＯ２、もしくはＨ２、またはそれらの組み合わせを含む入力ガス流
から発酵性ガス流を生成するためのプロセスを提供し、このプロセスは、入力ガス流を、
このガス流の少なくとも１つの構成成分を除去および／または変換して加水分解後ガス流
を提供する、加水分解モジュールに送ることと、加水分解後ガス流を、このガス流の少な
くとも１つのさらなる構成成分を除去および／または変換して酸性ガス枯渇流を生成する
、酸性ガス除去モジュールに送ることと、酸性ガス枯渇流を、少なくとも１つのさらなる
構成成分を除去および／または変換して発酵性ガス流を生成する、脱酸素モジュールに送
ることと、を含む。これらの除去プロセスの順序は、発酵に適したガス流の生成を成功さ
せるために重要である。
少なくとも１つの実施形態では、除去される少なくとも１つの構成成分は、微生物阻害
剤および／または触媒阻害剤である。
特定の実施形態では、加水分解モジュールによって除去および／または変換される構成
成分のうちの少なくとも１つ以上が、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および／またはシアン化
水素（ＨＣＮ）である。
酸性ガス除去モジュールによって除去および／または変換される構成成分は、二酸化炭
素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、およびシアン化水素（ＨＣＮ）からなる群から選択
されてもよい。
特定の実施形態では、脱酸素モジュールによって除去および／または変換される構成成
分のうちの少なくとも１つ以上は、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）
である。
場合によっては、加水分解モジュールはバイパスされ、入力ガス流は酸性ガス除去モジ
ュールに送出される。
プロセスは、接触水素化モジュールをさらに含み得る。接触水素化モジュールを利用す
る実施形態では、脱酸素モジュールに送る前に、酸性ガス枯渇流を接触水素化モジュール
に送って、脱酸素モジュールに送る前に酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分を
除去および／または変換する。接触水素化モジュールによって除去および／または変換さ
れる少なくとも１つの構成成分は、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）である。
プロセスは、微粒子除去モジュール、塩化物除去モジュール、タール除去モジュール、
シアン化水素除去モジュール、追加の酸性ガス除去モジュール、温度モジュール、および
圧力モジュールを含む群から選択される少なくとも１つの追加モジュールを含み得る。
特定の場合では、追加の酸性ガス除去モジュールは、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）モジ
ュールである。
特定の実施形態では、プロセスは、ガス流中に存在する構成成分のレベルを測定するた
めの監視デバイスを含む。１つ以上の監視デバイスは、１つ以上のモジュールの前および
／または後に配置することができる。場合によっては、プロセスは、ガス流中の１つ以上
の構成成分のレベルと相関して１つ以上のモジュールをバイパスすることができる場合が
ある。
プロセスは、脱酸素後ガス流を受け取ることができるシアン化水素除去モジュールを含
むことができる。シアン化水素除去モジュールは、ガス流をバイオリアクターに送る前に
、ガス流からシアン化水素の少なくとも一部を除去することができる。
好ましくは、ガス流が発酵可能であるように、バイオリアクターに送る前に、構成成分
レベルを所定のレベルに下げる。特定の実施形態では、所定のレベルの構成成分は、百万
分の１００（１００ｐｐｍ）以下の酸素（Ｏ２）、百万分の１（１ｐｐｍ）以下のシアン
化水素（ＨＣＮ）、および百万分の１（１ｐｐｍ）以下のアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を含む
。場合によっては、所定のレベルの構成成分は、十億分の１００（１００ｐｐｂ）以下の
シアン化水素（ＨＣＮ）を含む。
バイオリアクターは、発酵ブロスおよび１種以上の微生物を含む培養物を含み得る。特
定の実施形態では、１種以上の微生物は、カルボキシド栄養性細菌（ｃａｒｂｏｘｙｄｏ
ｔｒｏｐｈｉｃ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ）である。
プロセスは、処理済みガス流をバイオリアクターに送る代わりに、またはその前に、処
理済みガス流を炭素捕捉手段に送ることができ得る。
特定の実施形態では、プロセスは、１つ以上の供給源からガス流を受け取ることができ
る。ガス流の少なくとも一部は、産業発生源に由来し得る。さらに、ガス流の少なくとも
一部は合成ガスであり得る。さらに、ガス流の少なくとも一部は発生炉ガスであり得る。
特定の実施形態では、本発明は、発酵性ガス流を生成するためのプロセスを提供し、こ
のプロセスは、ガス処理プロセスにおいて、ＣＯ、ＣＯ２、またはＨ２を含むガス流を処
理して、このガス流から１つ以上の望ましくない構成成分を除去することを含み、ガス流
を処理するステップは、ガス流を、このガス流の少なくとも１つの構成成分を変換して加
水分解後流を提供する加水分解モジュールに送るステップと、加水分解後流を、この流の
少なくとも１つのさらなる構成成分を除去して酸性ガス枯渇流を提供する酸性ガス除去モ
ジュールに送るステップと、酸性ガス枯渇流を、少なくとも１つのさらなる構成成分を変
換して発酵性ガス流を提供する脱酸素モジュールに送るステップと、を含む。
好ましくは、発酵性ガス流は、処理プロセスを通過する前の入力ガス流と比較して、枯
渇レベルの酸素（Ｏ２）、シアン化水素（ＨＣＮ）、およびアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を含
む。
一実施形態では、発酵性ガス状基質は、百万分の１００（１００ｐｐｍ）未満の酸素（
Ｏ２）を含む。
一実施形態では、発酵性ガス状基質は、百万分の１（１ｐｐｍ）未満のシアン化水素（
ＨＣＮ）を含む。好ましくは、発酵性ガス状基質は、十億分の１００（１００ｐｐｂ）未
満のシアン化水素（ＨＣＮ）を含む。
一実施形態では、発酵ガス状基質は、百万分の１（１ｐｐｍの）未満のアセチレン（Ｃ
２Ｈ２）を含む。
様々な実施形態では、プロセスは、１つ以上の特殊触媒を利用して、入力ガス流から発
酵性ガス流を生成する。好ましくは、特殊触媒を使用して、酸素を１００ｐｐｍ未満に、
アセチレンを１ｐｐｍ未満に、そしてシアン化水素を１ｐｐｍ未満に低減させる。場合に
よっては、特殊触媒は、シリカ、アルミナ、チタニア、セリア、ランタナ、シリカ－アル
ミナ、炭素、または当業者に知られている他の多くの材料などの高表面積触媒上の還元銅
金属を含む。場合によっては、使用される特殊触媒は、アルミナに担持された銅（Ｉ）で
ある。場合によっては、特殊触媒は、硫黄に耐性があるように、アルミナに担持された硫
化銅（Ｉ）を含む。場合によっては、特殊触媒は、アルミナに担持された銅（ＩＩ）を含
む。場合によっては、特殊触媒は、硫黄に耐性があるように、アルミナに担持された硫化
銅（ＩＩ）を含む。好ましくは、特殊触媒は、高硫黄含有量の入力ガス流を処理する場合
、アルミナに担持された硫化銅を含む。
様々な実施形態では、プロセスは、様々なレベルで様々な構成成分を含む入力流を受け
取る。場合によっては、入力ガス流は、最大７０００ｐｐｍの酸素、最大７００ｐｐｍの
アセチレン、および最大６０ｐｐｍのシアン化水素を含み、これは製鋼所から受け取った
ガスに代表され得る。場合によっては、入力流は最大１０，０００ｐｐｍの酸素、最大１
５００ｐｐｍのアセチレン、最大５００ｐｐｍのシアン化水素を含み、これはガス化プロ
セス（バイオマスまたは都市固形廃棄物）または処理済みコークス炉ガスからのガス流に
代表され得る。好ましくは、プロセスは、入力ガス流中１０パーセント未満の一酸化炭素
を消費する。このプロセスは、場合によっては、圧力下で行われ得る。例えば、プロセス
は、少なくとも１３８ｋＰａｇの圧力で実行されてもよい。
発酵性ガス流の少なくとも一部は、Ｃ１固定微生物の培養物を含むバイオリアクターに
提供されてもよい。好ましくは、Ｃ１固定微生物はカルボキシド栄養性細菌である。カル
ボキシド栄養性細菌は、ムーレラ（Ｍｏｏｒｅｌｌａ）、クロストリジウム（Ｃｌｏｓｔ
ｒｉｄｉｕｍ）、ルミノコッカス（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）、アセトバクテリウム（
Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ユーバクテリウム（Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブチ
リバクテリウム（Ｂｕｔｙｒｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、オキソバクター（Ｏｘｏｂａｃｔ
ｅｒ）、メタノサルシナ（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）、およびデスルホトクマクル
ム（Ｄｅｓｕｌｆｏｔｏｍａｃｕｌｕｍ）を含む群から選択され得る。
好ましくは、カルボキシド栄養性細菌は、クロストリジウムオートエタノゲヌム（Ｃｌ
ｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ）である。
場合によっては、産業発生源は、鉄鋼製造などの鉄金属製品製造、非鉄金属製品製造、
石油精製、石炭ガス化、電力生産、カーボンブラック生産、アンモニア生産、メタノール
生産、およびコークス製造からなる群から選択される。
場合によっては、合成ガス源は、石炭または精製残渣のガス化、バイオマスまたはリグ
ノセルロース材料のガス化、天然ガスの改質、および都市固形廃棄物または産業固形廃棄
物のガス化からなる群から選択される。
加水分解モジュール、酸性ガス除去モジュール、脱酸素モジュールの統合を示すプロセス統合スキームを示す。 本発明の一態様による、加水分解モジュールのバイパスを示しているプロセス統合スキームを示す。 本発明の一態様による、接触水素化モジュールおよびバイパス機能をさらに含むプロセス統合スキームを示す。 本発明の一態様による、１つ以上の追加モジュールおよびバイパス機能をさらに含むプロセス統合スキームを示す。
発明者らは、一連の除去モジュールを統合することにより、下流の除去モジュールおよ
び／または下流の発酵プロセスを阻害するガスから特定の構成成分を除去できることを確
認した。具体的には、本発明者らは、発酵に適したガス流の生成の成功を実現するために
除去モジュールを配置する重要な順序を特定した。さらに、発明者らは、これらのモジュ
ールが、有意な量の所望の化合物を消費することなく、または望ましくない化合物を生成
することなく、阻害構成成分を除去するのに効果的であることを見出した。
定義
別段の定めがない限り、本明細書全体で使用される以下の用語は、以下のように定義さ
れる。
「ガス化」などの用語は、有機または化石燃料ベースの炭素質材料を一酸化炭素（ＣＯ
）、水素（Ｈ２）、および二酸化炭素（ＣＯ２）に変換するプロセスとして解釈されるべ
きである。
「合成ガス」という用語は、化学物質の合成生成で通常使用されるガス流を意味すると
解釈されるべきである。
「発生炉ガス」という用語は、熱および／または電力を生成するためのエネルギー源と
して通常使用されるガス流を意味すると解釈されるべきである。
「効率を高める」、「効率が高まる」などの用語は、発酵プロセスに関して使用される
場合、発酵を触媒する微生物の増殖速度、上昇した生成物濃度における増殖および／また
は生成物生成速度、消費される基質の体積当たりに生成される所望の生成物の体積、所望
の生成物の生成速度または生成レベル、ならびに発酵の他の副生成物と比較して生成され
る所望の生成物の相対的割合のうちの１つ以上を増加させることを含むがこれらに限定さ
れない。
「一酸化炭素を含むガス状基質」、「一酸化炭素を含むガス流」などは、本明細書で使
用される場合、一酸化炭素を含む任意のガスを含む。ガス流は、典型的には、かなりの割
合のＣＯ、好ましくは少なくとも約５体積％～約１００体積％のＣＯを含有する。
基質が任意の水素を含有する必要はないが、Ｈ２の存在は本発明の方法による生成物お
よび／または副生成物の形成に有害であってはならない。特定の実施形態では、水素の存
在はアルコール生成の全体的効率の改善をもたらす。例えば、特定の実施形態では、ガス
流は、約２：１または１：１または１：２のＨ２：ＣＯ比を含み得る。一実施形態では、
ガス流は、約３０体積％以下のＨ２、２０体積％以下のＨ２、約１５体積％以下のＨ２、
または約１０体積％以下のＨ２を含む。他の実施形態では、ガス流は、低濃度のＨ２を含
み、例えば５％未満、もしくは４％未満、もしくは３％未満、もしくは２％未満、もしく
は１％未満を含むか、または実質的に水素を含まない。ガス流はまた、例えば、約１体積
％～約８０体積％のＣＯ２、または１体積％～約３０体積％のＣＯ２など、ある程度のＣ
Ｏ２を含有し得る。一実施形態では、ガス流は約２０体積％以下のＣＯ２を含む。特定の
実施形態では、ガス流は、約１５体積％以下のＣＯ２、約１０体積％以下のＣＯ２、約５
体積％以下のＣＯ２を含むか、または実質的にＣＯ２を含まない。
「ガス流」とは、例えば、ある１つのモジュールから別の１つのモジュールへ、ある１
つのモジュールからバイオリアクターへ、および／またはある１つのモジュールから炭素
捕捉手段へと送ることができる任意の基質の流れを指す。
本明細書で使用される場合、「反応物質」は、化学反応中の変化に関与し、化学反応中
に変化する物質を指す。特定の実施形態では、反応物質としては、ＣＯおよび／またはＨ
２が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される「微生物阻害剤」は、微生物を含む特定の化学反応または他のプ
ロセスを減速または防止する１つ以上の構成成分を指す。特定の実施形態では、微生物阻
害剤には、酸素（Ｏ２）、シアン化水素（ＨＣＮ）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、およびＢ
ＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）が含まれるが、これらに限定
されない。
本明細書で使用される場合、「触媒阻害剤」、「吸着剤阻害剤」などは、所望の化学反
応の速度を低下させるか、または所望の化学反応を防止する１つ以上の物質を指す。特定
の実施形態では、触媒阻害剤および／または吸着阻害剤には、硫化水素（Ｈ２Ｓ）および
硫化カルボニル（ＣＯＳ）が含まれ得るが、これらに限定されない。
「除去モジュール」、「洗浄モジュール」、「処理モジュール」などは、微生物阻害剤
および／または触媒阻害剤をガス流から変換および／または除去することができる技術を
含む。
本明細書で使用される場合、「構成成分」、「汚染物質」などの用語は、ガス流に見ら
れ得る反応物質、微生物阻害剤および／または触媒阻害剤を指す。
「処理済みガス」という用語は、少なくとも１つの除去モジュールを通過し、かつ１つ
以上の構成成分が除去および／または変換されたガス流を指す。
本明細書で使用される「所定のレベル」、「所定のレベルの構成成分」などの用語は、
ガス流中で許容可能であると見なされる１つ以上の構成成分の量を指す。本明細書で述べ
られている所定のレベルは、微生物耐性実験を行うことによって特定された。
本明細書で使用される「発酵性ガス状基質」、「発酵性ガス流」などの用語は、所定の
レベルの構成成分を含み、Ｃ１固定微生物による炭素源として使用することができるガス
流を指す。
本明細書で使用される場合、「炭素捕捉」という用語は、ＣＯ２および／もしくはＣＯ
を含む流れからのＣＯ２および／もしくはＣＯを含む炭素化合物の隔離、ならびに
ＣＯ２および／もしくはＣＯを生成物に変換すること、または
ＣＯ２および／もしくはＣＯを長期貯蔵に好適な物質に変換すること、または
ＣＯ２および／もしくはＣＯを長期貯蔵に好適な物質中に閉じ込めること、または
これらのプロセスの組み合わせのいずれかを指す。
「バイオリアクター」という用語は、連続撹拌槽反応器（ＣＳＴＲ）、固定化細胞反応
器（ＩＣＲ）、トリクルベッド反応器（ＴＢＲ）、気泡塔、ガスリフト発酵槽、静的ミキ
サ、循環ループ反応器、中空糸膜バイオリアクター（ＨＦＭ ＢＲ）などの膜反応器、ま
たはガス－液体接触に適した他の容器もしくは他のデバイスを含む、１つ以上の容器およ
び／もしくは塔、または配管配置からなる発酵デバイスを含む。反応器は、好ましくは、
ＣＯもしくはＣＯ２もしくはＨ２またはそれらの混合物を含む発酵性ガス流を受け取るよ
うに適合されている。反応器は、並列または直列のいずれかで、複数の反応器（段）を備
えることができる。例えば、反応器は、細菌が培養される第１の増殖反応器と、増殖反応
器からの発酵ブロスが供給され、発酵生成物の大部分が生成され得る第２の発酵反応器と
を備えることができる。
「栄養培地（Ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｍｅｄｉａ）」または「栄養培地（Ｎｕｔｒｉｅｎｔ
ｍｅｄｉｕｍ）」は、細菌増殖培地を説明するために使用される。一般に、この用語は
、培養微生物の増殖に適した栄養素および他の成分を含有する培地を指す。「栄養素」と
いう用語は、微生物の代謝経路において利用され得る任意の物質を含む。例示的な栄養素
には、カリウム、ビタミンＢ、微量金属、およびアミノ酸が含まれる。
「発酵ブロス」または「ブロス」という用語は、栄養培地および培養物または１つ以上
の微生物を含む成分の混合物を包含することを意図している。微生物という用語と細菌と
いう用語は、本明細書を通して互換的に使用されることに留意されたい。
本明細書で使用される「酸」という用語は、本明細書に記載の発酵ブロスに存在する遊
離酢酸とアセテートの混合物など、カルボン酸と関連するカルボン酸アニオンの両方を含
む。発酵ブロス中の分子酸対カルボン酸の比率は、システムのｐＨに依存する。さらに、
「アセテート」という用語は、酢酸塩単独、および本明細書に記載の発酵ブロス中に存在
する酢酸塩と遊離酢酸の混合物などの分子または遊離酢酸と酢酸塩の混合物の両方を含む
。
本明細書で使用される「酸性ガス」という用語は、ガスを酸性にする量の構成成分の混
合物を含有するガスの分類である。酸性ガスは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）および／または二酸
化炭素（ＣＯ２）を大量に含んでいる可能性がある。さらに、酸性ガスは、硫化カルボニ
ル（ＣＯＳ）、塩化水素（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）、および／またはシアン化水素
（ＨＣＮ）の比率を含有し得る。
「所望の組成」という用語は、例えばガス流などの物質中の成分の所望のレベルおよび
種類を指すために使用される。より具体的には、特定の成分（すなわち、ＣＯおよび／ま
たはＣＯ２）を含有する、および／または特定のレベルで特定の成分を含有する、および
／または特定の成分（すなわち、微生物に有害な汚染物質）を含まない、および／または
特定のレベルで特定の成分を含まない場合に、ガスは「所望の組成」を有するものとみな
される。ガス流が所望の組成を有しているかどうかを決定する際に、複数の成分が考慮さ
れ得る。好ましくは、バイオリアクターに送られるガス流は発酵可能であり、それは所望
の組成を有する。
文脈上別段の要求がない限り、本明細書で使用される場合、「発酵」、「発酵プロセス
」、または「発酵反応」などの句は、ガス状基質の増殖期および生成物生合成期の両方を
包含することを意図している。
「微生物」は、顕微鏡生物、特に細菌、古細菌、ウイルス、または真菌である。本発明
の微生物は、典型的には細菌である。本明細書で使用される場合、「微生物」の引用は、
「細菌」を網羅するものと解釈されるべきである。
「親微生物」は、本発明の微生物を生成するために使用される微生物である。親微生物
は、天然に存在する微生物（即ち、野生型微生物）または以前に修飾されたことのある微
生物（即ち、変異体または組換え微生物）であり得る。本発明の微生物は、親微生物にお
いて発現または過剰発現されていなかった１つ以上の酵素を発現または過剰発現させるよ
うに修飾され得る。同様に、本発明の微生物は、親微生物が含有しなかった１つ以上の遺
伝子を含有するように修飾され得る。本発明の微生物は、また、親微生物において発現さ
れた１つ以上の酵素を発現しないまたはより少ない量を発現させるように修飾され得る。
一実施形態では、親微生物は、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕ
ｍ、クロストリジウムユングダーリー（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｌｊｕｎｇｄａｈｌｉ
ｉ）、またはクロストリジウムラグスダレイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｒａｇｓｄａｌ
ｅｉ）である。好ましい実施形態では、親微生物は、ブダペスト条約の条項下でドイツ連
邦共和国、Ｄ－３８１２４ Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｉｅｇ、Ｉｎｈｏｆｆｅｎｓｔｒａβ
７Ｂに位置するＤｅｕｔｓｃｈｅ Ｓａｍｍｌｕｎｇ ｖｏｎ Ｍｉｋｒｏｏｒｇａｎ
ｉｓｍｅｎ ｕｎｄ Ｚｅｌｌｋｕｌｔｕｒｅｎ ＧｍｂＨ（ＤＳＭＺ）に２０１０年６
月７日に寄託され、受託番号ＤＳＭ２３６９３を付与された、２０１０年６月７日に寄託
されたＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ ＬＺ１５６１である
。この株については、国際特許出願第ＰＣＴ／ＮＺ２０１１／０００１４４号に記載され
ており、ＷＯ２０１２／０１５３１７として公開されている。
「～に由来する」という用語は、新しい核酸、タンパク質、または微生物を生成するよ
うに、核酸、タンパク質、または微生物が異なる（例えば、親または野生型）核酸、タン
パク質、または微生物から修飾または適合されることを示す。そのような修飾または適合
は、典型的には、核酸または遺伝子の挿入、欠失、変異、または置換を含む。一般に、本
発明の微生物は、親微生物に由来する。一実施形態では、本発明の親微生物は、クロスト
リジウムオートエタノゲヌム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕ
ｍ）、クロストリジウムユングダーリー（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｌｊｕｎｇｄａｈｌ
ｉｉ）、またはクロストリジウムラグスダレイ（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｒａｇｓｄａ
ｌｅｉ）に由来する。好ましい実施形態では、本発明の微生物は、ＤＳＭＺ受託番号ＤＳ
Ｍ２３６９３の下で寄託される、クロストリジウムオートエタノゲヌム（Ｃｌｏｓｔｒｉ
ｄｉｕｍ ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ） ＬＺ１５６１に由来する。
「Ｗｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ」は、すなわち、Ｒａｇｓｄａｌｅ，Ｂｉｏｃｈｉｍ
Ｂｉｏｐｈｙｓ Ａｃｔａ，１７８４：１８７３－１８９８，２００８に記載されてい
るような炭素固定のＷｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を指す。「Ｗｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇ
ｄａｈｌ微生物」は、予想通り、Ｗｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を含む微生物を指す
。一般に、本発明の微生物は天然のＷｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を含有する。本明
細書では、Ｗｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路は天然の未修飾のＷｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇｄ
ａｈｌ経路であり得るか、またはＣＯ、ＣＯ２、および／またはＨ２をアセチル－ＣｏＡ
に変換するように依然として機能する限り、ある程度の遺伝的修飾（すなわち、過剰発現
、異種発現、ノックアウトなど）を有するＷｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路であり得る
。
「Ｃ１」は、１炭素分子、例えば、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、またはＣＨ３ＯＨを指す。
「Ｃ１酸素化物」は、少なくとも１つの酸素原子も含む１炭素分子、例えば、ＣＯ、ＣＯ
２、またはＣＨ３ＯＨを指す。「Ｃ１炭素源」は、本発明の微生物のための部分的または
唯一の炭素源として機能する１炭素分子を指す。例えば、Ｃ１炭素源は、ＣＯ、ＣＯ２、
ＣＨ４、ＣＨ３ＯＨ、またはＣＨ２Ｏ２のうちの１つ以上を含み得る。好ましくは、Ｃ１
炭素源は、ＣＯおよびＣＯ２のうちの１つまたは両方を含む。「Ｃ１固定微生物」は、Ｃ
１炭素源から１つ以上の生成物を生成する能力を有する微生物である。典型的には、本発
明の微生物はＣ１固定細菌である。
「嫌気性細菌」は、増殖のために酸素を必要としない微生物である。嫌気性細菌は、酸
素が特定の閾値を超えて存在する場合、負の反応を起こし得るか、もしくは死滅し得る。
しかしながら、いくつかの嫌気性細菌は低レベルの酸素（すなわち、０．０００００１～
５％の酸素）を許容することができる。典型的には、本発明の微生物は嫌気性細菌である
。
「アセトゲン」は、エネルギー節約のため、ならびにアセテートなどのアセチル－Ｃｏ
Ａおよびアセチル－ＣｏＡ由来生成物の合成のために、それらの主要機構として、Ｗｏｏ
ｄ－Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を使用する、偏性嫌気性細菌である（Ｒａｇｓｄａｌｅ，Ｂ
ｉｏｃｈｉｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ａｃｔａ，１７８４： １８７３－１８９８，２００８
）。特に、アセトゲンは、Ｗｏｏｄ－Ｌｊｕｎｇｄａｈｌ経路を、（１）ＣＯ２からのア
セチル－ＣｏＡの還元合成のための機構、（２）最終電子を受容する、エネルギー節約プ
ロセス、（３）細胞炭素の合成におけるＣＯ２の固定（同化）のための機構として使用す
る（Ｄｒａｋｅ，Ａｃｅｔｏｇｅｎｉｃ Ｐｒｏｋａｒｙｏｔｅｓ，Ｉｎ：Ｔｈｅ Ｐｒ
ｏｋａｒｙｏｔｅｓ，３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐ．３５４，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ，
２００６）。天然に存在する全てのアセトゲンは、Ｃ１固定、嫌気性、独立栄養性、およ
び非メタン資化性である。典型的には、本発明の微生物はアセトゲンである。
「エタノロゲン」は、エタノールを生成する、または生成することが可能である微生物
である。典型的には、本発明の微生物はエタノロゲン（ｅｔｈａｎｏｌｏｇｅｎ）である
。
「独立栄養生物」は、有機炭素がなくても増殖することが可能な微生物である。代わり
に、独立栄養生物は、ＣＯおよび／またはＣＯ２などの無機炭素源を使用する。典型的に
は、本発明の微生物は独立栄養生物である。
「カルボキシド栄養生物」は、炭素およびエネルギーの唯一の供給源としてＣＯを利用
することが可能な微生物である。典型的には、本発明の微生物はカルボキシド栄養生物で
ある。
「メタン資化性菌」は、炭素とエネルギーの唯一の供給源としてメタンを利用すること
が可能な微生物である。特定の実施形態では、本発明の微生物は、メタン資化性菌である
か、またはメタン資化性菌に由来する。他の実施形態では、本発明の微生物はメタン資化
性菌ではないか、メタン資化性菌に由来しない。
「基質」は、本発明の微生物のための炭素および／またはエネルギー源を指す。典型的
には、基質は、ガス状であり、Ｃ１炭素源、例えば、ＣＯ、ＣＯ２、および／またはＣＨ
４を含む。好ましくは、基質は、ＣＯまたはＣＯ＋ＣＯ２のＣ１炭素源を含む。基質は、
Ｈ２、Ｎ２、または電子などの他の非炭素構成要素をさらに含み得る。
「共基質」という用語は、必ずしも生成物合成のための一次エネルギーおよび材料供給
源ではないが、一次基質などの別の基質に添加された場合に生成物合成に利用され得る物
質を指す。
基質および／またはＣ１炭素源は、自動車の排出ガスまたはバイオマスガス化からなど
、産業的プロセスの副生成物として得られるか、または何らかの他の供給源からの廃ガス
であってもよい。特定の実施形態では、産業プロセスは、鉄鋼製造などの鉄金属生成物製
造、非鉄金属生成物製造、石油精製、石炭ガス化、電力生成、カーボンブラック生成、ア
ンモニア生成、メタノール生成、およびコークス製造からなる群から選択される。これら
の実施形態では、基質および／またはＣ１炭素源は、任意の簡便な方法を使用して、それ
が大気中に放出される前に産業プロセスから捕捉されてもよい。
基質および／またはＣ１炭素源は、例えば、炭水化物発酵、ガス発酵からのガス放出、
セメント製造、パルプおよび製紙、製鋼、石油精製および関連プロセス、石油化学製造、
コークス製造、嫌気性または好気性消化、熱および／または発電で通常使用される発生炉
ガス、合成ガス（バイオマス、廃液流、固形廃棄流、都市流、天然ガス、石炭および石油
を含む化石資源を含むがこれらに限定されない供給源に由来する）、天然ガスの抽出、石
油の抽出、アルミニウム、銅および／または合金鉄の生成および／または精製のための冶
金プロセス、地質学的貯留池、ならびに触媒プロセス（水蒸気メタン改質、水蒸気ナフサ
改質、石油コークスガス化、触媒再生－流動触媒分解、触媒再生－ナフサ改質、および乾
式メタン改質を含むがこれらに限定されない水蒸気源に由来する）からのガス放出を含む
、産業的プロセスからの多くの供給源に由来し得る。場合によっては、基質および／また
はＣ１炭素源は、２つ以上の供給源の組み合わせに由来し得る。
基質の組成は、反応の効率および／または費用に著しい影響を及ぼし得る。例えば、酸
素（Ｏ２）の存在は、嫌気性発酵過程の効率を低減し得る。基質の組成に応じて、基質を
処理し、スクラブし、または濾過して、毒素、望ましくない成分、微生物阻害剤、または
ダスト粒子などの任意の望ましくない不純物を除去すること、および／または所望の成分
の濃度を増加させることが望ましくあり得る。
特定の実施形態では、発酵は、糖、デンプン、リグニン、セルロース、またはヘミセル
ロースなどの炭水化物基質の不在下で実施される。
本発明の微生物は、１つ以上の生成物を生成するようにガス流とともに培養され得る。
例えば、本発明の微生物は、エタノール（ＷＯ２００７／１１７１５７）、アセテート（
ＷＯ２００７／１１７１５７）、ブタノール（ＷＯ２００８／１１５０８０およびＷＯ２
０１２／０５３９０５）、ブチレート（ＷＯ２００８／１１５０８０）、２，３－ブタン
ジオール（ＷＯ２００９／１５１３４２およびＷＯ２０１６／０９４３３４）、ラクテー
ト（ＷＯ２０１１／１１２１０３）、ブテン（ＷＯ２０１２／０２４５２２）、ブタジエ
ン（ＷＯ２０１２／０２４５２２）、メチルエチルケトン（２－ブタノン）（ＷＯ２０１
２／０２４５２２およびＷＯ２０１３／１８５１２３）、エチレン（ＷＯ２０１２／０２
６８３３）、アセトン（ＷＯ２０１２／１１５５２７）、イソプロパノール（ＷＯ２０１
２／１１５５２７）、脂質（ＷＯ２０１３／０３６１４７）、３－ヒドロキシプロピオネ
ート（３－ＨＰ）（ＷＯ２０１３／１８０５８１）、イソプレン（ＷＯ２０１３／１８０
５８４）、脂肪酸（ＷＯ２０１３／１９１５６７）、２－ブタノール（ＷＯ２０１３／１
８５１２３）、１，２－プロパンジオール（ＷＯ２０１４／０３６１５２）、１－プロパ
ノール（ＷＯ２０１４／０３６９１５２）、コリスメート由来生成物（ＷＯ２０１６／１
９１６２５）、３－ヒドロキシブチレート（ＷＯ２０１７／０６６４９８）、および１，
３－ブタンジオール（ＷＯ２０１７／００６６４９８）を生成することができるか、また
は生成するように操作することができる。１つ以上の標的生成物に加えて、本発明の微生
物はまた、エタノール、アセテート、および／または２，３－ブタンジオールを生成する
こともできる。特定の実施形態では、微生物バイオマス自体が生成物と見なされ得る。こ
れらの生成物のうちの１つ以上はさらに変換されて、ディーゼル、ジェット燃料、および
／またはガソリンのうちの少なくとも１つの成分を生成し得る。
「天然生成物」は、遺伝子組換えされていない微生物によって生成される生成物である
。例えば、エタノール、アセテート、および２，３－ブタンジオールは、Ｃｌｏｓｔｒｉ
ｄｉｕｍ ａｕｔｏｅｔｈａｎｏｇｅｎｕｍ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｌｊｕｎｇｄａ
ｈｌｉｉ、およびＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｒａｇｓｄａｌｅｉの天然生成物である。「
非天然生成物」は、遺伝子修飾された微生物によって生成されるが、遺伝子修飾された微
生物が由来する遺伝子修飾されていない微生物によって生成されない生成物である。
「選択性」は、微生物によって生成される全発酵生成物の生成に対する標的生成物の生
成の比率を指す。本発明の微生物は、ある特定の選択性で、または最小の選択性で生成物
を生成するように操作され得る。一実施形態では、標的生成物は、本発明の微生物によっ
て生成される全発酵生成物の少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、３０％、５０
％、または７５％を占める。一実施形態では、標的生成物は、本発明の微生物が少なくと
も１０％の標的生成物に対して選択性を有するように、本発明の微生物によって生成され
る全発酵生成物の少なくとも１０％を占める。別の実施形態では、標的生成物は、本発明
の微生物が少なくとも３０％の標的生成物に対して選択性を有するように、本発明の微生
物によって生成される全発酵生成物の少なくとも３０％を占める。
典型的には、培養は、バイオリアクター中で実行される。「バイオリアクター」という
用語は、連続撹拌槽反応器（ＣＳＴＲ）、固定化細胞反応器（ＩＣＲ）、トリクルベッド
反応器（ＴＢＲ）、気泡塔、ガスリフト発酵槽、静的ミキサ、またはガス－液体接触に適
した他の容器もしくは他のデバイスなどの１つ以上の容器、塔、または配管配置からなる
培養／発酵デバイスを含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクターは、第１の増殖
反応器および第２の培養／発酵反応器を含み得る。基質は、これらの反応器のうちの１つ
または両方に提供され得る。本明細書で使用する場合、「培養」および「発酵」という用
語は、同じ意味で使用される。これらの用語は、培養／発酵プロセスの増殖期および生成
物生合成期の両方を包含する。
培養物は概して、微生物の増殖を可能にするのに十分な栄養素、ビタミン、および／ま
たは無機物を含有する水性培地中で維持される。好ましくは、水性培地は、最小嫌気性微
生物増殖培地などの嫌気性微生物培地である。好適な培地は、当該技術分野において周知
である。
培養／発酵は、望ましくは、標的生成物の生成に適切な条件下で実施されるべきである
。典型的には、培養／発酵は、嫌気性条件下で実施される。考慮すべき反応条件は、圧力
（または分圧）、温度、ガス流速、液体流速、培地ｐＨ、培地酸化還元電位、撹拌速度（
連続撹拌槽反応器を使用する場合）、接種レベル、液相中のガスが制限的にならないこと
を確実にするための最大ガス基質濃度、および生成物阻害を回避するための最大生成物濃
度を含む。具体的には、基質の導入速度は、生成物がガス制限条件下での培養によって消
費され得るため、液相中のガスの濃度が制限的にならないことを確実にするように制御さ
れてもよい。
上昇した圧力でバイオリアクターを操作することにより、気相から液相へのガス物質移
動の速度を速めることができる。したがって、概して、大気圧よりも高い圧力で培養／発
酵を実施することが好ましい。また、所与のガス変換速度が部分的に基質保持時間の関数
であり、かつ保持時間がバイオリアクターの必要な容積を示すため、加圧システムの使用
は、必要なバイオリアクターの容積、およびその結果として培養／発酵装置の資本コスト
を大幅に削減することができる。これはさらに、バイオリアクター中の液体体積を入力ガ
ス流量で除算したものとして定義される保持時間が、バイオリアクターが大気圧よりも上
昇した圧力に維持されるときに減少され得ることを意味する。最適反応条件は、使用され
る特定の微生物に部分的に依存する。しかしながら、一般的には、大気圧より高い圧力で
発酵を行うことが好ましい。また、所与のガス変換速度が部分的に基質保持時間の関数で
あり、かつ所望の保持時間を達成することが同様にバイオリアクターの必要な容積を示す
ため、加圧システムの使用は、必要なバイオリアクターの容積、およびその結果として発
酵装置の資本コストを大幅に削減することができる。
標的生成物は、例えば、分留、真空蒸留、蒸発、浸透気化、ガスストリッピング、相分
離、および例えば、液－液抽出を含む抽出発酵を含む、当該技術分野において既知の任意
の方法または方法の組み合わせを使用して、発酵ブロスから分離または精製することがで
きる。特定の実施形態では、標的生成物は、ブロスの一部分をバイオリアクターから連続
的に取り出し、微生物細胞をブロスから（濾過により簡便に）分離し、１つ以上の標的生
成物をブロスから回収することによって、発酵ブロスから回収される。アルコールおよび
／またはアセトンは、例えば、蒸留によって回収され得る。酸は、例えば、活性炭上での
吸着によって回収され得る。分離された微生物細胞は、好ましくは、バイオリアクターに
戻される。標的生成物が取り出された後に残存している無細胞透過液も、好ましくは、バ
イオリアクターに戻される。追加の栄養素（ビタミンＢなど）が、無細胞透過液に添加さ
れて、培地を補充した後に、バイオリアクターに戻され得る。
説明
発明者らは、驚くべきことに、様々なモジュールを正確な順序で一緒に組み込むことに
より、段階的に、ガス流から様々なガス構成成分を変換および／または除去でき、構成成
分が下流のモジュールに有害である可能性がある場合、これらのモジュールから上流で除
去および／または変換され、次に後続の他のガス構成成分を除去させ、後に発酵性ガス流
をバイオリアクターに供給して、微生物をガス発酵させることによってガスを処理して有
用な生成物を生成することができることを発見した。これらの構成成分の変換および／ま
たは除去は、所望の化合物を消費することなく、および他の望ましくない化合物を生成す
ることなく達成される。特定の実施形態では、発酵性ガス流は、貯蔵のために炭素捕捉手
段に送ってもよい。
特定の実施形態では、ガス流は、連続して、処理のための以下のモジュールに送られる
：（１）加水分解、（２）酸性ガス除去、（３）接触水素化、および（４）脱酸素。ガス
が送られる順序は、発酵性ガス流の生成を成功させるために重要である。各モジュールは
、ガス流中の１つ以上の構成成分を除去および／または変換するために利用される。
加水分解モジュール
シアン化水素（ＨＣＮ）と硫化カルボニル（ＣＯＳ）は、ガス流から正常に除去する前
に、まず水との化学反応を必要とする２つの予想される構成成分である。発明者らは、高
硫黄ガス流が利用される用途では、多くの商業的プロセスがＣＯＳの形で硫黄を効率的に
除去できないので、ＣＯＳを硫化水素（Ｈ２Ｓ）に変換する必要があり得ることを発見し
た。この変換は、次の反応に従って行われる。
この変換は、ＣＯＳをＨ２Ｓに変換できる任意の技術を使用して実現できる。様々な実
施形態では、加水分解モジュールは、金属酸化物触媒を利用して変換を行う。特定の実施
形態では、変換を実施するためにアルミナ触媒が使用される。
特定の実施形態では、加水分解ステップは、ＣＯＳを変換してＨ２Ｓを除去するための
多床（ｍｕｌｔｉｂｅｄ）アプローチを含み得る。特定の実施形態では、第１の床は、Ｃ
ＯＳがＨ２Ｓに変換される変換床を利用する。そのような変換床の例には、ＢＡＳＦ Ｓ
ＥＬＥＸＳＯＲＢ（商標）ＣＯＳが含まれる。特定の実施形態では、第２の床は、Ｈ２Ｓ
を除去する商品名「ＡｘＴｒａｐ ４００１」で販売されている大容量の無害な粒状媒体
などの鉄ベースの吸着剤を利用する。
特定の実施形態では、ガス流は、ガス流から１つ以上の構成成分を変換および／または
除去するために、加水分解モジュールに供給される。場合によっては、加水分解後ガス流
は、ＣＯＳおよび／またはＨＣＮを含む群から選択される少なくとも１つの構成成分が枯
渇している。
酸性ガス除去モジュール
酸性ガスの除去とは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）および／または二酸化炭素（ＣＯ２）、なら
びにその他の酸性ガスをガス流から分離するプロセスを指す。
場合によっては、酸性ガス除去モジュールは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）触媒を利用して、ガ
ス流から硫化水素（Ｈ２Ｓ）を除去する。
特定の実施形態では、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）が酸性ガス除去モジュールとして利
用される。特定の実施形態では、圧力スイング吸着は、各構成成分のレベルを所望のレベ
ルに下げないため、後続のステップが必要になる場合がある。特定の実施形態では、圧力
スイング吸着の前に炭化水素除去床を利用して、ＢＴＥＸを含む１つ以上の構成成分を除
去する。
圧力スイング吸着は断熱プロセスであり、ガスを精製するために使用して、高圧下で容
器に含まれる固定床の適切な吸着剤を通して吸着することにより、付随する不純物を除去
できる。吸着剤の再生は、向流減圧と、以前に回収された処理済みガスを低圧でパージす
ることによって達成される。生成物の連続フローを得るために、好ましくは、少なくとも
２つの吸着器を提供し、少なくとも１つの吸着器が処理済みガス流を受け取り、処理し、
別の処理モジュールに送り、少なくとも１つの吸着器を使用して、処理済みガス流を別の
処理モジュールに送る１つ以上の吸着器の再生を行う。一般的な吸着剤は、吸収および除
去される不純物のタイプに応じて、当業者によって容易に選択され得る。適切な吸着剤に
は、ゼオライト系モレキュラーシーブ、活性炭、シリカゲルまたは活性アルミナが含まれ
る。吸着剤床の組み合わせを互いに重ねて使用することにより、吸着剤の内容物をいくつ
かの別個のゾーンに分割することができる。圧力スイング吸着には、圧力、温度、フロー
、気相および吸着相の組成などのパラメータの振り子のように揺れる（ｐｅｎｄｕｌａｔ
ｉｎｇ）スイングが含まれる。ＰＳＡを使用したガスの精製または分離は、通常、周囲の
供給ガス温度付近で行われるため、除去される成分が選択的に吸着される。理想的には、
同様の周囲温度で吸着剤を再生できるように、吸着は十分に可逆的でなければならない。
さらに、望ましくない化合物の生成が回避されるか、または少なくとも最小化されるよう
に、吸着が行われることが好ましい。
酸性ガス除去のために後続のステップを利用する実施形態では、二酸化炭素吸着モジュ
ール、または追加の酸性ガス除去モジュールが、ＰＳＡモジュールの後に使用されてもよ
い。二酸化炭素吸着モジュールは、二酸化炭素レベルを所望の範囲内にするために、処理
済み流から二酸化炭素（ＣＯ２）を除去するために使用される。これらの実施形態では、
ＰＳＡモジュールからの処理済みガスは、接触水素化モジュールに送られる前に、二酸化
炭素吸着モジュールに送られてもよい。接触水素化モジュールをバイパスする実施形態、
または接触水素化モジュールを含まない実施形態では、ＰＳＡモジュールからの処理済み
ガスは、脱酸素モジュールに直接送られてもよい。
特定の実施形態では、ガス流は、ガス流から１つ以上の構成成分を変換および／または
除去するために、酸性ガス除去モジュールに供給される。場合によっては、酸性ガス枯渇
流は、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、およびシアン化水素（ＨＣＮ）を含
む群から選択される少なくとも１つの構成成分が枯渇している。
接触水素化モジュール
アセチレン（Ｃ２Ｈ２）は微生物阻害剤として作用する。アセチレンを除去するために
、接触水素化モジュールを利用することができる。接触水素化は、これらに限定されない
がニッケル、パラジウム、または白金などの触媒の存在下での水素による処理である。ア
セチレンの水素化に適した汎用触媒は一つもない。触媒の選択は、ガスの組成と運転条件
に大きく依存する。特定の実施形態では、パラジウムが触媒として使用される。特定の実
施形態では、アルミナ上のパラジウム（Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３）が触媒として使用される。そ
のような触媒の例はＢＡＳＦ（商標）Ｒ ０－２０／４７である。
阻害剤はパラジウムの活性を低下させる。硫黄化合物は、潜在的なパラジウム阻害剤で
ある。硫化水素（Ｈ２Ｓ）や硫化カルボニル（ＣＯＳ）などの化合物は、パラジウムに吸
着し、反応サイトを変える可能性がある。特定の実施形態では、既知のパラジウム阻害剤
は、接触水素化の前に除去および／または変換される。
特定の実施形態では、アセチレン除去のために接触水素化モジュールは不要である場合
がある。接触水素化モジュールによって除去されることに加えて、アセチレンは、特定の
脱酸素モジュールによってガス流から除去されてもよい。接触水素化モジュールが不要で
ある特定の実施形態では、触媒水素化モジュールはバイパスされてもよく、および／また
はプロセスに含まれなくてもよい。接触水素化モジュールが不要な場合の例は、アセチレ
ンレベルが他のモジュールを介して効果的に除去できるほど十分に低い場合である。アセ
チレンレベルが十分に低い特定の実施形態では、ガス流は、酸性水素除去モジュールから
脱酸素モジュールに送られ、接触水素化モジュールをバイパスすることができる。
特定の実施形態では、ガス流は、ガス流から１つ以上の構成成分を変換および／または
除去するために、接触水素化モジュールに供給される。場合によっては、水素化後の流れ
は、少なくともアセチレン（Ｃ２Ｈ２）が枯渇している。
脱酸素モジュール
酸素（Ｏ２）は微生物阻害剤である。したがって、ガス流内の酸素は、許容レベルまで
減らす必要がある。ガス流中の酸素レベルを低減するために、脱酸素モジュールを利用で
きる。酸素レベルの低減は、任意の適切な手段を通じて達成され得る。特定の実施形態で
は、脱酸素モジュールは、酸素（Ｏ２）が二酸化炭素（ＣＯ２）または水（Ｈ２Ｏ）のい
ずれかに還元される触媒プロセスを利用する。特定の実施形態では、脱酸素モジュールで
使用される触媒は銅含有である。そのような触媒の例は、ＢＡＳＦ ＰＵＲＩＳＴＡＲ商
標Ｒ ３．１５またはＢＡＳＦ ＣＵ ０２２６Ｓである。
特定の実施形態では、脱酸素モジュールを使用して、ガス流中のアセチレンのレベルを
効果的に低減し、それにより、接触水素化ステップをバイパスすることができる。接触水
素化モジュールと脱酸素モジュールによるアセチレンの除去の１つの顕著な違いは、エタ
ン（Ｃ２Ｈ６）の生成である。脱酸素モジュールによるアセチレンの除去は、接触水素化
モジュールによるアセチレンの除去よりも大量のエタンを生成する。しかしながら、ガス
発酵プロセスで使用される微生物の堅牢な性質により、発明者らは、脱酸素モジュールに
よって生成されるエタンのレベルは微生物に有害ではなく、したがって、特定の実施形態
では、接触水素化モジュールはバイパスすることができる。
接触水素化モジュールと脱酸素モジュールのもう１つの顕著な違いは、メタノール（Ｃ
Ｈ３ＯＨ）の生成である。銅ベースの脱酸素モジュールを使用すると、メタノールが生成
され得る。銅ベースの脱酸素モジュールがアセチレンを除去するために使用される場合、
除去プロセスは、接触水素化モジュールを使用する除去プロセスと比較して、より大量の
メタノールを生成する。しかしながら、後続のガス発酵プロセスで使用される微生物の堅
牢な性質により、発明者らは、脱酸素モジュールによって生成されるメタノールのレベル
は微生物に有害ではなく、したがって、特定の実施形態では、接触水素化モジュールはバ
イパスすることができる。
前述の構成成分に加えて、特定の脱酸素モジュールを使用して、水銀（Ｈｇ）を効果的
に削減できる。すべてのガス流に水銀（Ｈｇ）が含まれるわけではない。しかしながら、
処理プロセスは、水銀（Ｈｇ）を含む可能性のあるいくつかの供給源からのガス流を効果
的に処理するように設計されている。したがって、ガス流が水銀（Ｈｇ）を含む特定の場
合では、脱酸素モジュールを利用して、ガス流から水銀（Ｈｇ）を効果的に除去すること
ができる。脱酸素モジュールによってガス流から水銀（Ｈｇ）が除去されると、脱酸素後
の流れは水銀（Ｈｇ）を枯渇し得る。
特定の実施形態では、ガス流は、ガス流から１つ以上の構成成分を変換および／または
除去するために、脱酸素モジュールに供給される。場合によっては、脱酸素後の流れは、
少なくとも酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）が枯渇している。様々な
場合において、脱酸素後の流れは、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）
に加えて、水銀（Ｈｇ）が枯渇している。
ガスサンプリングおよび分析システム
プロセスを管理、維持、および最適化するには、堅牢な分析的監視および制御技術が必
要となり得る。このような機器には、ガスサンプリングシステム、およびデータログ／レ
ポートソフトウェアツールが含まれるが、これらに限定されない。
ガス流組成の分析は、ガス処理の重要な要素である。ガス流の分析は、ガス流から変換
および／または除去する必要がある構成成分の測定および決定を提供する。ガス流が所望
の組成を有することを確実にするために、多くの点でのガス流中の構成成分の測定が必要
になり得る。これらの測定は、オンライン自動監視を含むことができる任意の適切な手段
によって達成することができ、連続的および／または定期的な方法で完了することができ
る。特定の実施形態では、ガス流は、異なる除去モジュールに送られる前および／または
後に測定されてもよい。
特定の実施形態では、ガス流は、１つ以上の除去モジュールに送られる前に測定される
。場合によっては、１つ以上の除去モジュールに送られる前にガス流中に存在する構成成
分の測定は、どの除去モジュールを利用するかを決定する。特定の実施形態では、加水分
解モジュールを利用するかどうかの決定は、少なくとも部分的に、ガス流中に存在する硫
化カルボニル（ＣＯＳ）の測定に依存する。特定の実施形態では、接触水素化モジュール
を利用するかどうかの決定は、少なくとも部分的に、ガス流中に存在するアセチレン（Ｃ
２Ｈ２）の測定に依存する。特定の実施形態では、シアン化水素除去モジュールを利用す
るかどうかの決定は、少なくとも部分的に、ガス流中に存在するシアン化水素（ＨＣＮ）
の測定に依存する。
ガス流に存在する構成成分は、多くの要因に基づいて変化し得る。特定の実施形態では
、ガス流中に存在する構成成分は、ガス流が由来する供給源に基づいて変動し得る。例え
ば、ガス化プロセスから供給されるガス流は、ガス化装置に供給される物質の変化に基づ
いて、構成成分のレベルが異なり得る。特定の実施形態では、ガス流中に存在する構成成
分は、ガス化装置の操作に基づいて変動し得る。例えば、ガス化プロセスから供給された
ガス流は、ガス化装置で詰まりが発生すると、構成成分のレベルが異なり得る。
特定の場合では、ガス流は、２つ以上の供給源の混合物から得られる。様々な実施形態
では、ガス流の組成は、供給源が混合される前、その間、および／またはその後に測定さ
れてもよい。
特定の場合では、ガス流は、供給源が混合される前、その間、および／またはその後に
処理されてもよい。場合によっては、ガス流の組成は、どの除去モジュールが必要である
かを分析および決定するために測定される。この決定は、少なくとも部分的に、ガス流中
に存在する１つ以上の構成成分に基づくことができる。少なくとも１つの例では、これら
のガスの組成は、時間とともに変動し、構成成分の比率を変化させる可能性がある。これ
らの変動は、処理プロセスの性能に影響を与える可能性がある。したがって、組成の変化
に応じて処理プロセスを調整する必要があり得る。様々な場合において、処理プロセスの
この調整は、１つ以上の除去モジュールの取り外し、バイパス、および／または追加を含
む。どの除去モジュールを取り外す、バイパスする、および／または追加するかの選択は
、存在する特定の構成成分に少なくとも部分的に起因し得る。場合によっては、以前は存
在しなかった、または存在していたが検出レベルを下回る１つ以上の構成成分を後で測定
する場合があり、その場合は１つ以上の除去モジュールの追加が必要になり得る。場合に
よっては、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）の比率の増
加は、加水分解モジュールの追加が必要になり得るが、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および
／またはシアン化水素（ＨＣＮ）の比率の減少は、加水分解モジュールの取り外しが可能
になり得る。場合によっては、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、および／ま
たはシアン化水素（ＨＣＮ）の比率の増加は、酸性ガス除去モジュールの追加が必要にな
り得るが、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、および／またはシアン化水素（
ＨＣＮ）の比率の減少は、酸性ガス除去モジュールの取り外しが可能になり得る。場合に
よっては、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）の比率の増加は、接触水素化モジュールの追加が必要
になり得るが、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）の比率の減少は、接触水素化モジュールの取り外
しが可能になり得る。場合によっては、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ
２）の比率の増加は、脱酸素モジュールの追加が必要になり得るが、酸素（Ｏ２）および
／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）の比率の減少は、脱酸素モジュールの取り外しが可能に
なり得る。
オンライン測定では、各測定ポイントを鋼管に接続して、監視デバイスを通るガス流の
伝送を容易にすることができる。特定の実施形態では、ガス流は、ポンプデバイスによっ
て調整され、測定デバイスに加圧ガス流を提供する。特定の実施形態では、ガス流は、平
方インチあたり２０～３０ポンド（１３８～２０７ｋＰａ）の間で加圧される。特定の実
施形態では、異なる構成成分を測定するために異なる測定デバイスが使用される。
特定の実施形態では、ガス流中のＣ２Ｈ２およびＨＣＮレベルのレベルは、分光計によ
って監視される。場合によっては、分光計は、Ｃ２Ｈ２および／またはＨＣＮに加えて、
ＮＨ３、ＣＯ２および／またはＨ２Ｓの１つ以上のレベルを監視する。特定の実施形態で
は、分光計は、様々なサンプル点にて周期的な増分で測定するように構成される。
特定の実施形態では、炭化水素、ＢＴＥＸ、ナフタレン、および含酸素化合物ジメチル
エーテル、ジエチルエーテル、アセトアルデヒド、テトラヒドロフラン、メチルエチルケ
トン、アセトン、メタノール、およびエタノールは、ガスクロマトグラフによって測定さ
れる。特定の実施形態では、クロマトグラフは、様々なサンプル点にて周期的な増分で測
定するように構成されている。
特定の実施形態では、ガス流中の窒素および硫黄は、紫外線蛍光（ＵＶＦ）を用いた酸
化的熱分解、および化学発光技術を含むデバイスによって測定される。特定の実施形態で
は、デバイスは、様々なサンプル点にて周期的な増分で測定するように構成される。
特定の実施形態では、ガス流中のバルクおよび／または微量構成成分は、ガスクロマト
グラフによって測定される。バルクおよび／または微量構成成分は、水素、窒素、酸素、
メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、および硫化水素を含み得るが、これらに限定されない
。特定の実施形態では、デバイスは、様々なサンプル点にて周期的な増分で測定するよう
に構成される。
特定の実施形態では、様々な測定デバイスをソフトウェアアプリケーションに接続する
ことができ、それにより、測定デバイスによって収集されたデータが解釈され、データベ
ースに格納される。特定の実施形態では、データは、容易に解釈可能なフォーマット、例
えば、スプレッドシートに解析される。
特殊触媒
驚くべきことに、本発明者らは、アルミナ上に担持された銅を含む特殊触媒のみを利用
することにより、発酵性ガス流を様々なガス供給源から首尾よく生成できることを見出し
た。そのようなガスは、全体的または部分的に、１種以上の産業プロセスからのガス、合
成ガス、および／または発生炉ガスの組み合わせから誘導され得る。具体的には、この特
殊触媒は、酸素、アセチレン、シアン化水素を低減して、発酵性ガス流内の酸素を１００
ｐｐｍ未満、アセチレンを１ｐｐｍ未満、シアン化水素を１ｐｐｍ未満にできることがわ
かった。様々な場合において、この触媒に使用された銅は銅（Ｉ）であった。様々な場合
において、この触媒に使用された銅は還元銅であった。
高硫黄含有量の入力ガスを処理するために、本発明者らは、硫化されたバージョンの特
殊触媒を利用することにより、発酵性ガス流の生成が成功することを見出した。この硫化
は、硫化試薬を含むガスを特殊触媒の還元バージョンに通すことによって達成された。こ
のような還元および硫化は、先行技術に従って行うことができる。一実施形態では、硫化
により、アルミナ触媒に担持された硫化銅（Ｉ）が生成された。一実施形態では、硫化に
より、アルミナ触媒に担持された硫化銅（ＩＩ）が生成された。硫化銅触媒は、硫化銅が
有効な水銀吸着剤であることが知られているため、ガス流中に存在する場合、水銀（Ｈｇ
）のレベルを低下させるのに特に役立つ可能性がある。
全般
特定の実施形態では、発酵性ガス流は、Ｃ１固定微生物を含むバイオリアクターに供給
される。これらのＣ１固定微生物は、Ｃ１を含むガス流を、ガス発酵によって有用な化学
物質や生成物に変換することができる。非阻害性の発酵性ガス流をバイオリアクターに提
供するために、ガス流は所定のレベルの構成成分を含む必要がある。特定の実施形態では
、関係する構成成分には、酸素（Ｏ２）、シアン化水素（ＨＣＮ）、アセチレン（Ｃ２Ｈ
２）、ＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）、および硫黄（Ｈ２
ＳおよびＣＯＳ）が含まれる。様々な実施形態では、酸素（Ｏ２）レベルは、所定のレベ
ルであるために、百万分の１００（１００ｐｐｍ）未満である必要がある。様々な実施形
態では、シアン化水素（ＨＣＮ）は、所定のレベルであるために、百万分の１（１ｐｐｍ
）未満である必要がある。好ましくは、シアン化水素（ＨＣＮ）は、所定のレベルにある
ために十億分の１００（１００ｐｐｂ）未満である。様々な実施形態では、アセチレン（
Ｃ２Ｈ２）は、所定のレベルになるために、百万分の１（１ｐｐｍ）未満である必要があ
る。様々な実施形態では、ＢＴＥＸは、所定のレベルになるために百万分の３０（３０ｐ
ｐｍ）未満である必要がある。様々な実施形態では、硫黄（Ｈ２ＳおよびＣＯＳ）は、所
定のレベルになるために、百万分の１（１ｐｐｍ）未満である必要がある。特定の実施形
態では、すべての構成成分は、所定のレベルの構成成分を構成するために、それらの所定
のレベルでなければならない。
システムは、加水分解モジュール前と脱酸素モジュール後の両方にさらなるモジュール
を含み得る。これらのさらなるモジュールは、微粒子除去モジュール、塩化物除去モジュ
ール、タール除去モジュール、シアン化水素除去モジュール、および有機物を除去し得る
追加の酸性ガス除去モジュールを含み得るが、これらに限定されない。場合によっては、
望ましくない有機化合物を除去するための活性炭からなるモジュールを利用する。これら
の有機化合物は、場合によっては、１つ以上の除去モジュールによって形成され得る。特
定の実施形態では、ガスは以下の順序でシステム内のモジュールに供給される：（１）微
粒子除去モジュール、（２）塩化物除去モジュール、（３）タール除去モジュール、（４
）加水分解モジュール、（５）酸性ガス除去モジュール、（５）接触水素化モジュール、
（６）脱酸素モジュール、（７）シアン化水素除去モジュール、および（８）追加の酸性
ガス除去モジュール。
微粒子除去モジュールは、ガス流から微粒子を除去することができる任意の適切なモジ
ュールを含み得る。微粒子は通常、ラインの詰まりに関係している。ラインの詰まりを回
避するために、微粒子除去モジュールを利用することができる。特定の実施形態では、微
粒子除去モジュールはバグハウスである。バグハウスは、メカニカルシェーカー、リバー
スガス、およびパルスジェットを含むがこれらに限定されない任意の適切なタイプのもの
であり得る。特定の実施形態では、微粒子除去モジュールは、他のモジュールの前に使用
される。
塩化物除去モジュールは、ガス流から塩化物を除去できる任意の適切なモジュールを含
み得る。塩化物は通常、ガス浄化プロセスの腐食に関係している。腐食を回避するために
、塩化物除去モジュールを利用することができる。特定の実施形態では、塩化物除去モジ
ュールは、塩化水素（ＨＣｌ）を除去することができる苛性スクラバーである。特定の実
施形態では、塩化物除去モジュールは、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）を除去すること
ができるサイクロンである。
タール除去モジュールは、ガス流からタールを除去できる任意の適切なモジュールを含
み得る。タールは、これに限定されないが、通常はラインの詰まりに関係するナフタレン
などの重質炭化水素を含み得る。ラインの詰まりを回避するために、タール除去モジュー
ルを利用することができる。特定の実施形態では、タール除去モジュールは吸着デバイス
である。場合によっては、吸着デバイスは活性炭を含む。
シアン化水素除去モジュールは、ガス流からシアン化水素を除去できる任意の適切なモ
ジュールを含み得る。シアン化水素は通常、微生物の抑制に関係している。微生物の阻害
を回避するために、シアン化水素除去モジュールを利用することができる。特定の実施形
態では、シアン化水素除去モジュールは、銅処理された活性炭デバイスである。
追加の酸性ガス除去モジュールは、ガス流から二酸化炭素を除去できる任意の適切なモ
ジュールを含み得る。高レベルの二酸化炭素はガス流を希釈する可能性があり、そのため
より大きなバイオリアクターおよび／または追加の発酵トレイン（ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉ
ｏｎ ｔｒａｉｎ）が必要になる。二酸化炭素によるガス流の希釈を回避するために、追
加の酸性ガス除去モジュールを利用することができる。特定の実施形態では、追加の酸性
ガス除去モジュールは、水酸化カルシウムを利用することができるＰＳＡモジュールであ
る。
システムは、ガス流の温度を上昇または低下させるための１つ以上の温度モジュールを
含み得る。これらの温度モジュールは、モジュール間のガス流の温度を上昇または低下さ
せるために、他のモジュールの前および／または後に配置することができる。温度モジュ
ールは、ガス流の温度を上昇または低下させることができる任意の適切なモジュールを含
み得る。特定の実施形態では、温度モジュールは、シェルアンドチューブ熱交換器である
。シェルアンドチューブ熱交換器は、シェルの内部にチューブの束を含むシェルを備えて
いる。シェルアンドチューブ熱交換器は、例えば水などの流体をシェルに送ると同時に、
ガス流をチューブの束に送ることにより、ガス流の温度を調整することができる。熱は、
ガス流と流体の間で管壁を介して伝達される。
システムは、ガス流の圧力を増加または減少させるための圧力モジュールを含み得る。
これらの圧力モジュールは、他のモジュールの前後に配置できる。圧力モジュールは、ガ
ス流の圧力を増加または減少させることができる任意の適切なモジュールを含み得る。特
定の実施形態では、圧力モジュールは圧縮機である。圧縮機は、ガス流の圧力を、ガス流
の移送に適した値まで増加させることができる。特定の実施形態では、圧力モジュールは
バルブである。バルブは、ガス流の圧力を、ガス流の移送に適した値まで低下させること
ができる。
図１は、ガス流から構成成分を選択的に濾過するためのシステムを示し、このシステム
は、加水分解モジュール１２０、酸性ガス除去モジュール１３０、脱酸素モジュール１４
０、およびバイオリアクター１５０を含む。ガス流は、任意の産業ガス、発生炉ガス、お
よび／または合成ガス供給源１１０から得ることができる。ガス流は、産業ガス、発生炉
ガス、および／または合成ガス供給源１１０から導管１１２を介して加水分解モジュール
１２０に供給され、ガス流中の少なくとも１つの構成成分を変換して、加水分解後ガス流
を提供する。加水分解後ガス流は、導管１２２を介して、酸性ガス除去モジュール１３０
に送出される。酸性ガス除去モジュール１３０は、加水分解後ガス流から少なくとも１つ
の構成成分１３４を除去して、酸性ガス枯渇ガス流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管
１３２を介して、脱酸素モジュール１４０に送出される。脱酸素モジュール１４０は、酸
性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分１４４を除去して、脱酸素後ガス流を生成す
る。脱酸素後ガス流の少なくとも一部は、導管１４２を介して、発酵のためにバイオリア
クター１５０に送られ得る。好ましくは、バイオリアクターは、ガス流から生成物１５４
および発酵後ガス状基質を生成することができるＣ１固定微生物を含む。
発酵後ガス状基質の少なくとも一部は、１つ以上の除去モジュールに戻されてもよい。
場合によっては、発酵後ガス状基質は、導管１５２を介して加水分解モジュール１２０に
送られ、発酵後ガス状基質中の１つ以上の構成成分が変換される。場合によっては、発酵
後ガス状基質は、炭素捕捉手段に貯蔵され得る。
驚くべきことに、発明者らは、特定の順序で様々なモジュールを構成することにより、
バイオリアクター１５０に提供されるガス流が、所望の化合物を著しく消費することなく
、および追加の阻害化合物を生成することなく、Ｃ１固定微生物によって発酵される所定
のレベルの構成成分を含むことを確認した。加水分解モジュール１２０は、ガス流中に存
在する硫化カルボニル（ＣＯＳ）の少なくとも一部を硫化水素（Ｈ２Ｓ）に変換できるこ
とが分かった。酸性ガス除去モジュール１３０によって除去された構成成分のうちの少な
くとも１つ以上が、二酸化炭素（ＣＯ２）および硫化水素（Ｈ２Ｓ）を含むことも分かっ
た。加水分解モジュール１２０を酸性ガス除去モジュール１３０の前に配置することによ
り、硫化水素（Ｈ２Ｓ）に変換された硫化カルボニル（ＣＯＳ）の少なくとも一部を、酸
性ガス除去モジュール１３０によってガス流から除去することができる。
さらに、ガス流に存在する構成成分レベルにより、様々なモジュールが必要でない場合
があることが分かった。図２は、ガス流が加水分解モジュール２２０をバイパスできる、
ガス流から構成成分を選択的に濾過するためのシステムを示す。特定の実施形態では、構
成成分のレベルは、特定のモジュールを通過することなく効果的に除去することができる
。特定の例では、加水分解モジュール２２０はバイパスされる。加水分解モジュール２２
０がバイパスされるとき、工業ガス、発生炉ガスおよび／または合成ガス供給源２１０か
らのガス流は、導管２１２を介して、酸性ガス除去モジュール２３０に供給される。酸性
ガス除去モジュール２３０は、ガス流から少なくとも１つの構成成分２３４を除去して、
酸性ガス枯渇流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管２３２を介して、脱酸素モジュール
２４０に送出される。脱酸素モジュール２４０は、酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの
構成成分２４４を除去して、脱酸素後ガス流を生成する。脱酸素後ガス流の少なくとも一
部は、導管２４２を介して、発酵のためのバイオリアクター２５０に送られてもよい。好
ましくは、バイオリアクターは、ガス流から生成物２５４および発酵後ガス状基質を生成
することができるＣ１固定微生物を含む。
発酵後ガス状基質の少なくとも一部は、１つ以上の除去モジュールに戻されてもよい。
場合によっては、発酵後ガス状基質は、導管２５２を介して、加水分解モジュール２２０
に送られ、発酵後ガス状基質中の１つ以上の構成成分が変換される。加水分解モジュール
２２０をバイパスする実施形態では、発酵後ガス状基質は、導管２５２を介して、酸性ガ
ス除去モジュール２３０に送られて、発酵後ガス状基質から少なくとも１つの構成成分２
３４が除去され得る。場合によっては、発酵後ガス状基質は、炭素捕捉手段に貯蔵され得
る。
特定のガス流には、追加のモジュールが必要になり得る構成成分レベルを有する。図３
は、ガス流から構成成分を選択的に濾過するためのシステムを示し、脱酸素モジュール３
４０の前に接触水素化モジュール３６０をさらに含む。システムが接触水素化モジュール
３６０を含む場合、ガス流は、工業ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供給源３
１０から導管３１２を介して、加水分解モジュール３２０に供給され、ガス流中の少なく
とも１つの構成成分を変換して、加水分解後ガス流を提供する。加水分解後ガス流は、導
管３２２を介して、酸性ガス除去モジュール３３０に送出される。酸性ガス除去モジュー
ル３３０は、加水分解後ガス流から少なくとも１つの構成成分３３４を除去して、酸性ガ
ス枯渇流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管３３２を介して、接触水素化モジュール３
６０に送出される。接触水素化モジュール３６０は、酸性ガス枯渇流から少なくとも１つ
の構成成分３６４を除去する。酸性ガス枯渇流は、導管３６２を介して、接触水素化モジ
ュール３６０から脱酸素モジュール３４０に送られる。脱酸素モジュール３４０は、ガス
流から少なくとも１つの構成成分３４４を除去して、水素化後ガス流を生成する。水素化
後ガス流の少なくとも一部は、導管３４２を介して、発酵のためにバイオリアクター３５
０に送られ得る。好ましくは、バイオリアクターは、ガス流から生成物３５４および発酵
後ガス状基質を生成することができるＣ１固定微生物を含有する。
特定の実施形態では、加水分解モジュール３２０、接触水素化モジュール３６０、また
は両方がバイパスされてもよい。加水分解モジュール３２０および接触水素化モジュール
３６０がバイパスされるとき、工業用ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供給源
３１０からのガス流は、導管３１２を介して酸性ガス除去モジュール３３０に供給される
。酸性ガス除去モジュール３３０は、ガス流から少なくとも１つの構成成分３３４を除去
して、酸性ガス枯渇流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管３３２を介して、脱酸素モジ
ュール３４０に送出される。脱酸素モジュール３４０は、酸性ガス枯渇流から少なくとも
１つの構成成分３４４を除去して、脱酸素後ガス流を生成する。脱酸素後ガス流の少なく
とも一部は、導管３４２を介して、発酵のためにバイオリアクター３５０に送られ得る。
特定の実施形態では、加水分解モジュール３２０が利用されている間、接触水素化モジュ
ール３６０はバイパスされる。場合によっては、加水分解モジュール３２０がバイパスさ
れている間、接触水素化モジュール３６０が利用される。
発酵後ガス状基質の少なくとも一部は、１つ以上の除去モジュールに戻されてもよい。
場合によっては、発酵後ガス状基質は、導管３５２を介して、加水分解モジュール３２０
に送られ、発酵後ガス状基質中の１つ以上の構成成分が変換される。加水分解モジュール
３２０をバイパスする実施形態では、発酵後ガス状基質は、導管３５２を介して、酸性ガ
ス除去モジュール３３０に送られて、発酵後ガス状基質から少なくとも１つの構成成分３
３４を除去され得る。場合によっては、発酵後ガス状基質は、炭素捕捉手段に貯蔵され得
る。
システムは、微粒子除去モジュール、塩化物除去モジュール、タール除去モジュール、
シアン化水素除去モジュール、追加の酸性ガス除去モジュール、温度モジュール、および
圧力モジュールを含む群から選択されるさらなるモジュールを有し得る。これらのモジュ
ールは、モジュール間のガス流を調整し、構成成分レベルを許容レベルに効果的に下げる
ために必要となり得る。
図４は、システムのさらなるモジュールを含む、ガス流から構成成分を選択的に濾過す
るためのシステムを示す。特定の実施形態では、１つ以上のモジュールが、脱酸素モジュ
ール４４０の後に配置されてもよい。システムが脱酸素モジュール４４０の後に１つ以上
のモジュールを含む場合、ガス流は、工業ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供
給源４１０から導管４１２を介して、加水分解モジュール４２０に送られ、ガス流中少な
くとも１つの構成成分は変換され、加水分解後ガス流を提供する。加水分解後ガス流は、
導管４２２を介して、酸性ガス除去モジュール４３０に送出される。酸性ガス除去モジュ
ール４３０は、加水分解後ガス流から少なくとも１つの構成成分４３４を除去して、酸性
ガス枯渇流を生成する。酸性ガス枯渇流は、導管４３２を介して接触水素化モジュール４
６０に送出され、ガス流から少なくとも１つの構成成分４６４を除去する。次に、ガス流
は、導管４６２を介して、接触水素化モジュール４６０から脱酸素モジュール４４０に供
給される。脱酸素モジュール４４０は、ガス流から少なくとも１つの構成成分４４４を除
去する。ガス流は、導管４４２を介して、脱酸素モジュール４４０から１つ以上のさらな
るモジュール４７０に供給される。１つ以上のさらなるモジュール４７０は、ガス流中の
少なくとも１つの構成成分４７４を除去および／または変換する。１つ以上のさらなるモ
ジュール４７０からのガス流の少なくとも一部は、導管４７２を介して、発酵のためにバ
イオリアクター４５０に送られ得る。好ましくは、バイオリアクターは、ガス流から生成
物４５４および発酵後ガス状基質を生成することができるＣ１固定微生物を含む。特定の
実施形態では、１つ以上のさらなるモジュール４７０は、シアン化水素除去モジュールお
よび／または追加の酸性ガス除去モジュールである。
特定の実施形態では、１つ以上のさらなるモジュール４８０を、加水分解モジュール４
２０の前に配置することができる。システムが加水分解モジュール４２０の前に１つ以上
のモジュールを含む場合、ガス流は、工業ガス、発生炉ガス、および／または合成ガス供
給源４１０から導管４１２を介して１つ以上のさらなるモジュール４８０に送られる。１
つ以上のさらなるモジュール４８０は、ガス流中の少なくとも１つの構成成分４８４を除
去および／または変換する。次に、ガス流は、導管４８２を介して、さらなる処理のため
に加水分解モジュール４２０に供給される。加水分解モジュール４２０をバイパスする実
施形態では、ガス流は、導管４８２を介して酸性ガス除去モジュール４３０に供給されて
もよい。特定の実施形態では、システムは、加水分解モジュール４２０の前に１つ以上の
さらなるモジュール４８０、および脱酸素モジュール４４０の後に１つ以上のさらなるモ
ジュール４７０を含み得る。
発酵後ガス状基質の少なくとも一部は、１つ以上の除去モジュールに戻されてもよい。
場合によっては、発酵後ガス状基質は、導管４５２を介して、加水分解モジュール４２０
に送られ、発酵後ガス状基質中の１つ以上の構成成分が変換される。加水分解モジュール
４２０をバイパスする実施形態では、発酵後ガス状基質は、導管４５２を介して酸性ガス
除去モジュール４３０に送られて、発酵後ガス状基質から少なくとも１つの構成成分４３
４を除去され得る。加水分解モジュール４２０の前に１つ以上のモジュールを組み込む実
施形態では、発酵後ガス状基質は、導管４５２を介して、１つ以上のさらなるモジュール
４８０に送られてもよい。場合によっては、発酵後ガス状基質は、炭素捕捉手段に貯蔵さ
れ得る。
好ましくは、ガス流は、１つ以上のＣ１固定微生物によって発酵させることができる。
好ましくＣ１固定微生物はカルボキシド栄養性細菌である。特定の実施形態では、カルボ
キシド栄養性細菌は、ムーレラ、クロストリジウム、ルミノコッカス、アセトバクテリウ
ム、ユーバクテリウム、ブチリバクテリウム、オキソバクター、メタノサルシナ、メタノ
サルシナ、およびデスルホトクマクルムを含む群から選択される。様々な実施形態では、
カルボキシド栄養性細菌は、クロストリジウムオートエタノゲヌムである。
以下の実施例は、本発明を代表するものとして示される。これらおよび他の同等の実施
形態は、本開示および添付の特許請求の範囲を考慮して明らかになるため、これらの実施
例は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
実施例１
混合ガス流を受け取るようにガス浄化システムを構成した。混合ガス流は、製鋼所から
受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは、次のモジュールを次
の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性ガス除去モジュール、（
ｉｉｉ）接触水素化モジュール、および（ｉｖ）脱酸素モジュール。加水分解モジュール
、γ－アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ Ｆ－２００）床から構成されている。酸性ガス除去モ
ジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ ＺＯＰ－１１６）床から構成されている。接触水素
化モジュール、パラジウム／アルミナ触媒（ＢＡＳＦ Ｒ０－２０／４７）から構成され
ている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ ＣＵ０２２６Ｓ）から構成されている。
基質を試験する前に、１２０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で水素化触媒
を還元した。脱酸素触媒は、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２中で還元
した。
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
上記の化合物に加えて、微量レベルのメタンとジメチルエーテルが混合流中で検出され
た。これらの化合物は、供給ガスの不純物である。
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の
圧力は３４５ｋＰａｇであった。
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された
。発酵性ガス流の組成を以下の表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流内のメタンの量は、入口
流内で検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微
量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり
、微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不純物は検出されなかっ
た。この構成を使用して微生物阻害剤は形成されなかった。
ＣＯの出口濃度は３０．１％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの２．６％消費に対
応する。これは、最大推奨消費量（ｍａｘｉｍｕｍ ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ ｃｏｎｓｕ
ｍｐｔｉｏｎ）である１０％をはるかに下回っている。
実施例２
実施例１と同様のガス浄化システムは、混合ガス流を受け取るように構成された。混合
ガス流は、製鋼所から受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは
、次のモジュールを次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性ガ
ス除去モジュール、および（ｉｉｉ）脱酸素モジュール。加水分解モジュール、γ－アル
ミナ吸着剤（ＢＡＳＦ Ｆ－２００）床から構成されている。酸性ガス除去モジュール、
酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ ＺＯＰ－１１６）床から構成されている。脱酸素モジュール、
銅触媒（ＢＡＳＦ ＣＵ０２２６Ｓ）から構成されている。
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。これらの化合物は、供給
ガスの不純物である。
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の
圧力は３４５ｋＰａｇであった。
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された
。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流内のメタンの量は、入口
流内で検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微
量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンは、アセチレン除去の生成物であ
る。微量のジメチルエーテルとアセトアルデヒドが検出された。ジメチルエーテルとアセ
トアルデヒドは微生物阻害剤ではない。この構成を使用して微生物阻害剤は形成されなか
った。
発酵性ガス流を有機化合物除去モジュールに送ることにより、微量のジメチルエーテル
とアセトアルデヒドを除去した。有機化合物除去モジュールへのガス流の流量は、ガスの
毎時空間速度が３７０時間－１であるようなものであった。
ＣＯの出口濃度は２９．８％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの４．０％消費に対
応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
ガス浄化システムを３４５ＫＰａｇで実行することに加えて、この構成とこのガス組成
を使用して、発明者は、圧力がシステムにどのように影響するかを評価するために、各床
の圧力が６９０ｋＰａｇになるように圧力を上げた。
増加した圧力（各床で６９０ｋＰａｇ）で、この構成により、発酵性ガス流がうまく生
成されることがわかった。目標の汚染物質除去が達成された。発酵性ガス流の組成を下の
表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流内のメタンの量は、入口
流内で検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は検出されなかった。微
量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレン除去の生成物であり
、微生物阻害剤ではない。微量のジメチルエーテルとアセトアルデヒドが検出された。ジ
メチルエーテルとアセトアルデヒドは微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出
口流で不純物は検出されなかった。
発酵性ガス流を有機化合物除去モジュールに送ることにより、微量のジメチルエーテル
とアセトアルデヒドを除去した。有機化合物除去モジュールへのガス流の流量は、ガスの
毎時空間速度が３７０時間－１であるようなものであった。
ＣＯの出口濃度は２９．８％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの３．３％消費に対
応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
実施例３
混合ガス流を受け取るようにガス浄化システムを構成した。混合ガス流は、製鋼所から
受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムには、次のモジュールを
次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性ガス除去モジュール、
（ｉｉｉ）接触水素化モジュール、（ｉｖ）脱酸素モジュール、（ｖ）有機化合物除去モ
ジュール。加水分解モジュール、γ－アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ Ｆ－２００）床から構
成されている。酸性ガス除去モジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ ＺＯＰ－１１６）床
から構成されている。接触水素化モジュール、パラジウム／アルミナ触媒（ＢＡＳＦ Ｒ
０－２０／４７）から構成されている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ Ｃｕ０２
２６Ｓ）から構成されている。
基質を試験する前に、１２０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で水素化触媒
を還元した。脱酸素触媒は、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２中で還元
された
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。これらの化合物は、供給
ガスの不純物である。
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の
圧力は６９０ｋＰａｇであった。
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された
。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流におけるメタンの量は、
入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は
検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレ
ン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不
純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなか
った。
ＣＯの出口濃度は２６．６％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの３．８％消費に対
応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
実施例４
ガス浄化システムは、実施例３と同様に、混合ガス流を受け取るように構成された。混
合ガス流は、製鋼所から受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システム
は、次のモジュールを次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸性
ガス除去モジュール、（ｉｉｉ）脱酸素モジュール、および（ｉｖ）有機化合物除去モジ
ュール。加水分解モジュール、γ－アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ Ｆ－２００）床から構成
されている。酸性ガス除去モジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ ＺＯＰ－１１６）床か
ら構成されている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ Ｃｕ０２２６Ｓ）から構成さ
れている。
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。これらの化合物は、供給
ガスの不純物である。
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の
圧力は６９０ｋＰａｇであった。
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された
。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流におけるメタンの量は、
入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は
検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレ
ン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不
純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなか
った。
ＣＯの出口濃度は２６．２％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの４．９％消費に対応
し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
実施例５
実施例２と同様のガス浄化システムは、混合ガス流を受け取るように構成された。混合
ガス流は、微生物阻害剤の濃度が高くなっている。濃度はバイオマスまたは都市固形廃棄
物のガス化または処理済みコークス炉ガスから予想される範囲内である。ガス浄化システ
ムは、次のモジュールを次の順序で組み込んだ：（ｉ）加水分解モジュール、（ｉｉ）酸
性ガス除去モジュール、（ｉｉｉ）脱酸素モジュール、および（ｉｖ）有機化合物除去モ
ジュール。加水分解モジュール、γ－アルミナ吸着剤（ＢＡＳＦ Ｆ－２００）床から構
成されている。酸性ガス除去モジュール、酸化亜鉛吸着剤（ＲＣＩ ＺＯＰ－１１６）床
から構成されている。脱酸素モジュール、銅触媒（ＢＡＳＦ Ｃｕ ０２２６Ｓ）から構
成されている。
基質を試験する前に、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で脱酸素触媒
を還元した。
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。この化合物は供給ガスの
不純物である。
ガス流が供給されたこれらの速度と各モジュールの入口温度を以下の表に示す。各床の
圧力は６９０ｋＰａｇであった。
この構成により、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成された
。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流におけるメタンの量は、
入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は
検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレ
ン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不
純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなか
った。
ＣＯの出口濃度は１６．６％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの６．８％消費に対
応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
実施例６
混合ガス流を受け取るようにガス浄化システムを構成した。混合ガス流は、製鋼所から
受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは１つのモジュールのみ
が組み込まれた。モジュールは銅触媒（ＢＡＳＦ Ｃｕ０２２６Ｓ）で構成された。
基質を試験する前に、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で脱酸素触媒
を還元した。
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。この化合物は供給ガスの
不純物である。
ガス流が供給された速度は、４０００時間－１のガス毎時空間速度に対応する。モジュ
ールの入口温度は２００℃であった。モジュールの圧力は６９０ｋＰａｇであった。
このモジュールにより、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成
された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。しかしながら、出口流におけるメタンの
量は、入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの
生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはア
セチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。発酵性ガス流中にメタノールが検
出された。メタノールは微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で他の不
純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成されなか
った。
ＣＯの出口濃度は３０．２％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの４．２％消費に対
応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
実施例７
混合ガス流を受け取るようにガス浄化システムを構成した。混合ガス流は、製鋼所から
受け取った流れを表すように設計されている。ガス浄化システムは１つのモジュールのみ
が組み込まれた。モジュールは銅触媒（ＢＡＳＦ Ｃｕ０２２６Ｓ）で構成された。
基質を検査する前に、２５０℃で少なくとも１２時間、Ｎ２中の１％Ｈ２で触媒を還元
した。触媒還元に続いて、Ｎ２中の１％Ｈ２Ｓ、５％Ｈ２のガス流を使用して触媒を硫化
した。触媒を２２０℃で１８時間硫化した。
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。この化合物は供給ガスの
不純物である。
ガス流が供給された速度は、２０００時間－１のガス毎時空間速度に対応する。モジュ
ールの入口温度は２８０℃であった。モジュールの圧力は６９０ｋＰａｇであった。
このモジュールにより、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成
された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。しかしながら、出口流におけるメタンの
量は、入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの
生成は検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはア
セチレン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。発酵性ガス流中にアセトアルデヒ
ドが検出された。アセトアルデヒドは微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出
口流で他の不純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は
形成されなかった。
ＣＯの出口濃度は２６．９％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの１．０％消費に対
応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
実施例８
実施例７と同様のガス浄化システムは、混合ガス流を受け取るように構成された。混合
ガス流は、より高濃度の微生物阻害剤を含んでいた。濃度は、バイオマスまたは都市固形
廃棄物ガス化または処理済みコークス炉ガスから予想される範囲内である。ガス浄化シス
テムは１つのモジュールのみが組み込まれた。モジュールは銅触媒（ＢＡＳＦ Ｃｕ０２
２６Ｓ）で構成された。
ガス浄化システムに供給される混合ガス流の組成は、以下の表に示される。
上記の化合物に加えて、混合流で微量のメタンが検出された。この化合物は供給ガスの
不純物である。
ガス流が供給された速度は、１０００時間－１のガス毎時空間速度に対応する。モジュ
ールの入口温度は３００℃であった。モジュールの圧力は６９０ｋＰａｇであった。
このモジュールにより、発酵性ガス流がうまく生成された。目標の汚染物質除去が達成
された。発酵性ガス流の組成を下の表に示す。
発酵性ガス流中に微量のメタンが検出された。ただし、出口流におけるメタンの量は、
入口流において不純物として検出されたメタンの量と同様であったため、メタンの生成は
検出されなかった。微量のエタンとエチレンが検出された。エタンとエチレンはアセチレ
ン除去の生成物であり、微生物阻害剤ではない。発酵性ガス流中にアセトアルデヒドが検
出された。アセトアルデヒドは微生物阻害剤ではない。この構成を使用すると、出口流で
他の不純物は検出されなかった。このモジュールの構成を使用して微生物阻害剤は形成さ
れなかった。
ＣＯの出口濃度は１５．９％であった。この出口濃度は、入力ＣＯの３．０％消費に対
応し、これは最大推奨消費量である１０％をはるかに下回っている。
本明細書に列挙される公表文献、特許出願、および特許を含む全ての参考文献は、各参
考文献があたかも参照により組み込まれることが個々にかつ具体的に示され、かつその全
体が本明細書中に記載された場合と同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書における任意の先行技術への言及は、その先行技術が任意の国の努力傾注分野に
おいて共通の一般知識の一部をなすという認識ではなく、かつそのように解釈されるべき
ではない。
本発明を説明する文脈において（特に、以下の特許請求の範囲の文脈において）、用語
「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」ならびに同様の指示語の使用は、本明細書中に他
に指示がない限り、または文脈と明らかに相反することがない限り、単数および複数の両
方を包含すると解釈されるものとする。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有
する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）
」は、特に断りのない限り、非限定的な用語（すなわち、「～を含むがこれらに限定され
ない」ことを意味する）と解釈されるものとする。「から本質的になる」という用語は、
組成物、プロセス、または方法の範囲を、特定の材料、またはステップ、または組成物、
プロセスもしくは方法の基本的および新規の特性に実質的に影響しないものに限定する。
代替の使用（すなわち、「または」）は、代替の一方、両方、またはそれらの任意の組み
合わせを意味すると理解されるべきである。本明細書で使用される場合、「約」という用
語は、別段の指示がない限り、指示された範囲、値、または構造の±２０％を意味する。
本明細書の値の範囲の列挙は、本明細書で別段の指示がない限り、範囲内に入る各別個
の値を個々に言及する簡略法としての機能を果たすことを単に意図し、各別個の値は、あ
たかも本明細書に個々に列挙されたかのように、本明細書中に組み込まれる。例えば、任
意の濃度範囲、パーセント範囲、比率範囲、整数範囲、サイズ範囲、または厚さ範囲は、
別段の指示がない限り、列挙された範囲内の任意の整数の値、および適切な場合、その分
数（整数の１０分の１、および１００分の１など）を含むと理解されるべきである。
本明細書に記載される全ての方法は、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈と
明らかに相反することがない限り、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書に提供さ
れるありとあらゆる実施例または例示的な用語（すなわち、「など」）の使用は、本発明
をよりよく明らかにすることを単に意図し、別段特許請求の範囲に記載されない限り、本
発明の範囲を制限しない。本明細書におけるいかなる言葉も、本発明の実施に不可欠な任
意の非請求要素を示すものと解釈されるべきではない。
本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載される。それらの好ましい実施形態の変化
形は、上記の説明を読むことによって当業者に明らかとなり得る。本発明者らは、当業者
が必要に応じてそのような変化形を採用することを予想し、本発明者らは、本発明が本明
細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施されることを意図する。したがって、
本発明は、適用法によって許可された通り、本明細書に添付される特許請求の範囲に記載
される主題の全ての修正物および均等物を含む。さらに、好ましい実施形態の全ての考え
られる変化形における上記の要素の任意の組み合わせは、本明細書で別段の指示がない限
り、または文脈と明らかに相反することがない限り、本発明によって包含される。
本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載される。それらの好ましい実施形態の変化形は、上記の説明を読むことによって当業者に明らかとなり得る。本発明者らは、当業者が必要に応じてそのような変化形を採用することを予想し、本発明者らは、本発明が本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用法によって許可された通り、本明細書に添付される特許請求の範囲に記載される主題の全ての修正物および均等物を含む。さらに、好ましい実施形態の全ての考えられる変化形における上記の要素の任意の組み合わせは、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈と明らかに相反することがない限り、本発明によって包含される。

本発明の様々な実施形態を以下に示す。
１．入力ガス流から発酵性ガス流を生成するためのプロセスであって、前記入力ガス流は、ＣＯ、ＣＯ ２ 、もしくはＨ ２ 、またはそれらの組み合わせを含み、前記プロセスは、
ａ．前記入力ガス流を、前記ガス流の少なくとも１つの構成成分を除去および／または変換して加水分解後ガス流を提供する、加水分解モジュールに送ることと
ｂ．前記加水分解後ガス流を、前記ガス流の少なくとも１つのさらなる構成成分を除去および／または変換して酸性ガス枯渇流を生成する、酸性ガス除去モジュールに送ることと、
ｃ．前記酸性ガス枯渇流を、少なくとも１つのさらなる構成成分を除去および／または変換して発酵性ガス流を生成する、脱酸素モジュールに送ることと、を含む、プロセス。
２．除去および／または変換される少なくとも１つの構成成分が微生物阻害剤および／または触媒阻害剤である、上記１に記載のプロセス。
３．前記加水分解モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のうちの少なくとも１つ以上が、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および／またはシアン化水素（ＨＣＮ）である、上記１に記載のプロセス。
４．前記酸性ガス除去モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のうちの少なくとも１つ以上が、二酸化炭素（ＣＯ ２ ）、硫化水素（Ｈ ２ Ｓ）、およびシアン化水素（ＨＣＮ）からなる群から選択される、上記１に記載のプロセス。
５．前記脱酸素モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のうちの少なくとも１つ以上が、酸素（Ｏ ２ ）および／またはアセチレン（Ｃ ２ Ｈ ２ ）である、上記１に記載のプロセス。
６．前記加水分解モジュールが、全体的にまたは部分的にバイパスされ、前記入力ガス流が前記酸性ガス除去モジュールに送出される、上記１に記載のプロセス。
７．前記プロセスが、前記脱酸素モジュールに送る前に、前記酸性ガス枯渇流を接触水素化モジュールに送ることを含み、前記脱酸素モジュールに送る前に前記酸性ガス枯渇流から少なくとも１つの構成成分を除去および／または変換する、上記１に記載のプロセス。
８．前記接触水素化モジュールによって除去および／または変換される少なくとも１つの構成成分が、アセチレン（Ｃ ２ Ｈ ２ ）である、上記７に記載のプロセス。
９．前記プロセスが、前記ガス流中の構成成分のレベルを測定するために、各モジュールの前および／または後に配置される１つ以上の監視デバイスをさらに含む、上記１に記載のプロセス。
１０．前記プロセスが、前記ガス流中の１つ以上の構成成分の前記レベルと相関して１つ以上のモジュールをバイパスすることができる、上記９に記載のプロセス。
１１．前記プロセスが、前記発酵性ガス流からシアン化水素の少なくとも一部を除去するために、バイオリアクターに送る前に、前記発酵性ガス流をシアン化水素除去モジュールに送ることを含む、上記９に記載のプロセス。
１２．前記発酵性ガス流が、百万分の１００（１００ｐｐｍ）以下の酸素（Ｏ ２ ）、百万分の１（１ｐｐｍ）以下のシアン化水素（ＨＣＮ）、および百万分の１（１ｐｐｍ）以下のアセチレン（Ｃ ２ Ｈ ２ ）を含む、上記１に記載のプロセス。
１３．前記発酵性ガス流の少なくとも一部をバイオリアクターに送ることをさらに含み、前記バイオリアクターが発酵ブロスおよび１種以上の微生物を含む培養物を含有する、上記１に記載のプロセス。
１４．前記入力ガス流の少なくとも一部が合成ガスおよび／または発生炉ガスである、上記１に記載のプロセス。
１５．入力ガス流から、酸素、アセチレン、シアン化水素を除去するためのプロセスであって、前記入力ガス流を触媒と接触させることにより、前記酸素を１００ｐｐｍ未満に低減させ、前記アセチレンを１ｐｐｍ未満に低減させ、前記シアン化水素を１ｐｐｍ未満に低減させることを含み、前記触媒は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ランタナ、炭素、シリカ－アルミナ、またはゼオライトに担持された銅を含む、プロセス。
１６．前記入力ガス流が、最大７０００ｐｐｍの酸素、最大７００ｐｐｍのアセチレン、および最大６０ｐｐｍのシアン化水素を含む、上記１５に記載のプロセス。
１７．前記入力ガス流が、最大１００００ｐｐｍの酸素、最大１５００ｐｐｍのアセチレン、および最大５００ｐｐｍのシアン化水素を含む、上記１５に記載のプロセス。
１８．前記プロセスが、前記入力ガス流中１０パーセント未満の一酸化炭素を消費する、上記１５に記載のプロセス。
１９．前記プロセスが、少なくとも１３８ｋＰａｇの圧力で行われる、上記１５に記載のプロセス。
２０．前記触媒が、硫化されている、上記１５に記載のプロセス。

Claims (20)

  1. 入力ガス流から発酵性ガス流を生成するためのプロセスであって、前記入力ガス流は、
    ＣＯ、ＣＯ２、もしくはＨ２、またはそれらの組み合わせを含み、前記プロセスは、
    ａ．前記入力ガス流を、前記ガス流の少なくとも１つの構成成分を除去および／または
    変換して加水分解後ガス流を提供する、加水分解モジュールに送ることと
    ｂ．前記加水分解後ガス流を、前記ガス流の少なくとも１つのさらなる構成成分を除去
    および／または変換して酸性ガス枯渇流を生成する、酸性ガス除去モジュールに送ること
    と、
    ｃ．前記酸性ガス枯渇流を、少なくとも１つのさらなる構成成分を除去および／または
    変換して発酵性ガス流を生成する、脱酸素モジュールに送ることと、を含む、プロセス。
  2. 除去および／または変換される少なくとも１つの構成成分が微生物阻害剤および／また
    は触媒阻害剤である、請求項１に記載のプロセス。
  3. 前記加水分解モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のうちの
    少なくとも１つ以上が、硫化カルボニル（ＣＯＳ）および／またはシアン化水素（ＨＣＮ
    ）である、請求項１に記載のプロセス。
  4. 前記酸性ガス除去モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のう
    ちの少なくとも１つ以上が、二酸化炭素（ＣＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、およびシアン
    化水素（ＨＣＮ）からなる群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
  5. 前記脱酸素モジュールによって除去および／または変換される前記構成成分のうちの少
    なくとも１つ以上が、酸素（Ｏ２）および／またはアセチレン（Ｃ２Ｈ２）である、請求
    項１に記載のプロセス。
  6. 前記加水分解モジュールが、全体的にまたは部分的にバイパスされ、前記入力ガス流が
    前記酸性ガス除去モジュールに送出される、請求項１に記載のプロセス。
  7. 前記プロセスが、前記脱酸素モジュールに送る前に、前記酸性ガス枯渇流を接触水素化
    モジュールに送ることを含み、前記脱酸素モジュールに送る前に前記酸性ガス枯渇流から
    少なくとも１つの構成成分を除去および／または変換する、請求項１に記載のプロセス。
  8. 前記接触水素化モジュールによって除去および／または変換される少なくとも１つの構
    成成分が、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）である、請求項７に記載のプロセス。
  9. 前記プロセスが、前記ガス流中の構成成分のレベルを測定するために、各モジュールの
    前および／または後に配置される１つ以上の監視デバイスをさらに含む、請求項１に記載
    のプロセス。
  10. 前記プロセスが、前記ガス流中の１つ以上の構成成分の前記レベルと相関して１つ以上
    のモジュールをバイパスすることができる、請求項９に記載のプロセス。
  11. 前記プロセスが、前記発酵性ガス流からシアン化水素の少なくとも一部を除去するため
    に、バイオリアクターに送る前に、前記発酵性ガス流をシアン化水素除去モジュールに送
    ることを含む、請求項９に記載のプロセス。
  12. 前記発酵性ガス流が、百万分の１００（１００ｐｐｍ）以下の酸素（Ｏ２）、百万分の
    １（１ｐｐｍ）以下のシアン化水素（ＨＣＮ）、および百万分の１（１ｐｐｍ）以下のア
    セチレン（Ｃ２Ｈ２）を含む、請求項１に記載のプロセス。
  13. 前記発酵性ガス流の少なくとも一部をバイオリアクターに送ることをさらに含み、前記
    バイオリアクターが発酵ブロスおよび１種以上の微生物を含む培養物を含有する、請求項
    １に記載のプロセス。
  14. 前記入力ガス流の少なくとも一部が合成ガスおよび／または発生炉ガスである、請求項
    １に記載のプロセス。
  15. 入力ガス流から、酸素、アセチレン、シアン化水素を除去するためのプロセスであって
    、前記入力ガス流を触媒と接触させることにより、前記酸素を１００ｐｐｍ未満に低減さ
    せ、前記アセチレンを１ｐｐｍ未満に低減させ、前記シアン化水素を１ｐｐｍ未満に低減
    させることを含み、前記触媒は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ランタナ、炭素
    、シリカ－アルミナ、またはゼオライトに担持された銅を含む、プロセス。
  16. 前記入力ガス流が、最大７０００ｐｐｍの酸素、最大７００ｐｐｍのアセチレン、およ
    び最大６０ｐｐｍのシアン化水素を含む、請求項１５に記載のプロセス。
  17. 前記入力ガス流が、最大１００００ｐｐｍの酸素、最大１５００ｐｐｍのアセチレン、
    および最大５００ｐｐｍのシアン化水素を含む、請求項１５に記載のプロセス。
  18. 前記プロセスが、前記入力ガス流中１０パーセント未満の一酸化炭素を消費する、請求
    項１５に記載のプロセス。
  19. 前記プロセスが、少なくとも１３８ｋＰａｇの圧力で行われる、請求項１５に記載のプ
    ロセス。
  20. 前記触媒が、硫化されている、請求項１５に記載のプロセス。
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