JPWO2020045422A1 - 有機物質の製造方法 - Google Patents
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Abstract
微生物発酵により有機物質含有液を得る微生物発酵工程と、前記有機物質含有液を加熱して、微生物を含む液体ないし固体成分と、有機物質を含む気体成分とに分離する分離工程と、を備える、有機物質の製造方法。
Description
前記有機物質含有液を加熱して、微生物を含む液体ないし固体成分と、有機物質を含む気体成分とに分離する分離工程と、
を備える、有機物質の製造方法。
[2]微生物発酵により沸点が115℃以下の有機物質および沸点が115℃超の有機物質を含む有機物質含有液を得る微生物発酵工程と、
前記有機物質含有液を加熱して、沸点が115℃超の有機物質および微生物を含む液体ないし固体成分と、沸点が115℃以下の有機物質を含む気体成分とに分離する分離工程と、
を備え、
前記加熱の温度が、沸点が115℃以下の有機物質の沸点以上130℃以下である、有機物質の製造方法。
[3]前記分離工程により得られた気体成分を凝縮させて液化する液化工程をさらに含み、
前記液化工程において生じる凝縮熱を熱源として利用する、[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]有機物質を加熱蒸留により精製する精製工程をさらに含み、
前記凝縮熱を、前記精製工程の加熱蒸留の熱源として利用する、[3]の記載の製造方法。
[5]前記微生物発酵が、一酸化炭素を含む合成ガスを原料とする、[1]〜[4]のいずれか一つに記載の製造方法。
[6]前記合成ガスが、廃棄物由来ガスである、[5]に記載の製造方法。
[7]前記有機物質が、炭素数1〜6のアルコールを含む、[1]〜[6」のいずれか一つに記載の製造方法。
原料ガス生成工程は、炭素源をガス化させることによって原料ガスを生成する工程である(図1参照)。なお、例えば、逆シフト反応により、二酸化炭素を還元して生成させることもできる。
上記した原料ガスをそのまま合成ガスとして、微生物発酵槽に供給することもできるが、微生物発酵に好適なように原料ガスの精製を行ってもよい。
微生物発酵工程は、微生物発酵により有機物質含有液を得る工程である(図1参照)。この際、前記微生物発酵は、通常、原料ガス生成工程により得られる原料ガス、または原料ガス精製工程により得られる原料ガス(合成ガス)が用いられ得る。このうち、微生物発酵を好適に行う観点から前記合成ガスを用いることが好ましい。また、前記原料ガス生成工程により得られる原料ガス、原料ガス精製工程により得られるガス(合成ガス)に別の所定のガスを追加した合成ガスを用いてもよい。別の所定ガスとして、例えば二酸化硫黄等の硫黄化合物、リン化合物、および窒素化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物が挙げられる。一実施形態において、微生物発酵は一酸化炭素を含む原料ガスまたは一酸化炭素を含む合成ガスを原料とすることが好ましく、一酸化炭素を含む合成ガスを原料とすることがより好ましい。この際、前記原料ガスまたは合成ガスは廃棄物由来ガスであることが好ましい。以下、微生物発酵に用いられる原料ガスまたは合成ガスを併せて「合成ガス等」と称することがある。
分離工程は、有機物質含有液を加熱して、微生物を含む液体ないし固体成分と、有機物質を含む気体成分とに分離する工程である(図1参照)。
液化工程は、上記分離工程で得られた有機物質を含む気体成分を、凝縮により液化する工程である(図1参照)。液化工程で用いられる装置は、特に限定されないが、熱交換器、特にコンデンサー(凝縮器)を用いることが好ましい。凝縮器の例としては、水冷式、空冷式、蒸発式等が挙げられる。それらのなかでも水冷式が好ましい。凝縮器は一段でもよいし、複数段からなるものでもよい。
精製工程は、有機物質を精製する工程である(図1参照)。この際、前記精製とは、有機物質含有液を、目的の有機物質の濃度を高めた留出液と、目的の有機物質の濃度を低下させた缶出液とに分離することを意味する。また、精製される有機物質は、微生物発酵工程後に分離された有機物質を含む精製液であってもよいし、分離工程後に得られた気体成分を凝縮させて液化されたものであってもよいし、これらの混合物であってもよい。
精製工程において分離された缶出液は、排水処理工程に供されてもよい(図1参照)。排水処理工程において、缶出液からさらに窒素化合物やリン化合物等の有機物を除去することができる。本工程では、缶出液を嫌気処理または好気処理することで有機物を除去してもよい。除去された有機物は、精製工程における燃料(熱源)として利用してもよい。
上述の通り、液化工程において生じる凝縮熱を熱源として利用することができる。凝縮熱を利用することで、効率的かつ経済的に有機物質を製造することができる。
本発明の製造方法により得られる有機物質の用途は、特に限定されない。製造された有機物質は、例えば、プラスチックや樹脂等の原料として用いることもできるし、各種溶媒、殺菌剤、または燃料として用いることもできる。高濃度のエタノールは、ガソリン等に混合する燃料エタノールとして用いることができる他、例えば、化粧品、飲料、化学物質、燃料(ジェット燃料)等の原材料、食品等の添加物として用いることができ、汎用性が極めて高い。
主反応器、合成ガス供給孔、培地供給孔、排出孔を備えた連続発酵装置(発酵槽)内に、クロストリジウム・オートエタノゲナム(微生物)の種菌と、菌培養用の液状培地(リン化合物、窒素化合物および各種ミネラル等を適切量含む)とを充填した。
伝導加熱型乾燥装置の加熱時の圧力を0.15MPaとし、中空円盤(ディスク)の表面温度を115℃に変更したことを除いては、実施例1と同様の方法で液化物を得た。
伝導加熱型乾燥装置の加熱時の圧力を0.12MPaとし、中空円盤(ディスク)の表面温度を105℃に変更したことを除いては、実施例1と同様の方法で液化物を得た。
実施例1と同様の方法で、エタノール、2,3−BDO、酢酸、および水の回収率を測定したところ、それぞれ95体積%、65体積%、67体積%、および100体積%であった。得られた結果を下記表1に示す。
伝導加熱型乾燥装置の加熱時の圧力を0.08MPaとし、中空円盤(ディスク)の表面温度を95℃に変更したことを除いては、実施例1と同様の方法で液化物を得た。
実施例1と同様の方法で、エタノール、2,3−BDO、酢酸、および水の回収率を測定したところ、それぞれ72体積%、55体積%、51体積%、および95体積%であった。得られた結果を下記表1に示す。
伝導加熱型乾燥装置の加熱時の圧力を0.05MPaとし、中空円盤(ディスク)の表面温度を85℃に変更したことを除いては、実施例1と同様の方法で液化物を得た。
実施例1において使用した有機物質含有液についても同様にバブリングによる発泡試験を行ったところ、激しい泡立ちが確認された。
Claims (7)
- 微生物発酵により有機物質含有液を得る微生物発酵工程と、
前記有機物質含有液を加熱して、微生物を含む液体ないし固体成分と、有機物質を含む気体成分とに分離する分離工程と、
を備える、有機物質の製造方法。 - 微生物発酵により沸点が115℃以下の有機物質および沸点が115℃超の有機物質を含む有機物質含有液を得る微生物発酵工程と、
前記有機物質含有液を加熱して、沸点が115℃超の有機物質および微生物を含む液体ないし固体成分と、沸点が115℃以下の有機物質を含む気体成分とに分離する分離工程と、
を備え、
前記加熱の温度が、沸点が115℃以下の有機物質の沸点以上130℃以下である、有機物質の製造方法。 - 前記分離工程により得られた気体成分を凝縮させて液化する液化工程をさらに含み、
前記液化工程において生じる凝縮熱を熱源として利用する、請求項1または2に記載の製造方法。 - 有機物質を加熱蒸留により精製する精製工程をさらに含み、
前記凝縮熱を、前記精製工程の加熱蒸留の熱源として利用する、請求項3の記載の製造方法。 - 前記微生物発酵が、一酸化炭素を含む合成ガスを原料とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記合成ガスが、廃棄物由来ガスである、請求項5に記載の製造方法。
- 前記有機物質が、炭素数1〜6のアルコールを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。
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