KR101944225B1 - 바이오처리방법 - Google Patents

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Abstract

작용화된 기질 재료들, 예를 들어, 무기 입자들 및/또는 합성 폴리머 입자들이 당화 및 발효 등과 같은 바이오처리를 향상시키는 데 이용된다.

Description

바이오처리방법{BIOPROCESSING}
관련 출원
본 출원은 미국 특허 가출원 제61/180,019호(출원일: 2009년 5월 3일) 및 미국 특허 가출원 제61/252,300호(출원일: 2009년 10월 16일)에 대한 우선권을 주장한다. 이들 가출원의 각각의 완전한 개시 내용은 따라서 여기에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 바이오처리방법, 구체적으로는 기질(substrate) 상에 고정화된 미생물을 이용해서 저분자량 당(low molecular weight sugar)을 생성물로 전환시키는 방법; 입상체 재료, 미생물 또는 효소 및 액체 매질을 포함하는 혼합물; 그리고 섬유; 및 미생물 혹은 효소를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
탄수화물은 미생물 혹은 효소 등과 같은 제제를 이용하는 바이오처리 수법에 의해 다른 재료로 전환될 수 있다. 예를 들어, 발효에 있어서, 탄수화물은, 예컨대, 미생물에 의해 알코올 혹은 산으로 전환되고, 당은 혐기성 조건 하에 효모를 이용해서 알코올로 전환된다. 탄수화물의 생성물로의, 예컨대, 당의 알코올로의 완전한 전환 전에 발효가 정지되면, "고착"(stuck) 발효가 일어난다고들 한다.
기타 바이오처리 수법은 셀룰로스 재료 혹은 리그노셀룰로스 재료의 저분자량 당으로의 효소 가수분해를 포함한다.
몇몇 경우에, 바이오처리에 있어서의 기질의 존재는, 예를 들어, 저분자량 당을 중간생성물 혹은 생성물로 전환, 또는 셀룰로스 재료 혹은 리그노셀룰로스 재료를 저분자량 당으로 전환을 용이하게 한다. 본 발명자들은, 기질, 예컨대, 무기 혹은 유기 재료를 저분자량 당, 매질, 예컨대, 용매 혹은 용매계 및 미생물과의 혼합물에 포함하는 것이 당의 전환에 의해 얻어진 중간생성물 혹은 생성물, 예를 들어, 에탄올 혹은 뷰탄올(예컨대, n-뷰탄올) 등과 같은 알코올의 수율 및 생산율을 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 기질을 내포시키는 것은 또한, 예컨대, 발효에 의한 불완전하거나 둔하거나 혹은 "고착된"(stuck) 생성물 전환을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 기질의 내포는 셀룰로스 재료 혹은 리그노셀룰로스 재료의 효소 가수분해를 증대시킬 수 있다.
일반적으로, 본 발명은 기질, 예컨대, 섬유들 혹은 입자들 상에 고정화된 미생물 및/또는 효소를 이용해서 탄수화물을 생성물로 전환시키는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 한다.
일 양상에서, 본 발명은 기질, 예컨대, 무기 혹은 플라스틱 입자들 혹은 섬유들 상에 고정화된 미생물을 이용해서 저분자량 당, 예컨대, 수크로스, 글루코스, 자일로스 혹은 이들의 임의의 혼합물을 중간생성물 혹은 생성물로 전환시키는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 한다. 몇몇 경우에, 기질은 작용기에 의해 작용화되어, 그의 자연 그대로의 상태를 지니지 않게 된다.
"고정화된"란, 미생물 및/또는 효소가 공유결합, 수소, 이온 혹은 등가 결합에 의해 및/또는 예컨대 미생물과 섬유들 혹은 입자들의 기공 간의 기계적 상호작용에 의해 기질(예컨대, 입자들 혹은 섬유들)에 직접 혹은 간접적으로(예컨대, 화학적 링커를 통해서) 결합되는 것을 의미한다. 결합은, 예를 들어, 바이오매스 재료를 전기적으로 극성화함으로써 작성될 수 있다. 상호작용은 영구적이거나 반영구적이거나 순간적일 수 있다. 기계적 상호작용은 섬유 혹은 입자의 기공 혹은 다른 부위 내에 자리 잡거나 달라붙은 미생물 혹은 효소를 포함할 수 있다.
몇몇 구현예는 다음과 같은 특성들을 하나 이상 포함한다.
전환은 미생물에 의해서 저분자량 당의 적어도 일부를 알코올, 예컨대, 에탄올 혹은 뷰탄올로, 또는 탄화수소 혹은 수소로 전환시키는 것을 포함할 수 있다. 전환은 발효를 포함할 수 있다. 상기 미생물은 효모, 예컨대, 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae; "S. cerevisiae"로 약칭됨) 및/또는 피키아 스티피티스(Pichia stipitis; "P. stipitis"로 약칭됨), 또는 박테리아, 예컨대, 지모모나스 모빌리스(Zymomonas mobilis; "Z. mobilis"로 약칭됨)를 포함할 수 있다. 이 방법은 기질, 예컨대, 무기 섬유를, 예를 들어, 입자빔과 같은 이온화 방사선으로 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 섬유들 혹은 입자들은 0.25㎡/g 이상의 BET(Brunauer, Emmet and Teller) 표면적 및/또는 적어도 70%의 다공도를 지닐 수 있다. 몇몇 경우에, BET 표면적은 10, 100, 250, 500 ㎡/g 이상, 혹은 심지어 1000 ㎡/g 이상일 수 있다. 상기 방법은 후속의 전환 과정에서 기질을 재사용하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 극성 작용기를 지니는, 기질, 예컨대, 입상체 재료, 상보적 작용기를 지니는 미생물 혹은 효소, 그리고 액체 매질을 포함하는 혼합물을 특징으로 한다. 몇몇 경우에, 기질은 섬유들, 예컨대, 무기 섬유들 혹은 플라스틱 섬유들을 포함한다.
추가의 양상에서, 본 발명은 작용기를 지니는, 기질, 예컨대, 섬유들 혹은 입자들, 그리고 상보적 작용기를 지니는 미생물 혹은 효소를 포함하되, 해당 미생물 혹은 효소가 상기 기질 상에 고정화되어 있는 것인 조성물을 특징으로 한다. 섬유가 이용될 경우, 해당 섬유는 예를 들어, 무기 섬유 혹은 플라스틱 섬유일 수 있다.
본 발명은, 또한, 기질, 미생물 및 용매 혹은 용매계, 예컨대, 물 혹은 물과 유기 용매와의 혼합물과의 혼합물 중에, 저분자량 당 또는 저분자량 당을 포함하는 재료를 중간생성물 혹은 생성물로 전환시키는 방법을 특징으로 한다. 용매 혹은 용매계의 예로는, 물, 헥산, 헥사데칸, 글라이콜, 클로로포름, 톨루엔, 아세트산에틸, 석유에터, 액화 석유 가스(LPG), 이온성 액체 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 용매 혹은 용매계는 단일 상 혹은 둘 이상의 상의 형태일 수 있다. 기질은, 예컨대, 섬유 형태일 수 있다. 예를 들어, 기질은 무기 섬유 혹은 합성 섬유, 예컨대, 플라스틱 섬유를 포함할 수 있다.
몇몇 경우에, 중간생성물 혹은 생성물, 예컨대, 에탄올의 생산 동안 존재하는 기질(예컨대, 본 명세서에 기재된 임의의 방법에 의해 처리된 혹은 미처리된 섬유)은 생성물의 생산율을 증대시킬 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이길 원치 않지만, 높은 표면적 및/또는 높은 다공도 고체 등과 같은, 고체가 존재하는 것은 용질의 유효 농도를 증가시키고 또한 반응이 일어날 수 있는 기질을 제공함으로써 반응속도를 증가시킬 수 있는 것으로 여겨진다.
예를 들어, (방사선 등이) 조사된 혹은 미조사된 섬유 재료, 예컨대, 탄소 섬유나 유리 섬유 등의 무기 재료, 혹은 플라스틱 섬유 등과 같은 합성 고분자 재료는 옥수수-에탄올 발효 혹은 사탕수수 추출물 발효 등과 같은, 발효 과정에 가해져서, 생산율을 적어도 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100% 이상, 예컨대, 적어도 150%, 혹은 심지어 1000%까지 증가시킬 수 있다. 섬유 재료는 높은 표면적, 높은 다공도 및/또는 낮은 벌크 밀도(low bulk density)를 지닐 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 섬유 재료는 약 0.5중량% 내지 약 50중량%, 예컨대, 약 1중량% 내지 약 25중량% 또는 약 2중량% 내지 약 12.5중량%의 혼합물로 존재한다. 다른 실시형태에서, 상기 섬유 재료는 약 0.5중량% 이상, 예컨대, 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9중량% 이상, 또는 심지어 약 10중량% 이상의 양으로 존재한다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 산화되거나 조사되거나 혹은 화학적으로 작용화된(functionalized) 섬유 재료는 예컨대 저분자량 당 발효 과정에 가해져서, 발효 속도 및 출력을 증대시킬 수 있다.
기질은 전환 과정 동안 스스로 소비되지 않기 때문에, 해당 기질은 다수의 배취 과정(batch process)에서 재사용될 수 있거나, 또는 비교적 커다란 부피의 생성물의 생산을 위해 연속적으로 사용될 수 있다.
몇몇 구현예는 다음과 같은 특성들을 하나 이상 포함한다.
전환은 미생물에 의해서 저분자량 당의 적어도 일부를 알코올, 예컨대, 에탄올 혹은 뷰탄올로 전환시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전환은 발효를 포함할 수 있다. 상기 미생물은 예컨대, S. 세레비시애 및/또는 P. 스티피티스로 이루어진 군으로부터 선택된 효모, 또는 지모모나스 모빌리스 등의 박테리아를 포함할 수 있다. 미생물은 천연 미생물 혹은 공학적으로 조작된 미생물일 수 있다. 예를 들어, 미생물은 박테리아, 예컨대, 셀룰로스 분해 박테리아, 균류, 예컨대, 효모, 식물 또는 원생생물, 예컨대, 조류, 원충 또는 균류-유사 원생생물, 예컨대, 점균류일 수 있다. 유기체가 거부반응을 일으키지 않을 경우, 유기체의 혼합물이 이용될 수 있다. 전환은 적어도 140%, 몇몇 경우에는 적어도 170%의 퍼센트 성능(즉, 성능 %)을 발휘할 수 있다. 에탄올 발효에 대한 성능 %를 구하는데 이용된 식은 성능 % = (샘플 중 에탄올/대조군 중 에탄올) × 100이다.
기질은 섬유 재료를 포함할 수 있다. 상기 방법은 혼합하기 전에 섬유 재료를, 예컨대, 이온화 방사선, 예를 들어, 적어도 5M㎭의 총 선량으로 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 조사는 입자빔, 예컨대, 전자빔을 이용해서 수행될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 조사는 기질 상에 수행되는 한편, 해당 기질은 공기, 질소, 산소, 헬륨 혹은 아르곤에 노출된다. 조사는, 이온화 방사선, 예컨대, 감마선, 전자빔, 혹은 약 100㎚ 내지 약 280㎚의 파장을 지니는 자외선 C 방사선을 이용해서 수행될 수 있다. 조사는 방사선의 다수의 인가를 이용해서 수행될 수 있다. 몇몇 경우에, 상기 방사선은 약 10 M㎭ 내지 약 150 M㎭의 총 선량에서, 예컨대, 약 0.5 내지 약 10 M㎭/day, 혹은 1 M㎭/s 내지 약 10 M㎭/s의 선량에서 인가될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 조사하는 단계는, 예컨대, 감마선 및 전자빔 등과 같은 2종 이상의 방사선 공급원을 인가하는 단계를 포함한다.
다른 양상에서, 상기 기질은 당화 과정에 포함되며, 해당 기질의 존재는 셀룰로스-함유 공급원료로부터 저분자량 당의 반응 속도 및 수율을 증대시킬 수 있다. 이 양상에서, 본 발명은 입자 상에 고정화된 당화제를 이용해서 셀룰로스 재료 혹은 리그노셀룰로스 재료를 당화시키는 단계를 포함하는 방법을 특징으로 한다. 상기 당화제는, 예를 들어, 효소일 수 있다.
달리 규정되어 있지 않는 한, 본 명세서에서 이용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해할 수 있는 것과 동일한 의미를 지닌다. 본 명세서에 기재된 것과 유사 혹은 등가인 방법 및 재료가 본 발명의 실시 혹은 테스트에 이용될 수 있지만, 적절한 방법과 재료는 후술한다. 본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허 공보 및 기타 문헌은 그들의 전문이 참조로 병합된다. 모순되는 경우에는, 정의를 비롯하여 본 명세서는 조절될 것이다. 또한, 재료, 방법 및 예들은 단지 예시적일 뿐 제한하기 위해 의도된 것은 아니다.
본 발명의 기타 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명으로부터 또한 청구의 범위로부터 명백할 것이다.
작용화된 기질 재료들, 예를 들어, 무기 입자들 및/또는 합성 폴리머 입자들이 당화 및 발효 등과 같은 바이오처리를 향상시키는 데 이용된다.
도 1은 섬유의 처리 및 발효 과정에서 해당 처리된 섬유의 이용을 예시한 블록도;
도 1a는 미생물과 상호작용하는 작용화된 섬유의 개략적 예시도.
본 명세서에 기재된 기질 재료, 예컨대, 작용화된 입상체 재료는, 예컨대, 발효 과정 동안 저분자량 당의 중간생성물 혹은 생성물로의 전환을 용이하게 할 수 있다. 카복실산기, 에놀기, 알데하이드기, 케톤기, 나이트릴기, 나이트로기 혹은 나이트로소기 등과 같은 소망의 종류와 양의 작용기를 지니는 작용화된 기질 재료는 본 명세서에 기재된 방법 혹은 기타 공지된 방법을 이용해서 준비될 수 있다.
기질 재료
이하에 설명되는 재료는 효모 등과 같은 미생물 상에 존재하는 저분자량 당, 예컨대, 작용기를 전환시키는 데 이용되도록 제제 상에 있는 작용기와 상보적인 작용기로 작용화되어 있을 수 있다.
적절한 기질 재료는 유기 입상체 재료 및 무기 입상체 재료를 포함한다. 기질 재료는, 예를 들어, 탄산칼슘(예컨대, 침강성 탄산칼슘 혹은 천연 탄산칼슘), 아라고나이트 점토(aragonite clay), 사방정계 점토, 칼사이트 점토(calcite clay), 사방 육면체 점토(rhombohedral clay), 카올린 점토, 벤토나이트 점토, 인산이칼슘, 인산삼칼슘, 피로인산칼슘, 불용성 메타인산나트륨, 오쏘인산마그네슘, 인산삼마그네슘, 수산화인회석, 합성 인회석, 알루미나, 수화 알루미나, 실리카 제로겔, 금속 알루미노실리케이트 착체, 규산알루미늄나트륨, 규산지르코늄, 이산화규소 그라파이트(silicon dioxide graphite), 규회석, 운모, 유리, 유리 섬유, 실리카, 탤크, 탄소 섬유, 전도성 카본블랙, 세라믹 분체, 세라믹 섬유 및 알루미나 삼수화물 등과 같은 무기 충전재를 포함한다. 다른 입상체 재료, 예컨대, 건설 폐기물 분말(ground construction waste), 타이어 고무 분말(ground tire rubber), 리그닌, 말레산화 폴리프로필렌, 나일론 섬유 혹은 기타 열가소성 섬유 및 불소화 고분자, 예컨대, 불소화 폴리에틸렌도 이용될 수 있다. 상기 재료들의 배합물도 이용될 수 있다.
몇몇 재료는 작용화된 상태에서 시판되고 있다. 예를 들어, 카복시-작용화된 탄소 나노튜브가 예컨대, 미국 매사추세츠주의 뉴톤시에 소재한 NanoLab으로부터 시판되고 있고, 작용화된 실리카는 Isco, Inc.로부터 시판되고 있다.
상기 입상체 재료는, 예컨대, 1㎛ 이상, 예컨대, 2㎛, 5㎛, 10㎛, 25㎛ 이상 혹은 심지어 35㎛ 이상의 입자 크기를 지닐 수 있다. 바람직한 기질의 기타 물성은 이하에 설명될 것이다.
나노미터 규모의 충전재도 단독으로, 또는 임의의 크기 및/또는 형상의 섬유 재료와 조합하여 이용될 수 있다. 충전재는, 예컨대, 입자, 판 혹은 섬유의 형태일 수 있다. 예를 들어, 나노미터 크기의 점토, 실리콘 및 탄소 나노튜브 혹은 부피가 큰 공, 실리콘 나노와이어, 및 탄소 나노와이어가 이용될 수 있다. 충전재는 1000㎚ 미만, 예컨대, 900㎚, 800㎚, 750㎚, 600㎚, 500㎚, 350㎚, 300㎚, 250㎚, 200㎚ 미만, 100㎚ 미만, 혹은 심지어 50㎚ 미만의 가로 치수를 지닐 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 이 나노점토(nano-clay)는 몬모릴로나이트이다. 이러한 점토는 Nanocor, Inc. 및 Southern Clay Projducts사로부터 입수가능하며, 이들은 미국 특허 제6,849,680호 및 제6,737,464호 공보에 기재되어 있다. 상기 점토는 예컨대, 수지 혹은 섬유 재료 내로 혼입되기 전에 표면 처리될 수 있다. 예를 들어, 점토는 그의 표면이 사실상 이온성, 예컨대, 양이온성 혹은 음이온성으로 되도록 표면 처리될 수 있다.
응집 혹은 덩어리화된 나노미터 규모의 충전재, 혹은 초분자 구조, 예컨대, 자체-조립형 초분자 구조 내에 조립되는 나노미터 규모의 충전재도 이용될 수 있다. 응집된 혹은 초분자 충전재는 개폐 구조일 수 있고, 이들은 다양한 형태, 예컨대, 케이지(cage), 관 혹은 구형(spherical)을 지닐 수 있다.
본 명세서에 기재된 임의의 기질 재료의 배합물은 본 명세서에 기재된 생성물 중 어느 하나를 제조하기 위하여 이용될 수 있다.
기질 재료를 작용화시키고 기질 재료를 발효에 이용하기 위한 시스템
도 1은 기질 재료, 예컨대, 섬유 혹은 입상체 재료를 처리하고, 이어서 해당 처리된 재료를 이용해서 발효 과정을 증대시키는 시스템(100)을 도시하고 있다. 시스템(100)은, 예컨대, 조사, 산화, 화학적 작용화 혹은 기타 수법에 의해, 기질 재료가 작용화되는 임의선택적 모듈(102)을 포함한다. 기질 재료가 그의 자연 그대로의 상태로 이용되어야 한다면 혹은 미리 작용화되어 있다면, 이 단계는 생략된다.
처리된 기질 재료, 예컨대, 작용화된 입자 혹은 섬유는 기질 전달 모듈(108)에 의해 발효 시스템(106)으로 전달된다. 기질 재료는 임의의 소망의 농도, 예컨대, 약 0.05% 내지 약 20%, 약 0.1% 내지 약 10%, 약 0.2% 내지 약 6% 혹은 약 0.3% 내지 약 4%에서 전달될 수 있다. 농도는 이용된 기질 재료의 특성 및 얼마나 많은 기질 재료가 실체로서 첨가될 수 있는지에 의해 부분적으로 영향받을 것이다.
작용화된 기질 재료는 이어서 발효 동안 존재하여, 발효에 이용된 미생물, 예컨대, 효모 세포와 상호작용할 수 있는 기질을 제공함으로써 발효 과정을 향상시킨다. 이 상호작용은 도 1a에 개략적으로 도시되어 있으며, 해당 도 1a는 작용화된 극성 섬유(10) 및 상보적인 극성 작용기를 지니는 효모 세포(12)를 도시하고 있다. 상기 섬유 및 효모 세포의 극성으로 인해, 세포는 하나 이상의 섬유 상에 고정화될 수 있다. 이들 섬유들에의 효모 세포(혹은 기타 미생물)의 결합은 수소 결합에 의해, 혹은 공유결합 혹은 이온 결합에 의해 이루어질 수 있다. 몇몇 경우에, 섬유들 상에 있는 작용기는 미생물 상에 있는 것들과 작용하여 공유결합을 형성할 수 있다. 섬유의 높은 표면적 및 다공도는 섬유와 미생물의 상호작용을 위한 보다 큰 표면적을 제공하며, 이에 따라 이 상호작용을 증대시킨다. 고정화된 세포는 더욱 생산적이어서, 발효 과정의 효율과 수율을 증가시키며 이 과정이 영구적으로 "고착"되는 것을 방지한다.
단, 혼합이 발효 동안 수행된다면, 해당 혼합은 미생물과 섬유 간의 상호작용의 혼란을 최소화하기 위하여 비교적 온화하게(낮은 전단으로) 한다. 몇몇 실시형태에서, 미국 특허 가출원 제61/179,995호(출원일: 2009년 5월 20일), 미국 특허 가출원 제61/218,832호(출원일: 2009년 6월 19일) 및 대리인 문서 번호 00119-1US 하에 본 출원과 동시에 출원된 미국 특허 출원에 기재된 바와 같은 제트 혼합이 이용되며, 이들 문헌의 각각의 전체 개시내용은 참조로 본 명세서에 포함된다.
도 1에 도시된 설비에 있어서, 발효는 조질의 에탄올 혼합물을 생성하며, 이는 유지 탱크(110)로 유입된다. 물 혹은 기타 용매, 그리고 다른 비에탄올 성분들이 스트립 탑(stripping column)(112)을 이용해서 상기 조질의 에탄올 혼합물로부터 분리되고, 이 에탄올은 이어서 증류 유닛(114), 예컨대, 정류기를 이용해서 증류된다. 마지막으로, 에탄올은 분자체(molecular sieve)(116)를 이용해서 건조될 수 있고, 필요한 경우 변성되어 소망의 출하 방법으로 출력된다.
몇몇 경우에, 본 명세서에 기재된 시스템 혹은 그의 구성요소들은 휴대용일 수 있으므로, 해당 시스템은 한 장소에서 다른 장소로 (예컨대, 철도, 트럭 혹은 해양 선박에 의해) 수송될 수 있다. 본 명세서에 기재된 방법의 단계(스텝)들은 하나 이상의 장소에서 수행될 수 있고, 몇몇 경우에, 하나 이상의 단계들이 수송 중에 수행될 수 있다. 이러한 이동식 가공처리는 미국 특허 출원 제12/374,549호 및 국제 특허 출원 공개 제WO 2008/011598호에 기재되어 있고, 이들 문헌의 전체 개시내용은 참조로 본 명세서에 포함된다.
기질의 물성
작용화된 기질 재료와 기질 재료는 모두 그들의 자연 상태에서 본 명세서에 기재된 물성을 지닐 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 평균 섬유 폭(즉, 직경)은 대략 5,000개의 섬유를 랜덤하게 선택함으로써 광학적으로 결정된 것이다. 평균 섬유 길이는 보정된 길이-가중치 부여된 길이이다. BET 표면적은 다점 표면적이고, 다공도는 수은 다공도측정법에 의해 결정된 것이다.
기질 재료가 섬유라면, 몇몇 경우에, 기질 재료의 섬유의 평균 길이-대-직경비는 예컨대 8/1 이상, 예컨대, 10/1 이상, 15/1 이상, 20/1 이상, 25/1 이상 혹은 50/1 이상일 수 있다. 해당 섬유의 평균 길이는, 예컨대, 약 0.5㎜ 내지 2.5㎜, 예컨대, 약 0.75㎜ 내지 1.0㎜일 수 있고, 섬유의 평균 폭(즉, 직경)은, 예컨대, 약 5㎛ 내지 50㎛, 예컨대, 약 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 섬유의 길이의 표준 편차는 섬유의 평균 길이의 60% 이하, 예컨대, 해당 평균 길이의 50% 이하, 평균 길이의 40% 이하, 평균 길이의 25% 이하, 평균 길이의 10% 이하, 평균 길이의 5% 이하, 또는 심지어 평균 길이의 1% 이하이다.
몇몇 실시형태에서, 기질 재료의 BET 표면적은 0.1 ㎡/g 이상, 예컨대, 0.25 ㎡/g 이상, 0.5 ㎡/g 이상, 1.0 ㎡/g 이상, 1.5 ㎡/g 이상, 1.75 ㎡/g 이상, 5.0 ㎡/g 이상, 10 ㎡/g 이상, 25 ㎡/g 이상, 35 ㎡/g 이상, 50 ㎡/g 이상, 75 ㎡/g 이상, 100 ㎡/g 이상, 200 ㎡/g 이상, 250 ㎡/g 이상, 500 ㎡/g 이상 혹은 심지어 1000 ㎡/g 이상이다.
기질 재료의 다공도는, 예컨대, 20% 이상, 25% 이상, 35% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 예컨대, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 92% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 97.5% 이상, 99% 이상 또는 심지어 99.5% 이상일 수 있다.
기질의 퀀칭 (quenching) 및 작용화
몇몇 경우에, 기질 재료는 조사에 의해 작용화된다. 당업계에 충분히 공지된 다른 수법, 예를 들어, 산화 혹은 화학적 작용화도 이용될 수 있다. 몇몇 경우에, 기질 재료를 작용화하는 것은 상기 방법의 일부는 아니며, 예컨대, 해당 재료는 그의 자연 그대로의 상태에서 사용되거나 혹은 공급자에 의해 미리 작용화되어 있다.
이온화 방사선에 의한 처리 후, 기질 재료가 이온화되고; 즉, 해당 재료는 전자 스핀 공명 분광계에 의해 검출가능한 수준에서 라디칼을 포함할 수 있다. 라디칼의 현재 실용적인 검출 한계는 실온에서 약 1014 스핀이다. 이온화 후, 상기 재료는, 예컨대, 이온화된 재료 내의 라디칼의 수준을 저감시키도록 퀀칭될 수 있으므로, 라디칼은 전자 스핀 공명 분광계에 의해 더 이상 검출가능하지 않을 수 있다. 예를 들어, 라디칼은 상기 재료에 충분한 압력의 인가에 의해 및/또는 해당 라디칼과 반응(퀀칭)하는 기체 혹은 액체 등과 같은 이온화된 재료와 접촉하여 유체를 이용함으로써 퀀칭될 수 있다. 라디칼의 퀀칭을 적어도 돕기 위하여 기체 혹은 액체를 이용하는 것은, 조작자가, 예컨대, 카복실산기, 에놀기, 알데하이드기, 나이트로기, 나이트릴기, 아미노기, 알킬아미노기, 알킬기, 클로로알킬기 혹은 클로로플루오로알킬기 등과 같은, 소망의 양 및 종류의 작용기에 의해 이온화된 재료의 작용화를 제어하는 것을 가능하게 한다. 전술한 바와 같이, 퀀칭에 의해 재료에 부여된 작용기는, 미생물이나 효소에 의한 부착용의 수용체 부위로서 작용할 수 있다.
전자 스핀 공명 분광법에 의해 조사된 샘플의 라디칼의 검출 및 이러한 샘플에서의 라디칼 수명은 문헌[Bartolotta et al., Physics in Medicine and Biology, 46 (2001), 461-471] 및 [Bartolotta et al., Radiation Protection Dosimetry, Vol. 84, Nos. 1-4, pp. 293-296 (1999)]에 기재되어 있다.
몇몇 실시형태에서, 퀀칭은 이온화된 재료를 기계적으로 변형시킴으로써, 예컨대, 해당 재료를 1, 2 혹은 3차원으로 직접 기계적으로 압착시키거나 해당 재료가 침지되어 있는 유체에 가압, 예컨대 등방성 가압하는 등 함으로써, 해당 재료에의 압력의 인가를 포함한다. 이러한 경우에, 재료 자체의 변형은 라디칼들을 가져오고, 이들은 종종 해당 라디칼들이 재결합하거나 다른 기와 반응할 수 있도록 충분히 밀착된 부근에서 결정 영역 내에 포획된다. 몇몇 경우에, 압력은 재료의 온도를 해당 재료의 성분의 용융점 혹은 연화점 이상까지 승온시키도록 충분한 열량 등과 같은 열의 인가와 함께 인가된다. 열은 재료 중의 분자 이동도를 향상시킬 수 있어, 라디칼의 퀀칭을 도울 수 있다. 압력이 퀀칭하는데 이용될 경우, 해당 압력은 약 1000psi 이상, 예컨대, 약 1250psi, 1450psi, 3625psi, 5075psi, 7250psi, 10000psi 이상 또는 심지어 15000psi 이상일 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 퀀칭은 유체, 예를 들어, 액체 혹은 기체, 예컨대, 라디칼과 반응할 수 있는 능력을 가진 기체, 예를 들어, 아세틸렌 혹은 질소 중의 아세틸렌의 혼합물, 에틸렌, 염소화 에틸렌 혹은 클로로플루오로에틸렌류, 프로필렌 또는 이들 기체의 혼합물 등과 재료와의 접촉을 포함한다. 다른 특정 실시형태에서, 퀀칭은 재료를 액체, 예컨대, 적어도 바이오매스 내로 침투할 수 있거나 재료 내에 용해가능한 액체와 접촉시키는 단계 및 1,5-사이클로옥타다이엔 등과 같은 다이엔류 등과 같은 라디칼과 반응시키는 단계를 포함한다. 몇몇 특정 실시형태에서, 퀀칭은 바이오매스를 비타민 E 등과 같은 산화방지제와 접촉시키는 단계를 포함한다.
퀀칭을 위한 다른 방법이 가능하다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2008/0067724호(Muratoglu et al.) 및 미국 특허 제7,166,650호(Muratoglu et al.)에 기재된 폴리머 재료에서 라디칼을 퀀칭하는 임의의 방법이 본 명세서에 기재된 임의의 이온화된 재료를 퀀칭하는데 이용될 수 있다. 또, 임의의 퀀칭제(상기 Muratoglu 문헌에서는 "감작제"(sensitizing agent)로 기재됨) 및/또는 상기 Muratoglu의 어느 하나의 문헌에 기재된 임의의 산화방지제가 임의의 이온화된 재료를 퀀칭시키는데 이용될 수 있다.
작용화는 본 명세서에 기재된 무거운 이온들 중 어느 하나 등과 같은 무거운 하전된 이온을 이용함으로써 증대될 수 있다. 예를 들어, 산화를 증대시키기를 원할 경우, 하전된 산소 이온이 조사를 위해 이용될 수 있다. 질소 작용기가 요망된다면, 질소를 포함하는 질소 이온 혹은 음이온이 이용될 수 있다. 마찬가지로, 황 혹은 인기가 요망된다면, 황 혹은 인기가 조사에 이용될 수 있다.
퀀칭 후, 본 명세서에 기재된 퀀칭된 재료의 어느 것이라도, 추가의 분자 및/또는 초분자 구조 변화를 위하여 하나 이상의 방사선, 예컨대, 이온화 혹은 비이온화 방사선, 초음파 분해, 열분해 및 산화에 의해 더욱 처리될 수 있다.
유체 내의 입자빔 노출
몇몇 경우에, 기질 재료는 하나 이상의 추가의 유체(예컨대, 기체 및/또는 액체)의 존재 하에 입자빔에 노출될 수 있다. 하나 이상의 추가의 유체의 존재 하에 입자빔에의 재료의 노출은 처리 효율을 증가시킬 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 재료는 공기 등의 유체의 존재 하에 입자빔에 노출될 수 있다. 가속된 입자는 가속기로부터 출력 포트(예컨대, 금속박 등의 얇은 막)를 통해서 결합되고, 유체가 차지하는 공간의 용적을 통과하고 나서, 재료에 입사한다. 재료의 직접 처리에 부가해서, 입자의 일부는 유체 입자(예컨대, 공기의 각종 구성요소, 예컨대, 오존 혹은 질소의 산화물 등으로부터 발생된 이온 및/또는 라디칼)과 상호작용함으로써 추가의 화학종들을 발생한다. 이들 발생된 화학종들은 또한 재료와 상호작용할 수 있고; 예를 들어, 생성된 임의의 산화제가 재료를 산화시킬 수 있다.
소정의 실시형태에서, 추가의 유체는 빔이 재료에 입사하기 전에 입자의 경로 내로 선택적으로 도입될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 빔의 입자들과 도입된 유체의 입자들 간의 반응은 추가의 화학종들을 발생할 수 있고, 이들은 재료와 반응하여 재료의 작용화 및/또는 다르게는 재료의 소정의 성질을 선택적으로 변화시키는 것을 도울 수 있다. 하나 이상의 추가의 유체는 예를 들어 공급관으로부터 빔의 경로 내로 향할 수 있다. 도입되는 유체(들)의 방향과 유량은, 도입된 유체로부터 역학적으로 발생된 종들의 재료와의 상호작용으로 인한 효과와 입자계 처리에 기인하는 효과를 비롯한, 전반적인 처리 효율을 제어하기 위하여, 소망의 노광 속도 및/또는 방향에 따라 선택될 수 있다. 공기에 부가해서, 이온빔 속으로 도입될 수 있는 예시적인 유체로는 산소, 질소, 1종 이상의 희가스(noble gas), 1종 이상의 할로겐 및 수소를 들 수 있다.
방사선 처리
방사선은 건조 혹은 습윤 상태, 혹은 심지어 액체, 예컨대, 물 속에 분산된 재료에 적용될 수 있고, 공기, 산소-풍부 공기 혹은 심지어 또는 심지어 산소 자체에 노출되거나, 질소, 아르곤 혹은 헬륨 등의 불활성 가스에 의해 덮인 상태에서 적용될 수 있다. 최대 산화가 요망될 경우, 공기 혹은 산소 등의 산화 환경이 이용된다.
방사선이 이용될 경우, 약 2.5 기압 이상, 예컨대, 5, 10, 15, 20 기압 이상 또는 심지어 약 50 기압 이상의 압력 하에 적용될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 전자를 그의 원자 궤도로부터 방출시키는 재료 내에 축적된 에너지는 상기 재료를 조사하는데 이용된다. 방사선은 (1) 무거운 하전된 입자, 예컨대, 알파 입자 혹은 양자, (2) 예를 들어, 베타 붕괴 또는 전자빔 가속기에서 생성된 전자 또는 (3) 전자기 방사선, 예를 들어, 감마선, x선, 또는 자외선에 의해 제공될 수 있다. 하나의 접근법에 있어서, 방사성 물질에 의해 생성된 방사선은 공급원료를 조사하는데 이용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 (1) 내지 (3)의 임의의 조합이 임의의 순서로 혹은 동시에 이용될 수 있다. 다른 접근법에서, 전자기 방사선(예컨대, 전자빔 이미터를 이용해서 생산됨)은 공급원료를 조사하는데 이용될 수 있다. 몇몇 경우에, 사슬 절단이 요망되고/되거나 폴리머 사슬 작용화가 요망될 때, 양자, 헬륨핵, 아르곤 이온, 규소 이온, 네온 이온, 탄소 이온, 인 이온, 산소 이온 혹은 질소 이온 등과 같은 전자보다 무거운 입자가 이용될 수 있다. 개환 사슬 절단이 요망될 경우, 양으로 하전된 입자가 증가된 개환 사슬 절단을 위해 그들의 루이스산 특성을 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 산소-함유 작용기가 요망될 경우, 산소의 존재 하의 조사, 혹은 심지어 산소 이온에 이한 조사가 수행될 수 있다. 예를 들어, 질소-함유 작용기가 요망될 경우, 질소의 존재 하의 조사 혹은 심지어 질소 이온에 이한 조사가 수행될 수 있다.
이온화 방사선
방사선의 각 형태는 방사선의 에너지에 의해 결정된 바와 같이, 특정 상호작용을 통해 기질 재료를 이온화시킨다. 무거운 하전된 입자는 주로 쿨롱 산란을 통해 물질을 이온화시키고; 또한, 이들 상호작용은 더욱 물질을 이온화시킬 수 있는 에너지 전자를 생산한다. 알파 입자는 헬륨 원자의 핵과 동일하며, 이것은 각종 방사성 핵, 예컨대, 비스무트, 폴로늄, 아스타틴, 라돈, 프란슘, 라듐, 수개의 악티늄족 원소, 예컨대, 악티늄, 토륨, 우라늄, 넵투늄, 퀴륨, 칼리포르늄, 아메리슘 및 플루토늄 등의 동위 원소의 알파 붕괴에 의해 생성된다.
입자들이 이용될 경우, 이들은 중성(미하전), 양하전 혹은 음하전되어 있을 수 있다. 하전된 경우, 하전된 입자는 단일의 양하전 혹은 음하전 또는 다수의 전하, 예컨대, 1, 2, 3 혹은 심지어 4개 이상의 전하를 지닐 수 있다. 사슬 절단이 요망될 경우에, 양하전 입자가 그들의 산성 특성으로 인해 부분적으로 바람직할 수 있다. 입자들이 이용될 경우, 해당 입자들은 정지 전자(resting electron)의 질량 혹은 그 이상, 예컨대, 정지 전자의 500, 1000, 1500 혹은 2000배 이상의 질량을 지닐 수 있다. 예를 들어, 입자들은 약 1원자 단위(amu) 내지 약 150원자 단위, 예컨대, 약 1원자 단위 내지 약 50원자 단위 또는 약 1 내지 약 25, 예컨대, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 혹은 15 amu의 질량을 지닐 수 있다. 입자를 가속시키는데 이용되는 가속기는 정전 DC, 전기역학적 DC, RF 선형, 자기 유도 선형 혹은 연속 파일 수 있다. 예를 들어, 사이클로트론식 가속기로는 벨기에의 IBA로부터 로다트론(Rhodatron)(등록상표) 시스템 등이 입수가능한 한편, DC 방식 가속기로는 RDI(이제는 IBA 인더스트리얼사임)로부터 다이나미트론(Dynamitron)(등록상표) 등이 입수가능하다.
이온들 및 이온 가속기는 문헌들[Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc. (1988), Krsto Prelec, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., "Overview of Light-Ion Beam Therapy" Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, 18-20 March 2006, Iwata, Y. et al, "Alternating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators" Proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland 및 Leaner, CM. et al., "Status of the Superconducting ECR Ion Source Venus" Proceedings of EPAC 2000, Vienna, Austria]에 기재되어 있다.
감마 방사선은 각종 재료 속으로의 상당한 침투 깊이의 이득을 지닌다. 감마선의 공급원으로는 코발트, 칼슘, 테크네튬, 크롬, 갈륨, 인듐, 요오드, 철, 크립톤, 사마륨, 셀레늄, 나트륨, 탈륨 및 제온의 동위원소와 같은 방사능 핵을 들 수 있다.
x선의 공급원으로는 텅스텐 혹은 몰리브덴 혹은 합금 등의 금속 표적과의 전자빔 충돌, 또는 Lyncean에서 상업적으로 생산되는 것들과 같은 소형 광원을 들 수 있다.
자외 방사선의 공급원으로는 듀테륨 혹은 카드뮴 램프를 들 수 있다.
적외 방사선의 공급원으로는 사파이어, 아연 혹은 셀렌화물 창 세라믹 램프를 들 수 있다.
마이크로파의 공급원으로는 클라이스트론(klystron), 슬레빈형 RF 공급원(Slevin type RF source), 또는 수소, 산소 혹은 질소 가스를 이용하는 원자 빔 공급원을 들 수 있다.
전자빔
몇몇 실시형태에서, 전자빔은 방사선 공급원으로서 이용된다. 전자빔은 높은 선량률(예컨대, 1, 5 혹은 심지어 10M㎭/초), 높은 처리량, 낮은 오염 및 낮은 제한 장비의 이점을 들 수 있다. 전자는 더욱 효율적으로 사슬 절단을 일으킬 수 있다. 또한, 4 내지 10MeV의 에너지를 지닌 전자는 5 내지 30㎜ 이상, 예컨대 40㎜의 침투 깊이를 지닐 수 있다.
전자빔은, 예컨대, 정전기 발생기, 캐스케이드 발생기, 트랜스포머 발생기, 주사 시스템을 구비한 저 에너지 가속기, 선형 캐소드를 구비한 저 에너지 가속기, 선형 가속기 및 펄스 가속기에 의해 발생될 수 있다. 이온화 방사선 공급원으로서의 전자는, 예컨대, 재료의 비교적 얇은 부분, 예컨대, 0.5 인치 이하, 예컨대, 0.4 인치, 0.3 인치, 0.2 인치 이하, 또는 0.1 인치 이하의 부분에 대해서 유용할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전자빔의 각 전자의 에너지는 약 0.3MeV(million electron volts) 내지 약 2.0MeV, 예컨대, 약 0.5MeV 내지 약 1.5MeV 또는 약 0.7MeV 내지 약 1.25MeV이다.
전자빔 조사장치는 벨기에의 루바인-라-누브에 소재한 이온빔 애플리케이션즈(Ion Beam Applications) 또는 캘리포니아주의 샌디에이고시에 소재한 더 티탄 코포레이션(the Titan Corporation)으로부터 상업적으로 구입할 수 있다. 전형적인 전자 에너지는 1MeV, 2MeV, 4.5MeV, 7.5MeV 혹은 10MeV일 수 있다. 전형적인 전자빔 조사장치 전력은 1㎾, 5㎾, 10㎾, 20㎾, 50㎾, 100㎾, 250㎾ 또는 500㎾일 수 있다. 전형적인 선량은 1kGy, 5kGy, 10kGy, 20kGy, 50kGy, 100kGy 혹은 200kGy의 값을 취할 수 있다.
이온 입자 빔
전자보다 무거운 입자는 본 명세서에 기재된 바이오매스 재료의 어느 하나를 조사하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자, 헬륨 핵, 아르곤 이온, 규소 이온, 네온 이온, 탄소 이온, 인 이온, 산소 이온 혹은 질소 이온이 이용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전자보다 무거운 입자는 (보다 가벼운 입자에 비해서) 보다 많은 양의 사슬 절단을 유발할 수 있다. 몇몇 경우에, 양하전 입자는 그들의 산성도로 인해 음하전 입자보다 많은 양의 사슬 절단을 유발할 수 있다.
보다 무거운 입자 빔은 예컨대 선형 가속기 혹은 사이클로트론을 이용해서 발생될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 빔의 각 입자의 에너지는 약 1.0MeV/원자 단위 내지 약 6,000MeV/원자 단위, 예컨대, 약 3MeV/원자 단위 내지 약 4,800MeV/원자 단위 또는 약 10MeV/원자 단위 내지 약 1,000MeV/원자 단위이다.
소정의 실시형태에서, 이온 빔은 하나 이상의 유형의 이온을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이온 빔은 둘 이상(예컨대, 셋 혹은 넷 이상)의 상이한 유형의 이온의 혼합물을 포함할 수 있다. 예시적인 혼합물은 탄소 이온과 양자, 탄소 이온과 산소 이온, 질소 이온과 양자, 그리고 철 이온과 양자를 포함할 수 있다. 더욱 일반적으로, 전술한 이온(혹은 임의의 다른 이온)의 임의의 혼합물이 조사 이온 빔을 형성하는데 이용될 수 있다. 특히, 비교적 가벼운 이온과 비교적 무거운 이온의 혼합물이 단일 이온 빔에 이용될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 재료를 조사하기 위한 이온 빔은 양하전 이온을 포함한다. 양하전 이온은, 예를 들어, 양하전 수소 이온(예컨대, 양자), 귀금속 가스 이온(예컨대, 헬륨, 네온, 아르곤), 탄소 이온, 질소 이온, 산소 이온, 규소 이온, 인 이온 및 금속 이온, 예컨대, 나트륨 이온, 칼슘 이온 및/또는 철 이온을 포함할 수 있다. 임의의 이론에 얽매이길 원치 않지만, 이러한 양하전 이온은 재료에 노출될 경우 루이스 산 부분으로서 화학적으로 거동하여, 산화 환경에서 양이온성 개환 사슬 절단 반응을 개시시키고 유지하는 것으로 여겨진다.
소정의 실시형태에서, 재료를 조사하기 위한 이온 빔은 음하전 이온을 포함한다. 음하전 이온은, 예를 들어, 음하전 수소 이온(예컨대, 하이드라이드 이온), 및 각종 비교적 음전기 핵(예컨대, 산소 이온, 질소 이온, 탄소 이온, 규소 이온 및 인 이온)의 음하전 이온을 포함할 수 있다. 임의의 이온에 얽매이길 원치 않지만, 이러한 음하전 이온은 상기 재료에 노출될 경우 루이스 염기 부분으로서 화학적으로 거동하여, 환원 환경에서 음이온성 개환 사슬 절단 반응을 유발하는 것으로 여겨진다.
몇몇 실시형태에서, 재료를 조사하기 위한 빔은 중성 원자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수소 원자, 헬륨 원자, 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 네온 원자, 규소 원자, 인 원자, 아르곤 원자 및 철 원자의 임의의 1종 이상이 바이오매스 재료의 조사에 이용되는 빔에 포함될 수 있다. 일반적으로, 상기 유형의 원자의 임의의 2종 이상(예컨대, 3종 이상, 4종 이상 혹은 그 이상)의 혼합물이 빔에 존재할 수 있다.
소정의 실시형태에서, 재료를 조사하는데 이용되는 이온 빔은 H+, H-, He+, Ne+, Ar+, C+, C-, O+, O-, N+, N-, Si+, Si-, P+, P-, Na+, Ca+ 및 Fe+의 하나 이상 등과 같은 단일 하전 이온을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 이온 빔은 C2+ , C3+, C4+, N3+, N5+, N3-, O2+, O2-, O2 2-, Si2 +, Si4 +, Si2 - 및 Si4 -의 하나 이상 등과 같은 다가 하전된 이온을 포함할 수 있다. 일반적으로, 이온 빔은 또한 다가의 양 혹은 음 하전을 담지하는 더 많은 복합 다핵 이온을 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에서, 다핵 이온의 구조에 의해서, 양 혹은 음 하전이 이온의 실질적으로 전체 구조에 대해서 효율적으로 분배될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 양 혹은 음 하전은 이온의 구조의 부분에 대해서 다소 편재화되어 있을 수 있다.
전자기 방사선
전자기 방사선으로 조사가 수행되는 실시형태에 있어서, 해당 전자기 방사선은, 예를 들어, 102 eV 이상, 예컨대, 103, 104, 105, 106 이상 또는 심지어 107 eV 이상의 에너지/광자(전자 볼트: eV)를 지닐 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 전자기 방사선은 104 내지 107, 예컨대, 105 내지 106 eV의 에너지/광자를 지닌다. 전자기 방사선은, 예컨대, 1016 ㎐ 이상, 1017 ㎐ 이상, 1018, 1019, 1020 이상 또는 심지어 1021 ㎐ 이상의 주파수를 지닐 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전자기 방사선은 1018 내지 1022 ㎐, 예컨대, 1019 내지 1021 ㎐의 주파수를 지닌다.
선량
몇몇 경우에, 조사는 약 0.25M㎭/초 이상, 예컨대, 약 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0M㎭/초 이상, 또는 심지어 약 2.5M㎭/초 이상의 선량률에서 수행된다. 몇몇 실시형태에서, 조사는 5.0 내지 1500.0kilo㎭/시간, 예컨대, 10.0 내지 750.0kilo㎭/시간 또는 50.0 내지 350.0kilo㎭/시간의 선량률에서 수행된다.
몇몇 실시형태에서, 조사(임의의 방사선 공급원 혹은 이들 공급원의 조합을 이용한) 조사는 재료가 적어도 0.1 M㎭, 적어도 0.25 M㎭, 예컨대, 적어도 1.0 M㎭, 적어도 2.5 M㎭, 적어도 5.0 M㎭, 적어도 10.0 M㎭, 적어도 60 M㎭ 또는 적어도 100 M㎭의 선량을 받을 때까지 수행된다. 몇몇 실시형태에서, 조사는 약 0.1 M㎭ 내지 약 500 M㎭, 약 0.5 M㎭ 내지 약 200 M㎭, 약 1 M㎭ 내지 약 100 M㎭ 또는 약 5 M㎭ 내지 약 60 M㎭의 선량을 받을 때까지 수행된다. 몇몇 실시형태에서, 비교적 낮은 선량, 예컨대, 60 M㎭ 미만의 방사선이 인가된다.
열분해, 산화 및 화학적 작용화
작용화는 또한 다른 수법에 의해, 예를 들어, 열분해 및/또는 산화에 의해 달성될 수 있다. 바이오매스의 열분해 및 산화는 미국 특허 출원 제12/417,840호에 충분히 설명되어 있으며, 이 문헌의 개시 내용은 참조로 본 명세서에 포함된다. 몇몇 경우에, 마찬가지 방법이 본 명세서에 기재된 기질 재료와 함께 이용될 수 있다.
무기 재료를 작용화하는 방법은 당업계에 충분히 공지되어 있다. 이러한 방법의 예는 문헌["Soluble Carbon Nanotubes," Tasis et al, Chem. Eur. J. 2003, 9, 4000-4008] 및 ["Entrapping Enzyme in a Functionalized Nanoporous Support," J. Am. Chem. Soc, 2002, 124, 11242-11243]에 개시된 수법을 포함하며, 이들 문헌의 개시 내용은 참조로 본 명세서에 포함된다.
초음파 분해
몇몇 경우에, 상기 재료는, 예컨대, 본 출원은 미국 특허 출원 제12/417,840호에 기재된 초음파 분해 시스템을 이용해서, 예를 들어, 다공도를 증가시키기 위하여, 초음파 분해될 수도 있고, 상기 문헌의 개시 내용은 참조로 여기에 포함된다.
기타 처리
작용화는 다른 수법, 예컨대, 화학적 작용화를 이용해서 수행될 수 있다. 몇몇 경우에, 예컨대, 미국 특허 가출원 제61/147,377호에 기재된 바와 같은 펜톤 화학(Fenton chemistry)이 이용될 수 있고, 이 문헌의 전체 개시 내용은 참조로 본 명세서에 포함된다.
기질 재료를 이용한 바이오처리
당화
본 명세서에 기재된 기질 재료는 당화 반응을 증대시키기 위하여 이용될 수 있다. 당화에 있어서, 공급원료, 예컨대, 바이오매스 재료 중의 셀룰로스는 당화제, 예컨대, 효소에 의해 당 등과 같은 저분자 탄수화물로 가수분해된다. 셀룰로스를 포함하는 재료는, 액체 매질, 예컨대, 수용액 중에서 상기 재료와 효소를 배합함으로써, 효소로 처리된다.
이 반응은 본 명세서에 기재된 기질 재료 상에 효소 혹은 기타 당화제를 고정화시킴으로써 증대될 수 있다.
효소, 및 바이오매스의 셀룰로스 및/또는 리그닌 부분 등과 같은 바이오매스를 파괴하는 바이오매스-파괴 유기체는 각종 셀룰로스 분해효소(셀룰라제), 리그닌분해효소 혹은 각종 소분자 바이오매스-파괴 대사산물을 포함하거나 만든다. 이들 효소는 바이오매스의 결정성 셀룰로스 혹은 리그닌 부분을 분해시키는데 상승적으로 작용하는 효소의 복합체일 수 있다. 셀룰로스 분해 효소의 예로는 엔도글루카나제류, 셀로바이오하이드롤라제류 및 셀로비아제류(β-글루코시다제류)를 들 수 있다. 당화 동안, 셀룰로스 기질은 초기에 랜덤 개소에서 엔도글루카나제에 의해 가수분해되어 올리고머 중간생성물을 생성한다. 이들 중간생성물은 이어서 셀룰로스 폴리머의 말단으로부터 셀로비오스를 생산하기 위한 셀로비오하이드롤라제 등과 같은 엑소-스플리팅(exo-splitting) 글루카나제용의 기질이다. 셀로비오스는 글루코스의 수용성 1,4-결합된 이량체이다. 최종적으로 셀로비아제는 셀로비오스를 쪼개어 글루코스를 수득한다.
셀룰라제는 바이오매스를 분해시키는 능력을 지니며, 진균 혹은 박테리아로부터 유래될 수 있다. 적절한 효소로는 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 후미콜라(Humicola), 푸사륨(Fusarium), 티엘라비아(Thielavia), 아크레모늄(Acremonium), 크리소스포륨(Chrysosporium) 및 트리코더마(Trichoderma) 속으로부터의 셀룰라제를 들 수 있고, 또한 후미콜라(Humicola), 코프리누스(Coprinus), 티엘라비아(Thielavia), 푸사륨(Fusarium), 마이셀리오프토라(Myceliophthora), 아크레모늄(Acremonium), 세팔로스포륨(Cephalosporium), 스키탈리듐(Scytalidium), 페니실륨(Penicillium) 혹은 아스페르길루스(Aspergillus) 속(예를 들어, EP 458162 참조), 특히 후미콜라 인솔렌스(Humicola insolens)(스키탈리듐 써모필룸(Scytalidium thermophilum)으로서 재분류됨, 예를 들어, 미국 특허 제4,435,307호 참조), 코프리너스 시네레우스 ( Coprinus cinereus), 푸사륨 옥시스포룸(Fusarium oxysporum), 마이셀리오프토라 써모필라(Myceliophthora thermophila), 메리필루스 기간테우스(Meripilus giganteus), 티엘라비아 테레스트리스(Thielavia terrestris), 아크레모늄 종(Acremonium sp.), 아크레모늄 페르시시넘(Acremonium persicinum), 아크레모늄 아크레모늄(Acremonium acremonium), 아크레모늄 브라키페늄(Acremonium brachypenium), 아크레모늄 디크로모스포룸(Acremonium dichromosporum), 아크레모늄 오브클라바툼(Acremonium obclavatum), 아크레모늄 핀커토니애(Acremonium pinkertoniae), 아크레모늄 로세오그리세움(Acremonium roseogriseum), 아크레모늄 인콜로라툼(Acremonium incoloratum) 및 아크레모늄 푸라툼(Acremonium furatum)종으로부터; 바람직하게는, 후미콜라 인솔렌스(Humicola insolens) DSM 1800, 후미콜라 옥시스포룸(Fusarium oxysporum) DSM 2672, 마이셀리오프토라 써모필라(Myceliophthora thermophila) CBS 117.65, 세팔로스포륨 종(Cephalosporium sp .) RYM-202, 아크레모늄 종 CBS 478.94, 아크레모늄 종 CBS 265.95, 아크레모늄 페르시시넘 CBS 169.65, 아크레모늄 아크레모늄 AHU 9519, 세팔로스포륨 종 CBS 535.71, 아크레모늄 브라키페늄 CBS 866.73, 아크레모늄 디크로모스포룸 CBS 683.73, 아크레모늄 오브클라바툼 CBS 311.74, 아크레모늄 핀커토니애 CBS 157.70, 아크레모늄 로세오그리세움 CBS 134.56, 아크레모늄 인콜로라툼 CBS 146.62 및 아크레모늄 푸라툼 CBS 299.70H 종으로부터 선택된 균주에 의해 생산된 것들을 들 수 있다. 셀룰로스 분해 효소는 또한 크리소스포륨, 바람직하게는 크리소스포륨 루크노웬스(Chrysosporium lucknowense)의 균주로부터 얻어질 수도 있다. 또한, 트리코더마(특히 트리코더마 비리데(Trichoderma viride), 트리코더마 레에세이(Trichoderma reesei) 및 트리코더마 코닌기이(Trichoderma koningii)), 호알칼리성 바실러스(alkalophilic Bacillus)(예를 들어, 미국 특허 제3,844,890호 및 EP 458162 참조) 및 스트렙토마이세스(Streptomyces)(예를 들어, EP 458162 참조)가 이용될 수 있다.
적절한 셀로비아제는 상표명 NOVOZYME 188™ 하에 판매되고 있는 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger)로부터의 셀로비아제를 포함한다.
상표명 ACCELLERASE(등록상표), 예를 들어, Accellerase(등록상표) 1500 효소 복합체 하에 시판되고 있는 것들과 같은 효소 복합체가 이용될 수 있다. Accellerase(등록상표) 1500 효소 복합체는 다수의 효소 활성, 주로 엑소글루카나제, 엔도글루카나제(2200-2800 CMC U/g), 헤미-셀룰라제 및 베타-글루코시다제(525-775 pNPG U/g)를 함유하며, 그의 pH는 4.6 내지 5.0이다. 상기 효소 복합체의 엔도글루카나제 활성은 카복시메틸세룰로스 활성 유닛(carboxymethylcellulose activity unit: CMC U)으로 표현되는 한편, 베타-글루코시다제 활성은 pNP-글루코사이드 활성 단위(pNP-glucoside activity unit: pNPG U)로 기재되어 있다. 일 실시형태에서, Accellerase(등록상표) 1500 효소 복합체와 NOVOZYME™ 188 셀로비아제의 배합물이 이용된다.
당화 과정은 제조 설비 내의 탱크(예컨대, 적어도 4000, 40,000 또는 400,000ℓ의 체적을 지니는 탱크) 내에서 부분적으로 혹은 완전히 수행될 수 있고/있거나, 수송 중에, 예컨대, 기동차(rail car), 탱커 트랙 혹은 초대형 유조선 혹은 선박의 선창 내에서 부분적으로 혹은 완전히 수행될 수 있다. 완전한 당화를 위해 요구되는 시간은 사용된 공정 조건과 공급원료 및 효소에 좌우될 것이다. 당화가 제어된 조건 하에 제조 설비 내에서 수행된다면, 셀룰로스는 약 12 내지 96시간에 글루코스로 실질적으로 완전히 전환될 수 있다. 당화가 수송 중에 부분적으로 혹은 완전히 수행된다면, 당화는 보다 긴 시간이 걸릴 수 있다. 계면활성제의 첨가는 당화 속도를 증대시킬 수 있다. 계면활성제의 예로는 비이온성 계면활성제, 예컨대, Tween(등록상표) 20 혹은 Tween(등록상표) 80, 폴리에틸렌 글라이콜 계면활성제, 이온성 계면활성제, 또는 양성 계면활성제를 들 수 있다.
일반적으로 얻어지는 글루코스 용액의 농도는 비교적 높은 것, 예컨대, 40중량% 이상, 혹은 50, 60, 70, 80, 90중량% 이상, 혹은 심지어 95중량% 이상인 것이 바람직하다. 이것은 출하될 체적을 감소시키고 또한 용액 중의 미생물의 증식을 억제한다. 그러나, 보다 낮은 농도가 이용될 수 있는데, 이 경우에는 항균성 첨가제, 예컨대, 광범위 항생제를 저농도, 예컨대, 50 내지 150ppm으로 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 기타 적절한 항생제로는 암포테리신 B, 암피실린, 클로람페니콜, 시프로플록사신, 겐타마이신, 하이그로마이신 B, 카나마이신, 네오마이신, 페니실린, 푸로마이신, 스트렙토마이신 등을 들 수 있다. 항생제는 수송 및 보관 동안 미생물의 증식을 억제할 것이고 적절한 농도, 예컨대, 15 내지 100중량ppm, 예컨대, 25 내지 500중량ppm 혹은 50 내지 150중량ppm에서 사용될 수 있다. 필요한 경우, 항생제는 당 농도가 비교적 높더라도 포함될 수 있다.
비교적 고농도 용액이 효소를 지니는 공급원료에 첨가되는 물의 양을 제한함으로써 얻어질 수 있다. 이 농도는, 예컨대, 얼마나 많은 당화가 일어나는지를 제어함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 농도는 용액에 더 많은 공급원료를 첨가함으로써 증가될 수 있다. 용액 중에서 생성되고 있는 당을 유지하기 위하여, 계면활성제, 예컨대, 위에서 개시된 것들 중 하나가 첨가될 수 있다. 용해도는 또한 용액의 온도를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 예를 들어, 용액은 40 내지 50℃, 60 내지 80℃ 혹은 그 이상의 온도에서 유지될 수 있다.
발효
미생물은 작용화된 기질 재료의 존재 하에 저분자량 당을 발효시킴으로써 본 명세서에 기재된 것들과 같은 다수의 유용한 중간생성물 및 생성물을 생산할 수 있다. 예를 들어, 발효 혹은 기타 바이오처리는 알코올, 유기산, 탄화수소, 수소, 단백질 또는 이들 재료 중의 임의의 혼합물을 생산할 수 있다.
미생물은 천연 미생물 혹은 공학적으로 조작된 미생물일 수 있다. 예를 들어, 미생물은 박테리아, 예컨대, 셀룰로스 분해 박테리아, 균류, 예컨대, 효모, 식물 또는 원생생물, 예컨대, 조류, 원충 또는 균류-유사 원생생물, 예컨대, 점균류일 수 있다. 유기체가 거부반응이 없을 경우, 유기체의 혼합물이 이용될 수 있다.
적절한 발효 미생물은 예컨대 글루코스, 자일로스, 아라비노스, 만노스, 갈락토스, 올리고당 혹은 다당류 등의 탄수화물을 발효 생성물로 전환시키는 능력을 지닌다. 발효 미생물로는 사카로마이세스종(Saccharomyces spp)의 속(genus)의 균류, 예컨대, 사카로마이세스 세레비시아(빵 효모), 사카로마이세스 디스타티쿠스(Saccharomyces distaticus), 사카로마이세스 우바룸(Saccharomyces uvarum); 클루이베로마이세스(Kluyveromyces)속, 예컨대, 클루이베로마이세스 마르시아누스(Kluyveromyces marxianus)종, 클루이베로마이세스 프라길리스(Kluyveromyces fragilis)종; 칸디다(Candida)속, 예컨대, 칸디다 슈도트로피칼리스(Candida pseudotropicalis) 및 칸디다 브라시카에(Candida brassicae), 피키아 스티피티스(칸디다 쉐하타에(Candida shehatae)와 관련됨); 클라비스포라(Clavispora)속, 예컨대, 클라비스포라 루시타니에(Clavispora lusitaniae)종 및 클라비스포라 오푼티에(Clavispora opuntiae)종; 파키솔렌(Pachysolen)속, 예컨대, 파키솔렌 탄노필루스(Pachysolen tannophilus)종; 브레탄노마이세스(Bretannomyces)속, 예컨대, 브레탄노마이세스 클라우세니이(Bretannomyces clausenii)종(Philippidis, G. P., 1996, Cellulose bioconversion technology, in Handbook on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman, C.E., ed., Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212)을 들 수 있다.
시판의 효모로는, 예를 들어, Red Star(등록상표)/Lesaffre Ethanol Red(미국 Red Star/Lesaffre사로부터 입수가능), FALI(등록상표)(미국 Burns Philip Food Inc.의 분사인 Fleischmann's Yeast사로부터 입수가능), SUPERSTART(등록상표)(Alltech사로부터 입수가능), GERT STRAND(등록상표)(스웨덴의 Gert Strand AB사로부터 입수가능) 및 FERMOL(등록상표)(DSM Specialties사로부터 입수가능)을 들 수 있다.
예컨대, 지모모나스 모빌리스 및 클로스트리듐 써모셀륨(Clostridium thermocellum)(Philippidis, 1996, 전술함) 등의 박테리아가 또한 발효에 이용될 수 있다.
효모의 최적 pH는 약 pH 4 내지 5인 반면, 지모모나스 박테리아의 최적 pH는 약 pH 5 내지 6이다. 전형적인 발효 시간은 26℃ 내지 40℃의 범위 내의 온도에서 약 24 내지 96시간이지만, 호열성 미생물은 보다 고온인 것이 바람직하다.
몇몇 실시형태에서, 발효 과정의 전부 혹은 일부는 저분자량 당이 에탄올로 완전히 전환되기 전에 중단될 수 있다. 중간생성물인 발효 생성물은 높은 농도의 당과 탄수화물을 포함한다. 이들 중간생성물인 발효 생성물은 인간 혹은 동물 소비를 위해 식품의 제조에 이용될 수 있다. 부가적으로 혹은 대안적으로, 중간생성물인 발효 생성물은 스테인레스강제 실험실 밀에서 미립자 크기로 분쇄되어 밀가루 형태 물질을 생성할 수 있다.
미국 특허 가출원 제60/832,735호(이제는 국제특허출원 공개 제WO 2008/011598호로 공개됨)에 기재된 바와 같은 이동식 발효기가 이용될 수 있다.
후가공처리
증류
발효 후, 얻어진 유체는, 예를 들어, "비어 칼럼"(beer column)을 이용해서 증류되어 대부분의 물과 잔류 고체로부터 에탄올과 기타 알코올을 분리할 수 있다. 비어 칼럼을 나온 증기는 35중량% 에탄올일 수 있고 정류 칼럼으로 공급될 수 있다. 정류 칼럼으로부터 거의 공비(azeotropic)(92.5%) 에탄올과 물의 혼합물은 기상 분자체를 이용해서 순수한(99.5%) 에탄올로 정제될 수 있다. 비어 칼럼 바닥부분은 3-작용 증발기의 제1작용부에 보내질 수 있다. 정류 칼럼 환류 응축기는 이 제1작용부를 위해 열을 제공할 수 있다. 제1작용 후, 고체는 원심기를 이용해서 분리되고 회전 건조기에서 건조될 수 있다. 원심기 유출물의 부분(25%)은 발효로 재순환될 수 있고, 나머지는 제2 및 제3증발기 작용부로 보낼 수 있다. 대부분의 증발기 응축물은 적은 부분이 폐수 처리로 분리되어 낮은 비등 화합물의 구축을 방지하면서 상당히 깨끗한 응축물로서 상기 처리로 되돌아갈 수 있다.
중간생성물 및 생성물
본 명세서에 기재된 방법은 에너지, 연료, 식품 및 재료 등과 같은 하나 이상의 중간생성물 혹은 생성물을 생산하는데 이용될 수 있다. 생성물의 구체적인 예로는, 수소, 알코올(예컨대, 1가 알코올 혹은 2가 알코올, 예를 들어, 에탄올, n-프로판올 혹은 n-뷰탄올), 예컨대, 10%, 20%, 30% 이상 혹은 심지어 40% 이상의 물을 함유하는, 수화된 혹은 함수 알코올, 자일리톨, 당, 바이오디젤, 유기산(예컨대, 아세트산 및/또는 락트산), 탄화수소, 부산물(예컨대, 셀룰로스 분해 단백질(효소) 혹은 단세포 단백질 등과 같은 단백질) 및 임의의 조합 혹은 상대적인 농도에서의 이들의 임의의 혼합물, 그리고 임의선택적으로 임의의 첨가제, 예컨대, 연료 첨가제를 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 기타 예로는 아세트산 혹은 뷰티르산 등의 카복실산, 카복실산의 염, 카복실산과 카복실산의 염과 카복실산의 에스터(예컨대, 메틸, 에틸 및 n-프로필 에스터)의 혼합물, 케톤류(예컨대, 아세톤), 알데하이드류(예컨대, 아세트알데하이드), 알파, 베타 불포화 산, 예컨대, 아크릴산 및 올레핀, 예컨대, 에틸렌 등을 들 수 있다. 기타 알코올 및 알코올 유도체로는 프로판올, 프로필렌 글라이콜, 1,4-뷰탄다이올, 1,3-프로판다이올, 이들 알코올의 임의의 메틸 혹은 에틸 에스터를 들 수 있다. 기타 생성물로는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 락트산, 프로피온산, 뷰티르산, 숙신산, 3-하이드록시프로피온산, 이들 산의 임의의 염 및 이들 산의 임의의 것과 각각의 염과의 혼합물을 들 수 있다.
식품 및 약제학적 생성물을 비롯한 기타 중간생성물 및 생성물은 미국 특허 출원 제12/417,900호에 기재되어 있으며, 해당 문헌의 전체 개시 내용은 참조로 본 명세서에 포함된다.
기타 실시형태
본 발명의 많은 실시형태가 기술되어 있지만, 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나는 일없이 각종 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 상기 섬유는 임의의 소망의 형태일 수 있고, 다양한 상이한 형태를 지닐 수 있다. 일반적으로, 셀룰로스 재료는 높은 표면적을 지니는 것이 바람직하다. 몇몇 경우에, 상기 섬유는 단층 혹은 다층 시트 내로 편입될 수 있고, 예컨대, 섬유는 HEPA 필터 등의 일부일 수 있다. 해당 시트 재료는, 예를 들어, 약 1 내지 500㎡/g의 표면적을 지닐 수 있다. 상기 섬유 재료는, 적층되거나, 예컨대, 용융분사(meltblown)되거나, 접히거나 또는 체 혹은 망의 형태일 수 있거나, 또는 다른 기하학적 형태로 제공될 수 있다. 섬유는 압출되거나 공압출될 수 있다.
섬유는 나노-규모, 예컨대, 약 1000㎚ 이하, 예컨대, 500㎚, 250㎚, 100㎚, 50㎚, 25㎚ 이하, 혹은 심지어 1㎚ 이하에서부터, 보다 큰 입자 크기, 예컨대, 100㎛, 200㎛, 500㎛ 이상 또는 심지어 1000㎛ 이상, 또는 입자들의 응집체까지 임의의 소망의 입자 크기를 지닐 수 있다.
섬유 혹은 해당 섬유를 함유하는 섬유 재료는 미생물 및/또는 효소로 전처리될 수 있고/있거나, 해당 섬유 혹은 섬유 재료는 당화 혹은 발효 등과 같은 바이오처리 동안 미생물 및/또는 효소와 접촉될 수 있다.
무기 및 합성 기질 재료가 본 명세서에서 설명되어 있지만, 이들 재료는 다른 기질 재료, 예를 들어, 미국 특허 가출원 제61/252,293호(출원일: 2009년 10월 16일)에 개시된 바이오매스 기질과 결합될 수도 있으며, 이 문헌의 전체 개시 내용은 참조로 본 명세서에 포함된다.
전술한 바와 같이, 효소는 미생물 대신에 혹은 미생물에 부가해서 섬유 상에 고정화될 수 있다.
따라서, 기타 실시형태는 이하의 특허청구범위의 범주 내이다.

Claims (14)

  1. 이온 입자 빔 및 퀀칭(quenching) 액체 혹은 퀀칭 기체를 포함하는 작용화 모듈을 포함하는 발효 시스템이고,
    상기 작용화 모듈은 무기 기질을 이온화시키고 그리고 나서 상기 무기 기질을 상기 퀀칭 액체 혹은 퀀칭 기체로 퀀칭시킴으로써 상기 무기 기질을 카르복실산기로 작용화시키는 것이고, 상기 무기 기질은 탄산칼슘, 아라고나이트 점토(aragonite clay), 사방정계 점토, 칼사이트 점토(calcite clay), 사방 육면체 점토(rhombohedral clay), 카올린 점토, 벤토나이트 점토, 인산이칼슘, 인산삼칼슘, 피로인산칼슘, 불용성 메타인산나트륨, 오쏘인산마그네슘, 인산삼마그네슘, 수산화인회석, 합성 인회석, 알루미나, 수화 알루미나, 실리카 제로겔, 금속 알루미노실리케이트 착체, 규산알루미늄나트륨, 규산지르코늄, 이산화규소 그라파이트(silicon dioxide graphite), 규회석, 운모, 유리, 유리 섬유, 실리카, 탤크, 세라믹 분체, 세라믹 섬유 및 알루미나 삼수화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 기질이고,
    상기 시스템은 상기 작용화된 기질을 유기체로 그리고 발효 탱크로 전달하는 기질 전달 시스템을 추가로 포함하고,
    상기 유기체는 상기 작용화된 상기 무기 기질에 고정화되고 상기 발효 탱크 내에서 저분자량 당(low molecular weight sugar)을 발효시키고,
    상기 고정화는 상기 작용화된 상기 무기 기질 상의 상기 카르복실산기와 상기 유기체 상의 상기 카르복실산기와 상보적인 작용기 사이의 상호 작용의 결과인 것인, 발효 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 유지 탱크, 스트립 탑(stripping column), 증류 유닛, 혼합기 및 건조 유닛 중 1종 이상을 포함하는 것인, 발효 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 저분자량 당은 알코올, 유기산, 탄화수소, 수소, 단백질 또는 이들 중 임의의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 생성물로 발효되는 것인, 발효 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 작용화 모듈은 상기 기질 전달 시스템 및 상기 발효 탱크와 다른 장소에 있는 것인, 발효 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 작용화 모듈 및 상기 유기체는 1회 초과의 발효에 재사용될 수 있는 것인, 발효 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 저분자량 당은 수크로스, 글루코스, 자일로스 혹은 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 발효 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 퀀칭 액체 혹은 퀀칭 기체는 아세틸렌, 질소 중의 아세틸렌의 혼합물, 에틸렌, 염소화 에틸렌 혹은 클로로플루오로에틸렌, 프로필렌, 혹은 이들의 혼합물인 것인, 발효 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 퀀칭 액체 혹은 퀀칭 기체는 다이엔인 것인, 발효 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 다이엔은 1,5-사이클로옥타다이엔인 것인, 발효 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 퀀칭 액체 혹은 퀀칭 기체는 산화방지제를 포함하는 것인, 발효 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 산화방지제는 비타민 E인 것인, 발효 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 발효 탱크 및 상기 기질 전달 시스템 둘다와 유체 연결되는 유기체 증식 탱크를 추가로 포함하는 것인, 발효 시스템.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7708214B2 (en) * 2005-08-24 2010-05-04 Xyleco, Inc. Fibrous materials and composites
US20100124583A1 (en) 2008-04-30 2010-05-20 Xyleco, Inc. Processing biomass
NZ714365A (en) 2008-04-30 2017-08-25 Xyleco Inc Producing modified saccharides by processing biomass
CA2761300C (en) * 2009-05-20 2019-05-14 Xyleco, Inc. Bioprocessing
CA2885398A1 (en) 2012-10-10 2014-04-17 Xyleco, Inc. Processing materials
EP2890488A4 (en) 2012-10-10 2016-07-27 Xyleco Inc TREATMENT OF BIOMASS
NZ706072A (en) 2013-03-08 2018-12-21 Xyleco Inc Equipment protecting enclosures
BR112015026760B1 (pt) 2013-04-26 2018-11-13 Xyleco, Inc. método para processar biomassa
US10174160B2 (en) 2013-04-26 2019-01-08 Xyleco, Inc. Processing hydroxy-carboxylic acids to polymers
EA201591846A1 (ru) * 2013-05-17 2016-08-31 Ксилеко, Инк. Обработка биомассы
DE102015209795B4 (de) * 2015-05-28 2024-03-21 Adidas Ag Ball und Verfahren zu dessen Herstellung
CN109536482B (zh) * 2018-12-19 2021-05-28 江南大学 一种基于酵母菌的微生物导电陶瓷及其制备方法和应用
CN109574709B (zh) * 2018-12-20 2021-05-28 江南大学 一种基于细菌的微生物导电陶瓷及其制备方法和应用
JP7442384B2 (ja) 2019-09-24 2024-03-04 株式会社Lixil 便座装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005261421A (ja) * 2003-07-31 2005-09-29 Kansai Paint Co Ltd ペントース発酵性ザイモバクター属形質転換微生物

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3519538A (en) * 1968-09-05 1970-07-07 Corning Glass Works Chemically coupled enzymes
PT64790B (en) 1975-02-18 1977-07-07 Uop Inc Immobilized enzyme conjugates
US3933589A (en) * 1975-03-20 1976-01-20 Owens-Illinois, Inc. Chemical immobilization of enzymes
DE2633259C3 (de) * 1975-07-23 1984-11-15 Japan Atomic Energy Research Institute, Tokio/Tokyo Verfahren zum Unbeweglichmachen von Enzymen oder enzymhaltigen Zellen
JPS5294487A (en) * 1976-01-31 1977-08-09 Japan Atom Energy Res Inst Production of compositions containing enzyme or microbial cells
JPS5926268B2 (ja) * 1976-06-09 1984-06-26 関西ペイント株式会社 固定化酵素または微生物菌体樹脂成形体の製造方法
US4113566A (en) * 1976-11-26 1978-09-12 Pfizer Inc. Process for preparing 6-aminopenicillanic acid
JPS58146280A (ja) * 1982-02-26 1983-08-31 Japan Atom Energy Res Inst 増殖能を有する酵母固定化物の製造方法
JPS5942889A (ja) * 1982-09-01 1984-03-09 Japan Atom Energy Res Inst 繊維状多孔質材を含む固定化増殖菌体組成物の製造方法
JPS5958003A (ja) * 1982-09-29 1984-04-03 Japan Atom Energy Res Inst 臨床検査用微粒子を製造する方法
JPS60137288A (ja) * 1983-12-27 1985-07-20 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd 生物反応方法
US5030233A (en) * 1984-10-17 1991-07-09 Paul Ducheyne Porous flexible metal fiber material for surgical implantation
JPS62158485A (ja) * 1986-01-07 1987-07-14 Agency Of Ind Science & Technol 固定化微生物並びにその製造方法
JPS62296877A (ja) * 1986-06-16 1987-12-24 Ibiden Co Ltd 改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細胞又は微生物の固定化担体
US4816499A (en) * 1986-07-01 1989-03-28 Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology Porous inorganic particles modified with amino and carboxyl groups
JPH0716414B2 (ja) * 1986-07-21 1995-03-01 富士デヴイソン化学株式会社 生体物質固定化担体及びこれを用いる酵母あるいは微生物の固定化法
JP2538787B2 (ja) * 1987-12-28 1996-10-02 株式会社興人 微生物固定化担体
US4939151A (en) * 1988-10-31 1990-07-03 Baxter International Inc. Adherent cell culture flask
JPH05130868A (ja) * 1991-06-04 1993-05-28 Ajinomoto Co Inc 生体触媒固定化用新規担体
US5595893A (en) * 1992-06-19 1997-01-21 Iowa State University Research Foundation, Inc. Immobilization of microorganisms on a support made of synthetic polymer and plant material
JPH0937766A (ja) 1995-07-28 1997-02-10 Kansai Paint Co Ltd 界面バイオリアクターシステム
US6150472A (en) * 1995-12-22 2000-11-21 Holland Biomaterials Group B.V. Multi-functional site containing polymers, and applications thereof
JPH09191877A (ja) * 1996-01-17 1997-07-29 Asahi Chem Ind Co Ltd 酵素固定多孔膜および酵素触媒反応方法
NZ516848A (en) * 1997-06-20 2004-03-26 Ciphergen Biosystems Inc Retentate chromatography apparatus with applications in biology and medicine
US6444437B1 (en) * 1998-07-14 2002-09-03 Colorado State University Research Foundation Process for the production of nutritional products with microorganisms using sequential solid substrate and liquid fermentation
BR0115011A (pt) * 2000-11-09 2003-12-23 Evgeny Konstantinovich Belkin Dispositivo para produção de cerveja e uma unidade para depois da fermentação
US20020159961A1 (en) * 2001-02-13 2002-10-31 Ajinomoto Co. Inc. Gelling agent for oil
CA2354782C (en) 2001-08-02 2013-02-26 Bradley A. Saville Recovery method for immobilized biocatalysts
US20050112616A1 (en) * 2001-12-10 2005-05-26 William Lee Functionalized materials and libraries thereof
WO2003049671A2 (en) * 2001-12-10 2003-06-19 Emembrane, Inc. Functionalized materials and libraries thereof
ES2414864T3 (es) 2002-06-28 2013-07-23 Neokidney Holding B.V. Método para la preparación de fibras porosas funcionales
WO2004026931A2 (en) * 2002-09-18 2004-04-01 Emembrane, Inc. Functionalized materials and methods of using same
US7166451B1 (en) 2003-02-24 2007-01-23 The Ohio State University Immobilization of enzyme on a fibrous matrix
US7144632B2 (en) * 2003-06-11 2006-12-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aliphatic-aromatic polyetherester compositions, articles, films, coating and laminates and processes for producing same
JP2004009051A (ja) * 2003-07-09 2004-01-15 Nisshoku Corp 水質浄化材
JP4578170B2 (ja) * 2003-07-31 2010-11-10 関西ペイント株式会社 セロオリゴ糖発酵性ザイモバクター形質転換属微生物
EP1735035A2 (en) * 2004-04-05 2006-12-27 Minrad Inc. Removal of carbon dioxide and carbon monoxide from patient expired gas during anesthesia
US7708214B2 (en) * 2005-08-24 2010-05-04 Xyleco, Inc. Fibrous materials and composites
US8859048B2 (en) * 2006-01-03 2014-10-14 International Business Machines Corporation Selective placement of carbon nanotubes through functionalization
US7527941B1 (en) 2006-05-24 2009-05-05 Clear Water Technologies, Inc. Process for producing ethyl alcohol from cellulosic materials
US20080233062A1 (en) * 2006-08-24 2008-09-25 Venkataram Krishnan Cationic latex as a carrier for active ingredients and methods for making and using the same
SG174746A1 (en) * 2006-10-26 2011-10-28 Xyleco Inc Processing biomass
JP2008208456A (ja) * 2007-02-02 2008-09-11 Univ Of Fukui 繊維のメッキ前処理方法およびメッキされた繊維の製造方法
US7867359B2 (en) * 2008-04-30 2011-01-11 Xyleco, Inc. Functionalizing cellulosic and lignocellulosic materials
US7931784B2 (en) * 2008-04-30 2011-04-26 Xyleco, Inc. Processing biomass and petroleum containing materials
CA2761300C (en) * 2009-05-20 2019-05-14 Xyleco, Inc. Bioprocessing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005261421A (ja) * 2003-07-31 2005-09-29 Kansai Paint Co Ltd ペントース発酵性ザイモバクター属形質転換微生物

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
‘Radiation Technology for Immobilization of Bioactive Materials’, IAEA (1988.)*

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Publication number Publication date
IL226601A (en) 2016-12-29
US20150010977A1 (en) 2015-01-08
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