KR102004557B1 - 높은 co 물질 전달 계수를 갖는 합성가스 발효를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

높은 co 물질 전달 계수를 갖는 합성가스 발효를 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102004557B1
KR102004557B1 KR1020147002536A KR20147002536A KR102004557B1 KR 102004557 B1 KR102004557 B1 KR 102004557B1 KR 1020147002536 A KR1020147002536 A KR 1020147002536A KR 20147002536 A KR20147002536 A KR 20147002536A KR 102004557 B1 KR102004557 B1 KR 102004557B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
delete delete
clostridium
gas
syngas
reactor vessel
Prior art date
Application number
KR1020147002536A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140050021A (ko
Inventor
피터 심슨 벨
칭-완 코
Original Assignee
이네오스 바이오 에스에이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이네오스 바이오 에스에이 filed Critical 이네오스 바이오 에스에이
Publication of KR20140050021A publication Critical patent/KR20140050021A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102004557B1 publication Critical patent/KR102004557B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/192—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23123—Diffusers consisting of rigid porous or perforated material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/86—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis co-operating with deflectors or baffles fixed to the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/04—Apparatus for enzymology or microbiology with gas introduction means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C12M29/08—Air lift
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/26—Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/32—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of substances in solution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/02—Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/065—Ethanol, i.e. non-beverage with microorganisms other than yeasts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23126—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element
    • B01F23/231266—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element being in the form of rings or annular elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

CO 물질 전달을 향상시키는데 효과적인 방법 및 장치가 제공된다. 본 방법은 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 위치된 가스 살포기를 통해 합성가스를 반응기 용기에 도입하는 단계를 포함한다. 합성가스는 적어도 약 1 psig 의 반응기 용기의 내부의 압력을 유지하기에 효과적인 유량으로 도입된다. 약 0.01 ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체의 교반 에너지가 제공된다. 본 방법은 시간당 약 100 ~ 약 1500 의 용량 CO 물질 전달 계수를 제공하는데 효과적이다.

Description

높은 CO 물질 전달 계수를 갖는 합성가스 발효를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SYNGAS FERMENTATION WITH HIGH CO MASS TRANSFER COEFFICIENT}
본 출원은 2011 년 6 월 30 일에 출원된 미국 가출원 제 61/571,564 호 및 및 제 61/571,565 호 및 2011 년 9 월 13 일에 출원된 미국 가출원 제 61/573,845 호에 기초하여 우선권을 주장하고, 이 출원들 모두의 전체 내용을 여기서 참조로써 인용한다.
일산화탄소 (CO) 물질 전달을 향상시키는데 유효한 방법 및 장치가 제공된다. 더 구체적으로, 합성가스 발효 동안 향상된 용량 CO 물질 전달 계수를 제공하기 위해 합성가스 질, 합성가스 살포 (sparging), 반응기 압력 및 혼합을 포함하는 인자들이 균형잡힌다.
혐기성 미생물은 기체 기질의 발효를 통해 일산화탄소 (CO) 로부터 에탄올을 생성할 수 있다. 속 (genus) 클로스트리듐으로부터의 혐기성 미생물을 이용하는 발효는 에탄올 및 다른 유용한 생성물을 생성한다. 예컨대, 미국특허 제 5,173,429 호는 합성 가스로부터 에탄올 및 아세테이트를 생성하는 혐기성 미생물인 클로스트리듐 륭달리 ( Clostridium ljungdahlii ) ATCC No. 49587 을 설명한다. 미국특허 제 5,807,722 호는 클로스트리듐 륭달리 ATCC No.55380 을 이용하여 폐가스를 유기산 및 알코올로 전환시키는 방법 및 장치를 설명한다. 미국특허 제 6,136,577 호는 클로스트리듐 륭달리 ATCC No. 55988 및 55989 를 이용하여 폐가스를 에탄올로 전환시키는 방법 및 장치를 설명한다.
CO 는 합성가스의 형태로 기체 기질의 일부로서 발효에 종종 제공된다. 일산화탄소 및 수소를 포함하는 프로듀서 (producer) 가스 또는 합성 가스 또는 합성가스를 생성하기 위한 탄소질 재료의 가스화는 본 기술분야에서 잘 알려져 있다. 전형적으로, 그러한 가스화 프로세스는 WO 2009/154788 에 기재된 바와 같이 일산화탄소의 생성을 촉진하기 위해 반화학양론적 (sub-stoichiometric) 양의 산소가 가스화 프로세스에 공급되는 탄소질 재료의 부분 산화 또는 저공기 (starved-air) 산화를 수반한다.
기체 기질의 발효는, 미생물 배양균 (microbial culture) 에 의해 기질이 대사작용 (metabolize) 될 수 있기 전에 기체 기질의 적어도 일부가 수성 발효 브로스 (broth) 에 용해되어야 하기 때문에, 어려울 수 있다. 기체 기질이 미생물을 위한 에너지원 및 탄소를 제공하는 발효는 특히 어려운데, 그 이유는 물질대사 (metabolism) 가 일어날 수 있기 전에 발효 브로스에 다량의 기질이 용해될 필요가 있기 때문이다. CO 가 혐기성 발효를 위한 탄소원을 제공하므로, 수성 발효 브로스에서 낮은 용해도를 갖는 CO 와 같은 기질은 수성 발효 브로스로의 고효율의 물질 전달을 요구한다. CO 물질 전달을 향상시키려는 시도가 미국특허 제 5,972,661 호 및 제 7,201,884 호, 그리고 WO 2011/028137 에 기재되어 있다.
합성가스 발효 동안 용량 CO 물질 전달 계수를 향상시키는데 효과적인 방법 및 장치가 제공된다. 일 양태에서, 합성가스의 발효 방법이 제공되는데, 본 방법은 가스 살포기 또는 가스 분배기를 통해 합성가스를 반응기 용기에 도입하는 단계를 포함한다. 가스 살포기는 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 위치되고, 합성가스는 적어도 약 1 psig, 다른 양태에서 적어도 약 10 psig 의 반응기 용기의 내부의 압력을 유지하기에 효과적인 유량으로 도입된다. 합성가스는 적어도 약 0.75 의 CO/CO2 몰 비를 갖는다. 반응기 용기에는, 교반 에너지가 약 0.01 ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체의 양으로 제공된다. 본 방법은 적어도 약 10 g 에탄올/(L·day) 의 STY (space time yield) 및 시간당 약 100 ~ 약 1500 의 용량 CO 물질 전달 계수를 제공하는데 효과적이다.
다른 양태에서, 가스 살포기를 통해 합성가스를 반응기 용기에 도입하는 단계를 포함하는 합성가스의 발효 방법이 제공된다. 가스 살포기는 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 위치되고, 합성가스는 적어도 약 1 psig, 다른 양태에서 적어도 약 10 psig 의 반응기 용기의 내부의 압력을 유지하기에 효과적인 유량으로 도입된다. 합성가스는 적어도 약 0.75 의 CO/CO2 몰 비를 갖고, 다른 양태에서, 합성가스는 적어도 약 20 몰% 의 CO 함량을 갖는다. 합성가스는 가스 살포기 위에 위치되는 적어도 하나의 가스 분산 임펠러와 접촉되고, 합성가스는, 가스 분산 임펠러 위에 위치된 적어도 하나의 혼합 임펠러로, 초산생성균과 혼합된다. 가스 분산 임펠러 및 혼합 임펠러는 구동 샤프트를 통해 교반기에 작동가능하게 연결된다. 교반기는 약 0.3 ~ 약 12 kWatts/㎥, 다른 양태에서 약 0.7 ~ 약 12 kWatts/㎥, 그리고 다른 양태에서 약 0.9 ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체의 교반 에너지 입력을 제공한다. 본 방법은 시간당 약 100 ~ 약 1500 의 용량 CO 물질 전달 계수를 제공하는데 효과적이다.
일 양태에서, 가스 살포기는 10 ㎜ 이하의 직경을 갖는 구멍들을 포함하고, 다른 양태에서, 구멍들은 2.5 ㎜ 이하의 직경을 갖는다. 또한, 합성가스는 구멍들의 출구에서의 25 m/sec 이상의 가스 속도 및/또는 약 0.5 ~ 약 2.5 psi 의 살포기 구멍들에 걸친 압력 강하를 제공하기에 효과적인 유량으로 도입될 수도 있다.
다른 양태에서, 용량 CO 물질 전달 계수를 향상시키는 방법이 제공된다. 본 방법은 가스 살포기를 통해 합성가스를 반응기 용기에 도입하는 단계를 포함한다. 가스 살포기는 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 위치되고, 합성가스는 적어도 약 1 psig, 다른 양태에서 적어도 약 10 psig 의 반응기 용기의 내부의 압력을 유지하기에 효과적인 유량으로 도입된다. 합성가스는 적어도 약 0.75 의 CO/CO2 몰 비를 갖고, 다른 양태에서, 합성가스는 적어도 약 20 몰% 의 CO 함량을 갖는다. 합성가스는 적어도 하나의 가스 분산 임펠러 및 하나의 혼합 임펠러와 접촉된다. 가스 분산 임펠러 및 혼합 임펠러는 전형적으로, 구동 샤프트를 통해 교반기에 작동가능하게 연결된다. 교반기는 약 0.3 ~ 약 12 kWatts/㎥, 다른 양태에서 약 0.7 ~ 약 12 kWatts/㎥, 그리고 다른 양태에서 약 0.9 ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체의 교반 에너지 입력을 제공한다. 본 방법은 시간당 약 100 ~ 약 1500 의 용량 CO 물질 전달 계수를 제공하는데 효과적이다.
반응기 용기를 규정하는 하우징을 포함하는 생물반응기 (bioreactor) 가 제공되고, 상기 반응기 용기는 적어도 약 1 psig, 다른 양태에서 적어도 약 10 psig 의 압력을 유지하기에 효과적이다. 교반기가 반응기 용기 내에 적어도 부분적으로 그리고 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 적어도 부분적으로 배치된다. 교반기는 구동 샤프트에 작동가능하게 연결되고, 교반기는 약 0.3 ~ 약 12 kWatts/㎥, 다른 양태에서 약 0.7 ~ 약 12 kWatts/㎥, 그리고 다른 양태에서 약 0.9 ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체의 교반 에너지 입력을 제공하기에 효과적이다. 적어도 하나의 혼합 임펠러가 구동 샤프트에 작동가능하게 연결되고 매체의 액체 레벨 아래에 배치되고, 적어도 하나의 가스 분산 임펠러가 구동 샤프트에 작동가능하게 연결되고 혼합 임펠러 아래에 배치된다. 가스 살포기가 가스 분산 임펠러 아래에 배치되고, 가스 살포기는 구멍들의 출구에서 약 25 m/sec 이상의 가스 속도를 제공하기에 효과적인, 약 10 ㎜ 이하의 직경을 갖는 구멍들을 포함한다. 생물반응기는 반응기 용기의 하단부에 배치된 부트 (boot) 를 더 포함할 수도 있다.
다른 양태에서, 반응기 용기를 규정하는 하우징을 포함하는 생물반응기가 제공되고, 상기 반응기 용기는 적어도 약 1 psig, 다른 양태에서 적어도 약 10 psig 의 압력을 유지하기에 효과적이다. 교반기가 반응기 용기 내에 적어도 부분적으로 그리고 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 적어도 부분적으로 배치된다. 교반기는 구동 샤프트에 작동가능하게 연결되고, 교반기는 약 0.3 ~ 약 12 kWatts/㎥, 다른 양태에서 약 0.7 ~ 약 12 kWatts/㎥, 그리고 다른 양태에서 약 0.9 ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체의 교반 에너지 입력을 제공하기에 효과적이다. 적어도 하나의 혼합 임펠러가 구동 샤프트에 작동가능하게 연결되고 매체의 액체 레벨 아래에 배치되고, 적어도 하나의 가스 분산 임펠러가 구동 샤프트에 작동가능하게 연결되고 혼합 임펠러 아래에 배치된다. 가스 살포기가 가스 분산 임펠러 아래에 배치되고, 가스 살포기는 구멍들의 출구에서 약 25 m/sec 이상의 가스 속도를 제공하기에 효과적인, 약 10 ㎜ 이하의 직경을 갖는 구멍들을 포함한다. 생물반응기는 반응기 용기의 하단부에 배치된 부트를 더 포함하고, 상기 부트는 부트 살포기 및 부트 믹서를 포함한다.
다른 양태에서, 합성가스의 발효 방법이 제공되며, 본 방법은 반응기 용기의 부트 부분에 담긴 매체에 초산생성균을 접종하는 단계를 포함하고, 상기 매체는 부트의 총 체적의 적어도 약 75 % 를 채운다. 초산생성균은 적어도 약 5 g/ℓ 의 세포 밀도를 제공하기에 효과적인 시간 동안 합성가스와 접촉된다. 반응기 용기 내에 액체 레벨을 제공하기 위해 반응기 용기에 매체가 추가된다. 합성가스는 가스 살포기를 통해 반응기 용기에 도입된다. 가스 살포기는 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 위치된다. 합성가스는 적어도 약 1 psig, 다른 양태에서 약 10 psig 의 상기 반응기 용기의 내부의 압력을 유지하기에 효과적인 유량으로 도입된다. 합성가스는 적어도 약 0.75 의 CO/CO2 몰 비를 갖고, 가스 살포기 위에 위치되는 적어도 하나의 가스 분산 임펠러와 접촉된다. 합성가스 및 초산생성균은 가스 분산 임펠러 위에 위치된 적어도 하나의 혼합 임펠러로 혼합된다. 가스 분산 임펠러 및 혼합 임펠러는 구동 샤프트를 통해 교반기에 작동 연결된다. 교반 에너지 입력은 약 0.3 ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체이다. 본 방법은 시간당 약 100 ~ 약 1500 의 용량 CO 물질 전달 계수를 제공하는데 효과적이다.
다른 양태에서, 합성가스의 발효 방법이 제공되며, 본 방법은 반응기 용기의 부트 부분에 담긴 매체에 초산생성균을 접종하는 단계를 포함하고, 상기 매체는 부트의 총 체적의 적어도 약 75 % 를 채우는데 효과적이다. 초산생성균은 적어도 약 3 g/ℓ 의 세포 밀도를 제공하기에 효과적인 시간 동안 합성가스와 접촉된다. 반응기 용기에 매체가 추가되고, 세포 밀도는 약 3 g/ℓ 로 유지된다. 반응기 용기 내의 액체 레벨이 획득될 때까지, 매체가 추가된다. 합성가스는 가스 살포기를 통해 반응기 용기에 도입된다. 가스 살포기는 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 위치된다. 합성가스는 적어도 약 1 psig, 다른 양태에서 약 10 psig 의 상기 반응기 용기의 내부의 압력을 유지하기에 효과적인 유량으로 도입된다. 합성가스는 적어도 약 0.75 의 CO/CO2 몰 비를 갖고, 가스 살포기 위에 위치되는 적어도 하나의 가스 분산 임펠러와 접촉된다. 합성가스 및 초산생성균은 가스 분산 임펠러 위에 위치된 적어도 하나의 혼합 임펠러로 혼합된다. 가스 분산 임펠러 및 혼합 임펠러는 구동 샤프트를 통해 교반기에 작동 연결되고, 교반기는 약 0.3 ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체의 에너지 입력을 제공한다. 본 방법은 시간당 약 100 ~ 약 1500 의 용량 CO 물질 전달 계수를 제공하는데 효과적이다.
본 방법의 여러 양태들의 상기한 그리고 다른 측면, 특징 및 이점이 이하의 도면으로부터 더 명확해질 것이다.
도 1 은 생물반응기의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b 는 가스 입구/살포기의 저면도이다.
도 3 은 가스 살포기의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b 는 상이한 임펠러 어셈블리를 보여주는 반응기 용기의 상부 단면도이다.
도 5 는 생물반응기 부트의 대안적인 구성을 보여준다.
대응하는 도면부호들은 여러 각도의 도면들에 걸쳐 대응하는 부품들을 가리킨다. 통상의 기술자는, 도면의 부재들이 간단 명료하게 도시되어 있고 축척대로 도시될 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 본 방법 및 장치의 다양한 양태를 더 잘 이해하는데 도움을 주기 위해, 도면의 일부 부재들의 치수가 다른 부재에 비해 과장될 수도 있다. 또한, 이러한 다양한 양태를 덜 방해하며 보여주기 위해, 상업적으로 실현가능한 양태에서 유용한 또는 필요한 흔하지만 잘 이해되어 있는 부재들은 종종 묘사되지 않는다.
이하의 설명은 제한적인 것으로 받아들여서는 안 되며, 대표적인 실시형태의 일반적인 원리를 단지 설명하기 위한 것이다. 본 발명의 설명은 청구항들을 참조하여 결정되어야 한다.
합성가스 발효 효율은 용량 CO 물질 전달 계수를 증가시키도록 조건들을 강화시킴으로써 향상된다. 시간당 약 100 ~ 약 1500, 다른 양태에서 시간당 약 200 ~ 약 1100, 다른 양태에서 시간당 약 200 ~ 약 900, 다른 양태에서 시간당 약 300 ~ 약 800, 다른 양태에서 시간당 약 400 ~ 약 700, 그리고 다른 양태에서 시간당 약 500 ~ 약 600 의 용량 CO 물질 전달 계수를 제공하기에 효과적인 방법 및 장치가 제공된다. CO 물질 전달 계수에 영향을 미치는 변수는 합성가스 살포, 반응기 용기 압력, 합성가스 질, 및 가스 분산과 혼합을 포함한다.
여기서 설명되는 방법은 높은 레벨의 생산성을 제공하기에 효과적이다. 다른 양태에서, 본 방법은 적어도 약 10 g 에탄올/(L·day) 의 STY (공간시간수율) 를 제공하기에 효과적이다. 가능한 STY 값은 약 10 g 에탄올/(L·day) ~ 약 200 g 에탄올/(L·day), 다른 양태에서 약 10 g 에탄올/(L·day) ~ 약 160 g 에탄올/(L·day), 다른 양태에서 약 10 g 에탄올/(L·day) ~ 약 120 g 에탄올/(L·day), 다른 양태에서 약 10 g 에탄올/(L·day) ~ 약 80 g 에탄올/(L·day), 다른 양태에서 약 20 g 에탄올/(L·day) ~ 약 140 g 에탄올/(L·day), 다른 양태에서 약 20 g 에탄올/(L·day) ~ 약 100 g 에탄올/(L·day), 다른 양태에서 약 40 g 에탄올/(L·day) ~ 약 140 g 에탄올/(L·day), 그리고 다른 양태에서 약 40 g 에탄올/(L·day) ~ 약 100 g 에탄올/(L·day) 를 포함한다.
정의
달리 정의되지 않는 한, 본 개시를 위해 본 명세서에서 사용되는 이하의 용어는 다음과 같이 정의되고, 이하에서 정의되는 복수의 단수 또는 복수 형태를 포함할 수 있다:
임의의 양을 한정하는 용어 "약" 은 실제 세계 조건, 예컨대 실험실, 시험 공장, 또는 생산 설비에서 맞닥뜨리는 그 양의 변화를 가리킨다. 예컨대, 혼합물 또는 분량으로 채용되는 성분 또는 측정의 양이, "약" 으로 한정되면, 생산 공장 또는 실험실의 실험 조건에서의 측정에서 전형적으로 채용되는 주의 정도 및 변화를 포함한다. 예컨대, 생성물의 성분의 양이, "약" 으로 한정되면, 공장 또는 실험실에서의 다중 실험의 배치들 사이의 변화 및 분석 방법에 내재하는 변화를 포함한다. "약" 에 의해 한정되었건 또는 한정되지 않았건, 양은 그 양의 등가물들을 포함한다. 여기서 언급되고 "약" 에 의해 한정되는 임의의 양은 "약" 에 의해 한정되지 않은 양으로서 본 개시에서 또한 채용될 수 있다.
여기서 사용되는 "탄소질 재료" 는 석탄과 같은 탄소 풍부 재료 및 석유화학제품 (petrochemicals) 을 가리킨다. 그렇지만, 본 명세서에서, 탄소질 재료는 고체, 액체, 기체, 또는 플라스마 상태의 임의의 탄소 재료를 포함한다. 탄소질 재료로서 생각할 수 있는 많은 물품 중에서, 본 개시는, 탄소질 재료, 탄소질 액체 제품, 탄소질 산업적 액체 리사이클, 탄소질 도시 고형 폐기물 (MSW 또는 msw), 탄소질 도시 폐기물, 탄소질 농업 재료, 탄소질 임업 재료, 탄소질 목재 폐기물, 탄소질 건축 폐기물, 탄소질 식물 재료, 탄소질 산업 폐기물, 탄소질 발효 폐기물, 탄소질 석유화학 부산물, 탄소질 알코올 생산 부산물, 탄소질 석탄, 타이어, 플라스틱, 폐플라스틱, 코크스 오븐 타르, 파이버소프트 (fibersoft), 리그닌 (lignin), 흑액 (black liquor), 폴리머, 폐폴리머, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PETA), 폴리스티렌 (PS), 오니 (sewage sludge), 가축 배설물 (animal waste), 작물 잔여물 (crop residues), 에너지 작물, 산림 처리 잔여물, 목재 처리 잔여물, 가축 폐기물, 가금 폐기물, 식품 처리 잔여물, 에탄올 부산물, 소비된 곡물 (spent grain), 소비된 미생물, 또는 이들의 조합을 고려한다.
용어 "파이버소프트" (fiibersoft 또는 Fibersoft 또는 fibrosoft 또는 fibrousoft) 는 다양한 물질의 연화 및 농축의 결과로서 생성되는 탄소질 재료의 타입을 의미하고; 일례에서 탄소질 재료는 다양한 물질의 스팀 고압살균을 통해 생성된다. 다른 예에서, 파이버소프트는 섬유질 머시 (mushy) 재료를 발생시키는 도시, 산업, 상업 및 의료 폐기물의 스팀 고압살균을 포함할 수 있다.
용어 "도시 고형 폐기물" 또는 "MSW" 또는 "msw" 는 가정, 상업, 산업 및/또는 잔류 폐기물을 포함할 수도 있는 폐기물을 의미한다.
용어 "합성가스" 또는 "합성 가스"는 변하는 양의 일산화탄소 및 수소를 함유하는 가스 혼합물에 주어진 이름이 합성 가스인 것을 의미한다. 생성 방법의 예가 수소를 생성하기 위한 천연 가스 또는 탄화수소의 증기 개질, 석탄의 가스화, 및 몇몇의 타입의 폐기물-에너지 (waste-to-energy) 가스화 설비의 가스화를 포함한다. 이름은 합성 천연 가스 (SNG) 의 생성에서 그리고 암모니아 또는 메탄올의 생성을 위한 중간물질로서의 그의 용도로부터 유래한다. 합성가스는 피셔 트롭쉬 (Fischer-Tropsch) 합성 및 이전의 모빌 메탄올으로부터 가솔린으로의 프로세스 (Mobil methanol to gasoline process) 를 통해 연료 또는 윤활유로서 사용되기 위한 합성 석유의 생성에서의 중간물질로서의 사용을 포함한다. 합성가스는 수소, 일산화탄소 및 약간의 이산화탄소로 주로 구성되고, 절반 미만의 에너지 밀도 (즉, BTU 함량) 의 천연 가스를 갖는다. 합성가스는 연소가능하고, 다른 화학물질의 생성을 위한 연료원으로서 또는 중간물질로서 종종 사용된다.
용어 "발효", "발효 프로세스" 또는 "발효 반응" 등은 본 방법의 성장 상 및 생성물 생합성 상 쌍방을 포함하려는 것이다. 일 양태에서, 발효는 CO 의 알코올로의 전환을 나타낸다.
여기서 사용되는 용어 "물질 전달" 은 기체 상으로부터 수용액으로의 원자 또는 분자, 특히 기질 원자 또는 분자의 전달에 관한 것이다. 물질 전달 계수는 Younesi 외 (Iranian Journal of Biotechnology, Vol. 4, No. 1, 2006년 1월, 이는 여기서 참조로써 인용됨) 에 기재된 식에 따라 산출될 수도 있다. 이하의 식은 CO 생물전환 (XCO) 및 용량 물질 전달 계수를 나타낸다:
Figure 112014009342007-pct00001
kLa: 용량 물질 전달 계수
XCO: % CO 생물전환
R: 상수
T: 온도
VL: 액체 체적
H: 헨리 상수 (CO = 1.226 ℓ·atom·mmol-1)
vg: 가스 체적
용어 "효율을 증가시킨다", "증가된 효울" 등이, 발효 프로세스와 관련하여 사용되면, 발효에서의 미생물의 성장 속도, 소비되는 기질 (일산화탄소 등) 의 체적 또는 질량당 생성되는 희망 생성물 (알코올 등) 의 체적 또는 질량, 희망 생성물의 생성 속도 또는 생성 레벨, 및 발효의 다른 부산물에 비해 생성되는 희망 생성물의 상대적인 비율 중 하나 이상을 증가시키는 것을 포함한다.
생물반응기 디자인
도 1 은 생물반응기 장치의 사시도이다. 생물반응기 장치는 반응기 용기 (100) 를 규정하는 하우징 (105) 을 포함한다. 반응기 용기 (100) 는 실질적으로 원통형일 수도 있고, 반응기 용기의 단면은 원, 실질적으로 원의 형태의 형상일 수도 있고, 또는 혼합 및 물질 전달을 향상시키는데 효과적인 다른 형상일 수도 있다. 하우징 (105) 은, 적어도 약 1 psig 그리고 적어도 약 250 psig 의 압력까지의 작동 압력을 견디는 것으로 알려지고 또한 매체와 양립가능한 임의의 재료로 형성될 수도 있다. 다양한 양태에서, 다음의 압력이 활용될 수도 있다: 약 5 ~ 약 200 psig, 약 5 ~ 약 100 psig, 약 5 ~ 약 50 psig, 약 5 ~ 약 25 psig, 약 10 ~ 약 200 psig, 약 10 ~ 약 100 psig, 약 10 ~ 약 50 psig, 약 10 ~ 약 25 psig, 약 15 ~ 약 200 psig, 약 15 ~ 약 100 psig, 약 15 ~ 약 50 psig, 약 15 ~ 약 25 psig, 약 20 ~ 약 200 psig, 약 20 ~ 약 100 psig, 약 20 ~ 약 50 psig, 및 약 20 ~ 약 25 psig. 적절한 재료의 몇몇의 예가 스테인리스강, 적절한 내부 라이너를 갖는 강, 및 유리를 포함한다.
도 1 에 또한 도시된 바와 같이, 합성가스는 가스 입구/분배기/살포기 (120) 를 통해 반응기 용기 (100) 에 진입한다. 합성가스의 분산 및 추가 혼합은 구동 샤프트 (200) 에 커플링되어 있는 적어도 하나의 가스 분산 임펠러 (225) 및 적어도 하나의 혼합 임펠러 (220) 로 달성된다. 구동 샤프트 (200) 는 교반기 지지 플레이트 (210) 에 의해 지지된다. 가스는 반응기 용기 (100) 로부터 배기 밸브 (170) 를 통해 배출된다. 반응기 용기 (100) 는 혼합을 더 강화하기 위해 배플 (300) 을 또한 포함할 수도 있다. 이 양태에서, 배플 (300) 은 시스템이 적은 포밍을 갖는 것으로 밝혀진다면 더 높은 작동 액체 레벨이 허용되도록 가스처리되지 않은 (ungassed) 액체 레벨 (115) 위로 약 25 % 연장될 수도 있다.
다른 양태에서, 반응기 용기 (100) 는 추가 포트 (230) 를 포함할 수도 있다. 추가 포트 (230) 는 예컨대, 하나 이상의 산 추가 포트, 하나 이상의 알칼리 추가 포트, 및 하나 이상의 영양소 추가 포트를 포함할 수도 있다. 이 양태에서, 추가 포트들은 반응기 용기의 둘레 주위에 동일하게 이격되어 있을 수도 있다. 포트들은 동일한 또는 상이한 수평면에 있을 수도 있다. 일 양태에서, 반응기 용기 (100) 는 혼합 임펠러 (220) 에 인접한 적어도 4 개의 동일하게 이격된 매체 추가 포트들을 포함한다. 상기 포트들은 반응기 용기 (100) 의 둘레 주위에서 45°의 각도로 이격되어 있을 수도 있다.
가스처리된 (gassed) 액체 레벨 (110) 및 가스처리되지 않은 액체 레벨 (115) 은 반응기 용기 (100) 내에 유지된다. 가스처리되지 않은 액체 레벨 (115) 을 반응기 용기 (100) 내에 유지하는 것은, 더 효과적인 물질 전달을 가능하게 하고, 포밍의 제어를 유지하는 것을 돕는다. 이 양태에서, 가스처리되지 않은 액체 레벨 (115) 은 반응기 용기 (100) 내에 유지되며, 이는 반응기 용기 (100) 의 총 체적의 적어도 약 1 % 의 헤드 공간을 제공하기에 효과적이다. 다른 양태에서, 가스처리되지 않은 액체 레벨 (115) 은 반응기 용기 (100) 의 총 체적의 약 1 ~ 약 75 % 의 헤드 공간을 제공한다. 다양한 양태에서, 헤드 공간은 반응기의 총 체적의 이하의 퍼센트를 포함할 수도 있다: 약 5 ~ 약 50 %, 약 10 ~ 약 50 %, 약 15 ~ 약 50 %, 약 20 ~ 약 50 %, 약 25 ~ 약 50 %, 약 30 ~ 약 50 %, 약 30 ~ 약 40 % 및 약 30 ~ 약 35%. 반응기 용기 (100) 는, 포밍의 제어를 돕고 반응기 액체 체적의 조절을 허용하는 적어도 하나의 액체 입구 (130) 를 또한 포함할 수도 있다. 액체 입구 (130) 는 분무 노즐의 형태일 수도 있다. 반응기 용기 (100) 는 추가 포트 (190) 를 또한 포함할 수도 있다.
도 1 에 또한 도시된 바와 같이, 반응기 용기 (100) 는 부트 (400) 및 부트 내에 그리고 매체 출구 (420) 위에 배치된 와류 브레이커 (410) 를 또한 포함할 수도 있다. 부트 (400) 및 와류 브레이커 (410) 는 가스가 매체 출구 (420) 를 통해 인출되는 것을 방지하는데 효과적이다. 매체 출구 (420) 를 통해 인출된 매체는 매체 리사이클 루프 (450) 또는 매체 필터 루프 (460) 로 보내어질 수도 있다. 매체 리사이클 루프 (450) 로부터의 매체는 냉각기/열교환기 (500) 로 보내어질 수도 있고, 냉각된 매체 (510) 는 다시 반응기 용기 (100) 로 사이클링될 수도 있다.
부트 (400) 는 가스 버블이 부트 (400) 로부터 다시 반응기 용기 (100) 내로 상승할 수 있도록 하는데 효과적이다. 이 양태에서, 부트 (400) 내의 액체는 가능한 한 영향을 받지 않아야 하고, 가스 버블은 부트 아래로 인출되는 액체보다 더 빠르게 부트 (400) 밖으로 상승하여야 한다. 이 양태에서, 약 2 % 미만의 가스가 매체 출구 (420) 를 통해 펌프로 인출된다.
매체 필터 루프 (460) 로부터의 매체는 리사이클 필터 (600) 로 보내어질 수도 있다. 농축된 세포 (610) 가 반응기 용기 (100) 로 복귀되고, 투과물 (permeate; 620) 이 추가 처리를 위해 보내진다. 추가 처리는 예컨대 에탄올, 아세트산 및 부탄올과 같은 희망 생성물의 분리를 포함할 수도 있다.
다른 양태에서, 생물반응기는 임펠러 없이 구성될 수도 있다. 예컨대, 생물반응기는 가스 리프트 타입 반응기 또는 버블 칼럼 타입 반응기로서 구성될 수도 있다. 이러한 반응기 구성에서, 약 0.01 ~ 약 12 kWatt/㎥ 매체의 교반 에너지가 제공된다.
합성가스 및 합성가스 살포
가스 입구/살포기 (120) 를 통해 생물반응기 (100) 에 합성가스가 도입된다. 합성가스는 임의의 공지된 근원으로부터 제공될 수도 있다. 일 양태에서, 합성가스는 탄소질 재료의 가스화로부터 유래할 수도 있다. 가스화는 산소의 제한된 공급에서 바이오매스의 부분 연소를 수반한다. 결과로서 생기는 가스는 주로 CO 및 H2 를 포함한다. 이 양태에서, 합성가스는 적어도 약 20 몰% CO, 일 양태에서 약 20 ~ 약 100 몰% CO, 다른 양태에서 약 30 ~ 약 90 몰% CO, 다른 양태에서 약 40 ~ 약 80 몰% CO, 그리고 다른 양태에서 약 50 ~ 약 70 몰% CO 를 함유할 것이다. 합성가스는 적어도 약 0.75 의 CO/CO2 몰 비를 가질 것이다. 적절한 가스화 방법 및 장치의 몇몇의 예가 미국 일련번호 61/516,667, 61/516,704 및 61/516,646 (이들 모두는 2011년 4월 6일에 출원되었음) 에 제공되고, 그 내용 전부는 여기서 참조로써 인용된다.
생물반응기는, 살포기 근처의 CO 농도가 생물반응기의 더 높은 레벨에서의 CO 농도보다 더 높은, CO 농도 구배를 포함할 수도 있다. 이 양태에서, 생물반응기는 약 100 : 1 ~ 약 10 : 1 이라는 생물반응기의 상부 레벨에서의 CO 농도에 대한 생물반응기의 저부 레벨 (분무기 레벨) 에서의 CO 농도의 비를 포함한다.
수성 매체로의 CO 의 물질 전달 속도에 영향을 미칠 수도 있는 하나의 인자가 CO 를 포함하는 기체 기질의 분압이다. 이 양태에서, 물질 전달 속도는 원하지 않는 성분의 풍부화 또는 제거에 의해 가스 스트림에서의 CO 의 비율을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 이 양태에서, 가스 스트림은 약 10 ppm 미만의 산소처리된 (oxygenated) 또는 산소처리되지 않은 방향족을 가질 것이다.
도 2a 및 도 2b 는 가스 입구/살포기 (120) 의 저면도이다. 이 양태에서, 가스 입구/살포기 (120) 는 살포기 조립체 (540) 와 연속되는 입구 도관 (530) 을 포함할 수도 있다. 살포기 조립체 (540) 는 도시된 것처럼 일반적으로 환형 또는 원형이거나, 또는 예컨대, 직선형, 직사각형 또는 자유로운 형태와 같은 임의의 다른 형상일 수도 있다. 살포기 조립체 (540) 의 형상이 환형인 양태에서, 살포기 조립체 (540) 는 가스 분산 임펠러 (225) 에 의해 형성되는 직경의 약 30 ~ 약 100 %, 다양한 다른 양태에서는 약 40 ~ 약 90 %, 약 40 ~ 약 80 %, 그리고 약 50 ~ 약 70 % 의 직경을 갖는다.
가스 살포기 조립체 (540) 의 저부는 복수의 구멍 (550) 을 포함할 수도 있다. 구멍 (550) 은 구멍의 출구에서의 약 25 m/sec 이상의 가스 속도, 다른 양태에서는 구멍의 출구에서의 약 25 m/sec ~ 약 75 m/sec 의 가스 속도를 제공하기에 효과적인 직경을 갖는다. 다양한 양태에서, 가스 속도는 이하의 범위를 포함할 수도 있다: 약 25 ~ 약 75 m/sec, 약 25 ~ 약 50 m/sec, 약 25 ~ 약 40 m/sec, 약 25 ~ 약 30 m/sec, 약 30 ~ 약 75 m/sec, 약 30 ~ 약 50 m/sec, 약 30 ~ 약 40 m/sec, 약 35 ~ 약 75 m/sec, 약 35 ~ 약 50 m/sec, 약 35 ~ 약 40 m/sec, 약 40 ~ 약 75 m/sec, 약 40 ~ 약 50 m/sec, 및 약 50 ~ 약 75 m/sec. 이 양태에서, 구멍은 약 10 mm 이하의 직경, 그리고 다른 양태에서는 약 2.5 ㎜ ~ 약 1.0 ㎜ 의 직경을 가질 것이다.
도 3 은 살포기 조립체 (540) 의 단면도이다. 이 양태에서, 점선 화살표는 구멍 (550) 을 통한 가스의 유동을 보여준다. 살포기 조립체의 중점까지 그려진 선들로 120°의 각도 (α) 가 도시되어 있다. 구멍들은 살포기 조립체를 따라 임의의 각도로 위치될 수도 있다. 일 양태에서, 살포기 조립체 (540) 는 약 1 ~ 약 5 열 (rows) 의 평행한 구멍 (550) 을 포함한다. 구멍들 (550) 은 이격되어 있고, 아래쪽 방향을 가리킨다. 도 3 에 도시된 것처럼, 살포기 조립체 (540) 는 5 개의 평행한 열들의 구멍 (550) 및 30°이격되어 있는 총 개수 790 개의 구멍을 포함한다. 구멍의 아래쪽을 가리키는 방향은 구멍의 오염 또는 막힘을 방지하는데 효과적이고, 살포기 조립체 (540) 로의 역류를 최소화하는데 도움을 준다.
가스 분산 및 혼합
다시 도 1 을 참조하여 보면, 반응기 용기 (100) 는 구동 샤프트 (200), 적어도 하나의 혼합 임펠러 (220) 및 적어도 하나의 가스 분산 임펠러 (225) 를 구비하는 혼합 조립체를 더 포함한다. 혼합 임펠러 (220) 는 일반적으로 액체 레벨 (110) 아래에 위치될 것이다. 일 양태에서, 반응기 용기 (100) 는 2 개 이상의 혼합 임펠러 (220) 를 포함한다. 가스 분산 임펠러 (225) 는 혼합 임펠러 (220) 아래에 위치된다. 반응기 용기 (100) 는 하나 또는 2 개 이상의 가스 분산 임펠러 (225) 를 포함할 수도 있다.
이제, 도 4a 를 참조하면, 각 혼합 및 가스 분산 임펠러 조립체는 허브 (500) 및 구동 샤프트 (200) 주위에 배치된 임펠러들의 그룹을 포함한다. 각 임펠러는, 허브 (500) 에 부착되고 하나 이상의 블레이드 (520) 를 유지하는 아암 (510) 을 포함한다. 블레이드는 혼합 임펠러 또는 가스 분산 임펠러일 수도 있다. 혼합 임펠러 조립체는 적어도 2 개의 블레이드를 포함하고, 6 개 이하의 블레이드를 포함할 수도 있다. 혼합 임펠러의 예는 해상 (marine) 임펠러 또는 해상 프로펠러와 같은 저에너지 임펠러를 포함한다. 다른 양태에서, 가스 분산 임펠러 조립체는 적어도 2 개의 블레이드를 포함하고, 6 개 이하의 블레이드를 포함할 수도 있다. 가스 분산 임펠러의 예는 러시톤 (Rushton) 임펠러 또는 오목한 임펠러와 같은 고에너지 임펠러를 포함한다. 도 4b 는 블레이드 (520) 가 허브 (500) 에 직접 부착되어 있는 것을 제외하면 도 4a 와 유사하다.
구동 샤프트 (200) 가 회전하면, 가스 입구/살포기를 통해 도입된 합성가스가 매체의 작은 버블에 동반되어, 반응기 용기 (100) 의 대체로 원형의 단면 주위에서 이동한다. 구동 샤프트가 예컨대 전동 모터, 모터와 기어박스, 또는 유압 모터와 같은 임의의 적절한 교반기에 작동가능하게 연결되고, 그와 함께 회전될 수도 있다. 이 양태에서, 교반기는 약 0.3 ~ 약 12 kWatts/㎥, 다른 양태에서 약 0.7 kWatts/㎥ ~ 약 12 kWatts/㎥, 그리고 중요한 양태에서 0.9 kWatts/㎥ ~ 약 12 kWatts/㎥ 매체의 에너지 입력을 제공한다.
생물반응기 작동
일 양태에 따르면, 발효 프로세스는 반응기 용기에의 적절한 매체의 추가에 의해 시작된다. 반응기 용기에 담긴 액체는 임의의 타입의 적절한 영양소 매체 또는 발효 브로스를 포함할 수도 있다. 영양소 매체는 사용되는 미생물의 성장을 허용하는데 효과적인 비타민 및 무기물을 포함할 것이다. 탄소 근원으로서 CO 를 사용하는 에탄올의 발효에 적절한 혐기성 매체가 알려져 있다. 적절한 발효 매체의 일례가 미국특허 제 7,285,402 호에 기재되어 있고, 이 특허는 여기서 참조로써 인용된다.
매체는 바람직하지 않은 미생물을 제거하기 위해 살균되고, 반응기는 희망 미생물로 접종된다. 일 양태에서, 활용되는 미생물은 초산생성균을 포함한다. 유용한 초산생성균의 예는, WO 2000/68407, EP 117309, 미국특허 제 5,173,429 호, 제 5,593,886 호 및 제 6,368,819 호, WO 1998/00558 및 WO 2002/08438 에 기재된 것을 포함하는 클로스트리듐 륭달리 ( Clostridium ljungdahlii ) 의 균주 (strains), WO 2007/117157 및 WO 2009/151342 에 기재된 것을 포함하는 클로스트리듐 오토에타노게눔 ( Clostridium autoethanogenum ) (독일 DSMZ 의 DSM 10061 및 DSM 19630) 및 미국특허 제 7,704,723 호 및 "바이오매스-생성 합성 가스로부터의 바이오연료 및 바이오제품 (Biofuels and Bioproducts from Biomass-Generated Synthesis Gas)" (Hasan Atiyeh, Oklahoma EPSCoR Annual State Conference 에서 발표됨, 2010년 4월 29일) 에 각각 기재된 것을 포함하는 클로스트리듐 라그스달레이 (Clostridium ragsdalei ) (P11, ATCC BAA-622) 및 알칼리바쿨룸 바크히 (Alkalibaculum bacchi ) (CP11, ATCC BAA-1772), 및 미국특허출원 제 2007/0276447 호에 기재된 클로스트리듐 카르복시디보란스 ( Clostridium carboxidivorans) (ATCC PTA-7827) 의 균주와 같은 속 클로스트리듐의 초산생성균을 포함한다. 다른 적절한 미생물은 무렐라 (Moorella ) sp. HUC22-1 를 포함하는 속 무렐라의 미생물 및 속 카르복시도터르무스 ( Carboxydothermus ) 의 미생물을 포함한다. 이들 참고문헌 각각은 여기서 참조로써 인용된다. 2 이상의 미생물의 혼합 배양균이 사용될 수도 있다.
유용한 박테리아의 몇몇의 예가 아세토게늄 키부이 ( Acetogenium kivui ), 아세토아마데로븀 노테레 ( Acetoanaerobium noterae ), 아세토박테리윰 우디이 (Acetobacterium woodii ), 알칼리바쿨룸 바크히 ( Alkalibaculum bacchi ) CP11 (ATCC BAA-1772), 블라우티아 프로덕타 ( Blautia producta ), 부티리박테리엄 메틸오트로피쿰 ( Butyribacterium methylotrophicum ), 칼다마에로박터 서브테라니어스 (Caldanaerobacter subterraneous ), 칼다나에로박터 서브테라니어스 파시피쿠스 (Caldanaerobacter subterraneous pacificus ), 카르복시도터르무스 히드로게노포 르만스 ( Carboxydothermus hydrogenoformans ), 클로스트리듐 아세티쿰 (Clostridium aceticum ), 클로스트리듐 아세토부틸리쿰 (Clostridium acetobutylicum), 클로스트리듐 아세토부틸리쿰 P262 (독일 DSMZ 의 DSM 19630), 클로스트리듐 오토에타노게눔 ( Clostridium autoethanogenum ) (독일 DSMZ 의 DSM 19630), 클로스트리듐 오토에타노게눔 (독일 DSMZ 의 DSM 10061), 클로스트리듐 오토에타노게눔 (독일 DSMZ 의 DSM 23693), 클로스트리듐 오토에타노게눔 (독일 DSMZ 의 DSM 24138), 클로스트리듐 카르복시디보란스 P7 ( Clostridium carboxidivorans P7 ) (ATCC PTA-7827), 클로스트리듐 코스카틀리 ( Clostridium coskatii) (ATCC PTA-10522), 클로스트리듐 드라케이 ( Clostridium drakei ), 클로스트리듐 륭달리 PETC ( Clostridium ljungdahlii PETC ) (ATCC 49587), 클로스트리듐 륭달리 ERI2 (ATCC 55380), 클로스트리듐 륭달리 C-01 (ATCC 55988), 클로스트리듐 륭달리 O-52 (ATCC 55889), 클로스트리듐 매그넘 ( Clostridium magnum ), 클로스트리듐 패스터우리아눔 ( Clostridium pasteurianum ) (독일의 DSMZ 의 DSM 525), 클로스트리듐 라그스달레이 ( Clostridium ragsdali ) P11 (ATCC BAA-622), 클로스트리듐 스카토로게네스 ( Clostridium scatologenes ), 클로스트리듐 터모아 세티쿰 ( Clostridium thermoaceticum ), 클로스트리듐 울투넨세 ( Clostridium ultunense), 디설포토마쿨룸 쿠즈넷소비이 (Desulfotomaculum kuznetsovii ), 유박 테리움 리모숨 ( Eubacterium limosum ), 지오박터 설포게두센스 ( Geobacter sulfurreducens), 메타노사르시나 아세티보란스 ( Methanosarcina acetivorans ), 메타노사르시나 바르커리 ( Methanosarcina barkeri ), 모렐라 터모아세티카 (Morrella thermoacetica ), 모렐라 터모오토트로피카 ( Morrella thermoautotrophica), 옥소박터 페니기이 ( Oxobacter pfennigii ), 페프토스트렙토 코쿠스 프로둑투스 ( Peptostreptococcus productus ), 루미노코쿠스 프로둑투스 (Ruminococcus productus ), 터모아나에로박터 키부이 ( Thermoanaerobacter kivui), 및 이들의 혼합물을 포함한다.
접종시, 초기 피드 가스 공급 속도는 미생물의 초기 포퓰레이션 (population) 을 공급하기에 효과적으로 수립된다. 유출 가스의 함량을 결정하기 위해 유출 가스를 분석한다. 가스 분석의 결과는 피드 가스 속도를 제어하는데 이용된다. 희망 레벨에 도달하면, 액체 상 및 세포성 재료 (cellular material) 가 반응기로부터 인출되고, 매체로 보충된다. 이 양태에서, 생물반응기는 적어도 약 2 g/ℓ, 다른 양태에서 약 2 ~ 약 50 g/ℓ, 다양한 다른 양태에서 약 5 ~ 약 40 g/ℓ, 약 5 ~ 약 30 g/ℓ, 약 5 ~ 약 20 g/ℓ, 약 5 ~ 약 15 g/ℓ, 약 10 ~ 약 40 g/ℓ, 약 10 ~ 약 30 g/ℓ, 약 10 ~ 약 20 g/ℓ, 및 약 10 ~ 약 15 g/ℓ 의 세포 밀도를 유지하도록 작동된다. 세포 밀도는 리사이클 필터 (600) 를 통해 제어될 수도 있다. 관련된 양태에서, 생물반응기는 약 10 ~ 약 400 시간, 다양한 양태에서 약 10 ~ 약 300 시간, 약 10 ~ 약 200 시간, 약 10 ~ 약 100 시간, 약 10 ~ 약 75 시간, 약 10 ~ 약 60 시간, 약 10 ~ 약 50 시간, 약 10 ~ 약 40 시간, 약 10 ~ 약 30 시간, 및 약 10 ~ 약 20 시간의 액체 유지 시간 (liquid retention time) 을 제공하도록 작동된다. 이 양태에서, 액체 유지 시간 (LRT) 은 다음과 같이 산출될 수도 있다:
Figure 112014009342007-pct00002
합성가스는 적어도 약 1 psig 의 생물반응기 내의 압력, 다른 양태에서 약 10 ~ 약 250 psig 의 압력을 유지하는데 효과적인 속도로 생물반응기에 도입된다. 다양한 다른 양태에서, 압력은 약 10 ~ 약 200 psig, 약 10 ~ 약 100 psig, 약 10 ~ 약 75 psig, 약 10 ~ 약 50 psig, 약 10 ~ 약 25 psig, 약 20 ~ 약 250 psig, 약 20 ~ 약 200 psig, 약 20 ~ 약 100 psig, 약 20 ~ 약 75 psig, 약 20 ~ 약 50 psig, 약 20 ~ 약 25 psig, 약 30 ~ 약 250 psig, 약 30 ~ 약 200 psig, 약 30 ~ 약 100 psig, 약 30 ~ 약 75 psig, 약 30 ~ 약 50 psig, 약 40 ~ 약 250 psig, 약 40 ~ 약 200 psig, 약 40 ~ 약 100 psig, 약 40 ~ 약 75 psig, 약 40 ~ 약 50 psig, 약 50 ~ 약 250 psig, 약 50 ~ 약 200 psig, 약 50 ~ 약 100 psig, 및 약 50 ~ 약 75 psig 일 수도 있다.
일 양태에 있어서, 특정 크기 발효기에서, 합성가스는 약 10 ~ 약 50 ft3/sec 의 속도, 다른 양태에서 약 25 ~ 약 35 ft3/sec 의 속도로 가스 입구/살포기 (12) 에 도입된다. 압력은 반응 용기로부터 가스가 배출되는 속도를 제어하는 것과 함께 합성가스가 도입되는 속도를 제어하는 것을 통해 제어된다. 압력은 반응기 헤드 공간에서 또는 반응기 용기의 저부에서 측정될 수도 있다.
일 양태에서, 살포기 구멍 (550) 및 구멍에 걸친 압력 강하가 CO 의 용량 물질 전달 속도를 향상시키는데 중요하다. 살포기 구멍 (55) 에 걸친 압력 강하는 살포기 조립체 (540) 주위의 가스 버블의 분포를 보장하기에 충분히 높을 필요가 있다. 이 양태에서, 약 0.5 psi ~ 약 2.5 psi, 다른 양태에서 약 1 psi ~ 약 2 psi 의 살포기 구멍 (550) 에 걸친 압력 강하를 제공하기에 살포가 효과적이다. 살포기 구멍 (550) 은 다른 형태의 살포보다 이점을 제공한다. 예컨대, 살포기 구멍 (550) 은 소결된 금속 살포기의 경우 발생할 수도 있는 오염을 회피하는데 효과적이다. 더욱이, 살포기 구멍 (550) 은 물질 전달을 향상시키는데 기여하는 일관된 가스 버블 크기를 제공하는데 효과적이다.
물질 전달 속도에 영향을 미칠 수도 있는 다른 인자는 가스 유지 시간 (gas retention time) 이다. 이 양태에서, 생물반응기는 적어도 약 2 분의 가스 유지 시간, 다른 양태에서 약 2 분 ~ 약 15 분의 가스 유지 시간, 다른 양태에서 약 5 ~ 약 10 분의 가스 유지 시간을 제공하는데 효과적이다. 가스 유지 시간 (GRT) 은 하기의 식에 따라 결정될 수도 있다:
Figure 112014009342007-pct00003
또한, 온도 및 이온 강도가 물질 전달 속도에 영향을 미칠 수도 있다. 이 양태에서, 생물반응기의 온도는 약 30 ~ 약 50 ℃ 이다.
부트 (400) 의 대안적인 구성이 도 5 에 도시되어 있다. 이 양태에서, 부트 (400) 는 기동 (startup) 동안 성장 반응기로서 활용된다. 부트는 부트 살포기 (600) 를 포함하도록 구성된다. 부트는 부트 믹서를 또한 포함한다. 부트 믹서는 임의의 공지된 혼합 장치를 갖도록 구성될 수도 있다. 예컨대, 가스 혼합은 임펠러 (도시 안 됨) 로 또는 흡출관 (620) 을 구비한 가스 리프트 타입 발효기로 행해질 수도 있다. 도 5 에 도시된 것처럼, 가스 리프트 발효기는 부트 (400) 주위에서 버블 (610) 및 세포를 순환시키는데 효과적이다. 버블 타입 반응기를 포함하는 다른 반응기 디자인 및 외부 가스 루프 또는 제트 타입 반응기가 활용될 수도 있다.
대안적인 부트 구성은 반응기 용기의 부트 부분에 담긴 매체에 초산생성균을 접종함으로써 활용된다. 부트 내의 매체는 부트의 총 체적의 적어도 약 75 %, 다른 양태에서 적어도 약 80 %, 다른 양태에서 적어도 약 85 %, 다른 양태에서 적어도 약 90 %, 그리고 다른 양태에서 적어도 약 95 % 를 채운다. 부트에는 합성가스가 살포되고, 목표 세포 밀도를 제공하는데 효과적인 시간 동안 혼합된다. 이 양태에서, 목표 세포 밀도는 약 5 ~ 약 40 g/ℓ, 다양한 다른 양태에서 약 5 ~ 약 30 g/ℓ, 약 5 ~ 약 20 g/ℓ, 약 5 ~ 약 15 g/ℓ, 약 10 ~ 약 40 g/ℓ, 약 10 ~ 약 30 g/ℓ, 약 10 ~ 약 20 g/ℓ, 및 약 10 ~ 약 15 g/ℓ일 것이다. 목표 세포 밀도에 도달하면, 매체 레벨은 부트 밖으로 그리고 반응기 용기 내로 이전에 표시된 레벨까지 상승할 수 있다. 부트 내의 살포 및 혼합은 정지되고, 앞에서 설명한 바와 같이 발효가 진행된다.
다른 양태에서, 부트 내의 세포 밀도는 적어도 약 3 g/ℓ 의 레벨 또는 여기서 기재된 세포 밀도들 중 임의의 세포 밀도로 될 수도 있다. 적어도 약 3 g/ℓ 의 세포 밀도에 도달하면, 세포 밀도 레벨이 적어도 약 3 g/ℓ 의 레벨에 유지될 수 있도록 하는데 효과적인 속도로 매체가 추가된다. 희망 매체 레벨에 도달하면, 부트 내의 살포 및 혼합은 정지되고, 앞에서 설명한 바와 같이 발효가 진행된다.
예
kLa 를 결정하기 위해, 파일럿 플랜트 스케일 발효를 행하였다. kLa 는 약 60 g 에탄올/(L·day) STY (공간시간수율) 로 측정되었다. 물질 전달 제한 조건 또는 제로 (zero) 용해된 CO 농도 하에서 반응을 강제함으로써, kLa 의 평가를 행하였다. 이는 이용가능한 가스를 위한 과잉 세포가 존재하도록 가스 유량 또는 교반 속도를 일시적으로 감소시킴으로써 달성되었다. 이러한 조건 하에서, CO 는 용해되자마자 반응하게 되므로, 반응은 제한된 물질 전달이다. 용액에 용해된 CO 는 피드 가스 내의 CO 와 생성물 내의 CO 사이의 차와 동일하다. 물질 전달 제한 시스템에서, 이 차는 주어진 조건에서 물질 전달 속도이다.
활용되는 기본 식은 kLa = Ckla(Pg/Vl)avb sg 이었고, 여기서
kLa = 용량 물질 전달 계수 (㎥ 가스/s/㎥ 액체),
Ckla = 주어진 시스템에서 상수,
Pg = 가스처리된 교반기 동력 소비 (W),
Vl = 액체 체적 (㎥),
vsg = 공탑 가스 속도 (superficial gas velocity) (m/s),
a = 확대 상수 (scale up constant),
b = 확대 상수이다.
6 psig (헤드 압력) 에서 런 (runs) 을 행하였고, 60 g 에탄올/(L·day) STY 에서 측정하였다. 결과는 다음과 같았다:
Figure 112014009342007-pct00004
여기서 개시된 본 발명은 특정 실시형태, 예 및 적용에 의해 설명되었지만, 청구항들에 기재된 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 다양한 수정 및 변화가 가해질 수 있다.

Claims (59)

  1. 합성가스의 혐기성 발효 방법으로서,
    상기 합성가스를, 가스 살포기를 통해 반응기 용기에 도입하는 단계로서, 상기 가스 살포기는 상기 반응기 용기 내의 액체 레벨 아래에 위치되고, 상기 합성가스는 상기 가스 살포기 내의 아래쪽 방향을 가리키는 구멍들을 통해, 상기 구멍들의 출구에서 25 m/sec 이상의 가스 속도로, 0.5 ~ 2.5 psi 의 상기 가스 살포기에 걸친 합성가스 압력 강하를 제공하기에, 그리고 적어도 1 psig 의 상기 반응기 용기의 내부의 압력을 유지하기에 효과적인 유량으로 도입되고, 상기 합성가스는 적어도 0.75 의 CO/CO2 몰 비를 갖고, 상기 방법은 5 ~ 10 분의 가스 유지 시간, 10 ~ 400 시간의 액체 유지 시간 및 5 ~ 40 g/ℓ 의 세포 밀도를 제공하는, 상기 합성가스의 도입 단계;
    상기 합성가스를, 상기 가스 살포기 위에 위치되는 적어도 하나의 가스 분산 임펠러와 접촉시키는 단계; 및
    상기 가스 분산 임펠러 위에 위치된 적어도 하나의 혼합 임펠러로, 상기 합성가스를 초산생성균과 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 가스 분산 임펠러 및 혼합 임펠러는 구동 샤프트를 통해 교반기에 작동가능하게 연결되고, 상기 교반기는 0.9 ~ 12 kWatts/㎥ 매체의 교반 에너지 입력을 제공하고,
    상기 반응기 용기는 상기 혼합 임펠러에 인접한 적어도 4 개의 동일하게 이격된 매체 추가 포트들을 포함하고,
    상기 방법은 시간당 200 ~ 1100 의 용량 CO 물질 전달 계수 및 20 ~ 140 g 에탄올/(L·day) 의 STY (space time yield) 를 제공하는데 효과적인, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구멍들은 10 ㎜ 이하의 직경을 갖는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구멍들은 2.5 ㎜ 이하의 직경을 갖는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    합성가스는 적어도 10 psig 의 상기 반응기 용기의 내부의 압력을 유지하기에 효과적인 유량으로 도입되는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 10 ~ 40 g/ℓ의 세포 밀도를 제공하기에 효과적인, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성가스는 적어도 20 몰% 의 CO 함량을 갖는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성가스는 10 ppm 미만의 산소처리된 (oxygenated) 또는 산소처리되지 않은 방향족을 포함하는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 초산생성균은, 아세토게늄 키부이 (Acetogenium kivui), 아세토아마데로븀 노테레 (Acetoanaerobium noterae), 아세토박테리윰 우디이 (Acetobacterium woodii), 알칼리바쿨룸 바크히 (Alkalibaculum bacchi) CP11 (ATCC BAA-1772), 블라우티아 프로덕타 (Blautia producta), 부티리박테리엄 메틸오트로피쿰 (Butyribacterium methylotrophicum), 칼다나에로박터 서브테라니어스 (Caldanaerobacter subterraneous), 칼다나에로박터 서브테라니어스 파시피쿠스 (Caldanaerobacter subterraneous pacificus), 카르복시도터르무스 히드로게노포르만스 (Carboxydothermus hydrogenoformans), 클로스트리듐 아세티쿰 (Clostridium aceticum), 클로스트리듐 아세토부틸리쿰 (Clostridium acetobutylicum), 클로스트리듐 아세토부틸리쿰 P262 (독일 DSMZ 의 DSM 19630), 클로스트리듐 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum) (독일 DSMZ 의 DSM 19630), 클로스트리듐 오토에타노게눔 (독일 DSMZ 의 DSM 10061), 클로스트리듐 오토에타노게눔 (독일 DSMZ 의 DSM 23693), 클로스트리듐 오토에타노게눔 (독일 DSMZ 의 DSM 24138), 클로스트리듐 카르복시디보란스 P7 (Clostridium carboxidivorans P7) (ATCC PTA-7827), 클로스트리듐 코스카티 (Clostridium coskatii) (ATCC PTA-10522), 클로스트리듐 드라케이 (Clostridium drakei), 클로스트리듐 륭달리 PETC (Clostridium ljungdahlii PETC) (ATCC 49587), 클로스트리듐 륭달리 ERI2 (ATCC 55380), 클로스트리듐 륭달리 C-01 (ATCC 55988), 클로스트리듐 륭달리 O-52 (ATCC 55889), 클로스트리듐 매그넘 (Clostridium magnum), 클로스트리듐 패스터우리아눔 (Clostridium pasteurianum) (독일의 DSMZ 의 DSM 525), 클로스트리듐 라그스달레이 (Clostridium ragsdali) P11 (ATCC BAA-622), 클로스트리듐 스카토로게네스 (Clostridium scatologenes), 클로스트리듐 터모아세티쿰 (Clostridium thermoaceticum), 클로스트리듐 울투넨세 (Clostridium ultunense), 디설포토마쿨룸 쿠즈넷소비이 (Desulfotomaculum kuznetsovii), 유박테리움 리모숨 (Eubacterium limosum), 지오박터 설포레두센스 (Geobacter sulfurreducens), 메타노사르시나 아세티보란스 (Methanosarcina acetivorans), 메타노사르시나 바르커리 (Methanosarcina barkeri), 모렐라 터모아세티카 (Morrella thermoacetica), 모렐라 터모오토트로피카 (Morrella thermoautotrophica), 옥소박터 페니기이 (Oxobacter pfennigii), 페프토스트렙토코쿠스 프로둑투스 (Peptostreptococcus productus), 루미노코쿠스 프로둑투스 (Ruminococcus productus), 터모아나에로박터 키부이 (Thermoanaerobacter kivui), 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 포트들은 상기 반응기 용기의 둘레 주위에서 45°의 각도로 이격되어 있는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기 용기는 가스처리되지 않은 (ungassed) 액체 레벨 위로 25 % 연장되는 배플을 포함하는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기 용기의 총 체적의 1 % 의 헤드 공간을 제공하기 위해 가스처리되지 않은 (ungassed) 액체 레벨이 상기 반응기 용기 내에 유지되는, 합성가스의 혐기성 발효 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 삭제
  47. 삭제
  48. 삭제
  49. 삭제
  50. 삭제
  51. 삭제
  52. 삭제
  53. 삭제
  54. 삭제
  55. 삭제
  56. 삭제
  57. 삭제
  58. 삭제
  59. 삭제
KR1020147002536A 2011-06-30 2012-05-31 높은 co 물질 전달 계수를 갖는 합성가스 발효를 위한 방법 및 장치 KR102004557B1 (ko)

Applications Claiming Priority (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161571564P 2011-06-30 2011-06-30
US201161571565P 2011-06-30 2011-06-30
US61/571,565 2011-06-30
US61/571,564 2011-06-30
US201161573845P 2011-09-13 2011-09-13
US61/573,845 2011-09-13
US13/471,858 US20130005010A1 (en) 2011-06-30 2012-05-15 Bioreactor for syngas fermentation
US13/471,827 2012-05-15
US13/471,858 2012-05-15
US13/471,827 US9976158B2 (en) 2011-06-30 2012-05-15 Method and apparatus for syngas fermentation with high CO mass transfer coefficient
US13/473,167 US8592191B2 (en) 2011-06-30 2012-05-16 Process for fermentation of syngas
US13/473,167 2012-05-16
PCT/US2012/040319 WO2013002947A2 (en) 2011-06-30 2012-05-31 Method and apparatus for syngas fermentation with high co mass transfer coefficient

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140050021A KR20140050021A (ko) 2014-04-28
KR102004557B1 true KR102004557B1 (ko) 2019-07-26

Family

ID=47391048

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147002538A KR101960990B1 (ko) 2011-06-30 2012-05-31 합성가스의 발효 방법
KR1020147002536A KR102004557B1 (ko) 2011-06-30 2012-05-31 높은 co 물질 전달 계수를 갖는 합성가스 발효를 위한 방법 및 장치
KR1020187024652A KR102018017B1 (ko) 2011-06-30 2012-05-31 합성가스의 발효 방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147002538A KR101960990B1 (ko) 2011-06-30 2012-05-31 합성가스의 발효 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187024652A KR102018017B1 (ko) 2011-06-30 2012-05-31 합성가스의 발효 방법

Country Status (20)

Country Link
US (6) US9725688B2 (ko)
EP (3) EP2726593B1 (ko)
JP (2) JP6098000B2 (ko)
KR (3) KR101960990B1 (ko)
CN (6) CN103930538A (ko)
AR (2) AR086778A1 (ko)
AU (2) AU2012275933B2 (ko)
BR (2) BR112013033711B1 (ko)
CA (2) CA2840281C (ko)
CR (1) CR20140054A (ko)
EA (3) EA032296B1 (ko)
ES (2) ES2610930T3 (ko)
IN (1) IN2014DN00203A (ko)
MX (2) MX348760B (ko)
MY (2) MY180628A (ko)
PL (2) PL2726593T3 (ko)
SA (2) SA112330647B1 (ko)
TW (4) TWI651411B (ko)
WO (3) WO2013002948A1 (ko)
ZA (2) ZA201400118B (ko)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9725688B2 (en) 2011-06-30 2017-08-08 Peter Simpson Bell Bioreactor for syngas fermentation
WO2013062372A1 (en) * 2011-10-27 2013-05-02 Biol Systems Co., Ltd. Continuous fermentation apparatus and multi-step continuous fermentation process using the same
US9193947B2 (en) * 2012-05-22 2015-11-24 Ineos Bio Sa Process for culturing microorganisms on a selected substrate
US9333468B2 (en) * 2012-09-24 2016-05-10 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc Soak vessels and methods for impregnating biomass with liquid
US9115214B2 (en) 2012-09-24 2015-08-25 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc Methods for controlling pretreatment of biomass
NL2010005C2 (en) * 2012-12-18 2014-06-23 Pwn Technologies B V Reactor vessel for suspending media particles in a fluid.
CH707486A1 (de) * 2013-01-25 2014-07-31 Axpo Kompogas Engineering Ag Fermenterbeschickungsverfahren, Biogasanlage und Umrüstungsverfahren.
US20140271413A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Perfect Lithium Corp. Reactor Vessel for Complexecelle Formation
US10329588B2 (en) 2013-06-28 2019-06-25 Matthias Brunner Device for the biomethanation of H2 and CO2
WO2015003012A2 (en) * 2013-07-01 2015-01-08 Olivier Berteau Distributed perfusion bioreactor system for continuous culture of biological cells
US9617509B2 (en) * 2013-07-29 2017-04-11 Lanzatech New Zealand Limited Fermentation of gaseous substrates
US11549091B2 (en) 2013-08-27 2023-01-10 Cytiva Sweden Ab Bioreactor with addition tube
JP6189202B2 (ja) * 2013-12-17 2017-08-30 佐竹化学機械工業株式会社 撹拌装置
WO2016077778A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 The Board Of Regents For Oklahoma State University Fermentation control for optimization of syngas utilization
US10519409B2 (en) * 2014-12-31 2019-12-31 Ge Healthcare Bio-Sciences Corp. Shaft-mounted fluid transfer assembly for a disposable bioreactor
CN104531780B (zh) * 2015-01-07 2018-03-20 中国科学院天津工业生物技术研究所 一种提高厌氧食气微生物发酵效率的方法
US20180072978A1 (en) * 2015-03-20 2018-03-15 Sekisui Chemical Co., Ltd. Microorganism culture method and culture apparatus
ITBO20150206A1 (it) * 2015-04-23 2016-10-23 Comecer Spa Incubatore modulare
US10941454B2 (en) 2015-05-30 2021-03-09 Genomatica, Inc. Vinylisomerase-dehydratases, alkenol dehydratases, linalool dehydratases and crotyl alcohol dehydratases and methods for making and using them
CN106467889A (zh) * 2015-08-20 2017-03-01 北京三态环境科技有限公司 一种生物质厌氧发酵罐气力搅拌系统
US10589237B2 (en) * 2015-09-28 2020-03-17 Hamilton Sundstrand Corporation Systems and methods for gas disposal
US10300439B2 (en) 2015-09-28 2019-05-28 Hamilton Sundstrand Corporation Systems and methods for gas disposal
KR20180074775A (ko) * 2015-10-26 2018-07-03 론자 리미티드 생물약제의 생산을 위한 제조 설비
CN105273994B (zh) * 2015-12-07 2018-05-01 河南农业大学 一种合成气厌氧发酵用塔式反应器
ES2648968A1 (es) * 2016-07-05 2018-01-09 Inbiolev, S.L. Biorreactor para la multiplicación de levaduras y bacterias lácticas
CN106190784A (zh) * 2016-07-08 2016-12-07 彭东林 一种自动粘剂搅拌器
CN106190812A (zh) * 2016-09-21 2016-12-07 许凌凌 一种新型发酵罐罐体结构
EP3333251A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-13 Technische Universität München A convertible bioreactor, a kit, and a method for converting a bioreactor
BE1025130B1 (nl) * 2017-04-10 2018-11-14 Organic Waste Systems, Verkort O.W.S. Naamloze Vennootschap Werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie
KR101999106B1 (ko) * 2017-06-08 2019-07-11 한국에너지기술연구원 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법
EP3470524A1 (en) 2017-10-12 2019-04-17 Technische Universität München Process for the production of alcohols
CN111565854A (zh) * 2018-01-17 2020-08-21 奥图泰(芬兰)公司 用于气液传质的反应器
CN108034575B (zh) * 2018-01-25 2024-02-06 吉林冠界生物技术有限公司 微泡通气装置及系统
JP6745414B2 (ja) * 2018-03-27 2020-08-26 積水化学工業株式会社 エタノールの製造方法及びエタノール組成物
CN110734131A (zh) * 2018-07-18 2020-01-31 光大水务（深圳）有限公司 基于厌氧/缺氧池的生物填料搅拌工艺
JP2021004191A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7323306B2 (ja) * 2019-03-18 2023-08-08 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7339749B2 (ja) * 2019-03-18 2023-09-06 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7323307B2 (ja) * 2019-03-18 2023-08-08 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7323305B2 (ja) * 2019-03-18 2023-08-08 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7339750B2 (ja) * 2019-03-18 2023-09-06 積水化学工業株式会社 エタノール
CN113382963A (zh) * 2019-01-28 2021-09-10 积水化学工业株式会社 乙醇
JP7339751B2 (ja) * 2019-03-18 2023-09-06 積水化学工業株式会社 エタノール
JP2021004192A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 積水化学工業株式会社 エタノール
JP2021004190A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7339737B2 (ja) * 2019-01-28 2023-09-06 積水化学工業株式会社 エタノール
JP2021004189A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 積水化学工業株式会社 エタノール
CN110055162B (zh) * 2019-05-10 2020-02-21 重庆市鱼泉榨菜（集团）有限公司 一种多角度搅拌的智能发酵设备
DE102019124650A1 (de) * 2019-09-13 2021-03-18 Karlsruher Institut für Technologie Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Fermentation von Synthesegas
TWI744720B (zh) * 2019-11-15 2021-11-01 建國科技大學 微生物合成油溶性分子生產與萃取裝置
CN111518675A (zh) * 2020-04-29 2020-08-11 中粮营养健康研究院有限公司 搅拌装置和乳酸发酵罐
CN114561265A (zh) 2020-11-27 2022-05-31 财团法人工业技术研究院 细胞活化反应器及细胞活化方法
CN113736645B (zh) * 2021-11-08 2022-01-21 山东惠尔佳生物有限公司 一种微生物饲料添加剂的活化扩繁设备
WO2023129323A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Repligen Corporation Vessel, system, and associated method for product concentration
US20240117149A1 (en) 2022-09-28 2024-04-11 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubber - forming additives from end of life tires through syngas production
US20240124683A1 (en) 2022-09-28 2024-04-18 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubber - forming additives from biomass through syngas production

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002008438A2 (en) * 2000-07-25 2002-01-31 Bioengineering Resources, Inc. Methods for increasing the production of ethanol from microbial fermentation

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533211A (en) 1983-01-31 1985-08-06 International Business Machines Corporation Frequency multiplexed optical spatial filter based upon photochemical hole burning
GB2177618B (en) 1985-07-13 1989-07-19 Adrian Philip Boyes Gas/liquid contacting
US5173429A (en) 1990-11-09 1992-12-22 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Clostridiumm ljungdahlii, an anaerobic ethanol and acetate producing microorganism
JPH05292942A (ja) * 1991-02-28 1993-11-09 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 焼結金属エレメントを用いる培養方法並びにその装置
US5286466A (en) 1991-04-08 1994-02-15 Ari Technologies, Inc. Multi-bed cocurrent downflow mass transfer column with spherical packing
KR940010108B1 (ko) 1991-08-29 1994-10-21 한국과학기술원 반경방향 분산기를 이용한 기포탑 반응기
US6136577A (en) 1992-10-30 2000-10-24 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of ethanol from waste gases with Clostridium ljungdahlii
US5807722A (en) 1992-10-30 1998-09-15 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii
US5821111A (en) * 1994-03-31 1998-10-13 Bioengineering Resources, Inc. Bioconversion of waste biomass to useful products
US5593886A (en) 1992-10-30 1997-01-14 Gaddy; James L. Clostridium stain which produces acetic acid from waste gases
JPH078264A (ja) * 1993-06-21 1995-01-13 Tokyo Gas Co Ltd バイオリアクター
US5798137A (en) * 1995-06-07 1998-08-25 Advanced Silicon Materials, Inc. Method for silicon deposition
DE69638265D1 (de) * 1996-07-01 2010-11-11 Emmaus Foundation Inc BIOLOGISCHE HESTELLUNG VON ESSIGSäURE AUS ABGASEN
US5733758A (en) * 1997-01-10 1998-03-31 Nguyen; Quang A. Tower reactors for bioconversion of lignocellulosic material
US6335191B1 (en) * 1998-02-27 2002-01-01 Nch Corporation Automated system and method for growing bacteria
JP2001527424A (ja) 1998-03-20 2001-12-25 ビオガル・ジョージィセルジャール・エル・テー ロバスタチンヒドロキシ酸を製造するための代謝コントロール発酵操作
UA72220C2 (uk) 1998-09-08 2005-02-15 Байоенджініерінг Рісорсиз, Інк. Незмішувана з водою суміш розчинник/співрозчинник для екстрагування оцтової кислоти, спосіб одержання оцтової кислоти (варіанти), спосіб анаеробного мікробного бродіння для одержання оцтової кислоти (варіанти), модифікований розчинник та спосіб його одержання
US5972661A (en) 1998-09-28 1999-10-26 Penn State Research Foundation Mixing systems
BR9917289B1 (pt) 1999-05-07 2010-09-08 processo para produção de etanol a partir de cepas clostridium.
GB9929128D0 (en) 1999-12-10 2000-02-02 Cerestar Holding Bv Process for producing and recovering Erythritol from culture medium containing the same
EP1309641B1 (en) 2000-01-31 2006-01-11 Dow Global Technologies Inc. Polyurethane dispersions having improved shear stability
US6455306B1 (en) * 2000-06-09 2002-09-24 Transcyte, Inc. Transfusable oxygenating composition
HU230026B1 (hu) 2000-10-19 2015-05-28 Lesaffre Et Compagnie Aerob fermentációs eljárás
US7201884B2 (en) 2001-12-26 2007-04-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process and apparatus for performing a gas-sparged reaction
GB0410118D0 (en) * 2004-05-06 2004-06-09 Glaxo Group Ltd Novel bioreactor
US7718405B2 (en) * 2005-09-19 2010-05-18 American Air Liquide, Inc. Use of pure oxygen in viscous fermentation processes
JP2007082438A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Ebara Corp 微生物による有価物生産方法および有価物生産装置
CN100348711C (zh) * 2005-11-28 2007-11-14 云南师范大学 生物质连续发酵产氢串并联多级复合装置及方法
NZ546496A (en) 2006-04-07 2008-09-26 Lanzatech New Zealand Ltd Gas treatment process
US20070275447A1 (en) 2006-05-25 2007-11-29 Lewis Randy S Indirect or direct fermentation of biomass to fuel alcohol
US7623909B2 (en) 2006-05-26 2009-11-24 Cameron Health, Inc. Implantable medical devices and programmers adapted for sensing vector selection
US7704723B2 (en) 2006-08-31 2010-04-27 The Board Of Regents For Oklahoma State University Isolation and characterization of novel clostridial species
US20090035848A1 (en) 2007-08-03 2009-02-05 Robert Hickey Moving bed biofilm reactor (mbbr) system for conversion of syngas components to liquid products
WO2009022925A1 (en) 2007-08-15 2009-02-19 Lanzatech New Zealand Limited Processes of producing alcohols
US8236071B2 (en) 2007-08-15 2012-08-07 General Electric Company Methods and apparatus for cooling syngas within a gasifier system
AU2008296875A1 (en) * 2007-09-06 2009-03-12 Richard Alan Haase Means for sequestration and conversion of COx and NOx, CONOx
KR101375029B1 (ko) 2007-11-13 2014-03-14 란자테크 뉴질랜드 리미티드 신규 세균 및 이의 이용 방법
US9034618B2 (en) 2009-03-09 2015-05-19 Ineos Bio Sa Method for sustaining microorganism culture in syngas fermentation process in decreased concentration or absence of various substrates
ATE534744T1 (de) 2008-03-11 2011-12-15 Ineos Bio Ltd Verfahren zur herstellung von ethanol
ES2536786T3 (es) 2008-03-12 2015-05-28 Lanzatech New Zealand Limited Proceso de producción de alcohol microbiano
CN101302546B (zh) * 2008-06-06 2011-04-13 江南大学 连续发酵或半连续发酵生产丁二酸的方法
EP2307556B1 (en) 2008-06-09 2020-08-05 Lanzatech New Zealand Limited Production of butanediol by anaerobic microbial fermentation
US8592190B2 (en) 2009-06-11 2013-11-26 Ineos Bio Limited Methods for sequestering carbon dioxide into alcohols via gasification fermentation
JP2011524933A (ja) 2008-06-20 2011-09-08 イネオス ユーエスエイ リミテッド ライアビリティ カンパニー ガス化発酵により二酸化炭素をアルコールに隔離する方法
CN102498214B (zh) 2009-09-06 2013-06-19 新西兰郎泽科技公司 改进的气态底物发酵
CN101768540B (zh) * 2010-02-12 2012-11-07 中国科学院广州能源研究所 一种合成气发酵生产有机酸和醇的反应装置
CN201762316U (zh) * 2010-09-04 2011-03-16 颜金钰 环喷射流型发酵罐及其应用的发酵搅拌系统
US9849434B2 (en) * 2010-09-22 2017-12-26 Grupo Petrotemex, S.A. De C.V. Methods and apparatus for enhanced gas distribution
CN102094048A (zh) * 2010-12-01 2011-06-15 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种发酵合成气生产有机酸或醇的方法及装置
US10337074B2 (en) * 2010-12-03 2019-07-02 Ryan Senaratne Method of operation of fermentation of carbon monoxide and hydrogen containing gaseous substrate
US9725688B2 (en) 2011-06-30 2017-08-08 Peter Simpson Bell Bioreactor for syngas fermentation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002008438A2 (en) * 2000-07-25 2002-01-31 Bioengineering Resources, Inc. Methods for increasing the production of ethanol from microbial fermentation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biochemical Engineering Journal, Vol. 39, pp. 468-477 (2008.)*
Bioresource Technology, Vol. 101, pp. 5013-5022 (2010.01.21.)

Also Published As

Publication number Publication date
PL2726593T3 (pl) 2017-04-28
CN105296543B (zh) 2020-01-14
CN105861577A (zh) 2016-08-17
CN103975056A (zh) 2014-08-06
EP2726598B1 (en) 2016-10-12
CR20140054A (es) 2014-06-05
TWI605118B (zh) 2017-11-11
AU2012275933B2 (en) 2016-11-03
US20130005010A1 (en) 2013-01-03
KR101960990B1 (ko) 2019-03-21
TW201303012A (zh) 2013-01-16
US20130005021A1 (en) 2013-01-03
BR112013033711A2 (pt) 2017-01-24
EP2726593B1 (en) 2016-09-28
TWI651411B (zh) 2019-02-21
KR20180099921A (ko) 2018-09-05
MX350072B (es) 2017-08-25
EP2726594B1 (en) 2017-03-22
EA027739B1 (ru) 2017-08-31
JP6098000B2 (ja) 2017-03-22
CA2840283A1 (en) 2013-01-03
US20140045246A1 (en) 2014-02-13
EA032296B1 (ru) 2019-05-31
EP2726598A1 (en) 2014-05-07
CN103958659A (zh) 2014-07-30
KR102018017B1 (ko) 2019-09-03
MY192828A (en) 2022-09-12
US20130005011A1 (en) 2013-01-03
JP2014518089A (ja) 2014-07-28
MX348760B (es) 2017-06-27
CN103930538A (zh) 2014-07-16
BR112013033713B1 (pt) 2020-11-03
TW201303009A (zh) 2013-01-16
MX2014000133A (es) 2014-02-17
MX2014000134A (es) 2014-02-17
PL2726598T3 (pl) 2017-06-30
AU2012275933A1 (en) 2014-01-23
AR086778A1 (es) 2014-01-22
CA2840281C (en) 2020-09-01
BR112013033711B1 (pt) 2021-07-13
KR20140046453A (ko) 2014-04-18
CA2840283C (en) 2020-06-02
JP2014518090A (ja) 2014-07-28
ES2609302T3 (es) 2017-04-19
US9725688B2 (en) 2017-08-08
US20160090610A1 (en) 2016-03-31
AR086779A1 (es) 2014-01-22
EP2726594A1 (en) 2014-05-07
EP2726593A2 (en) 2014-05-07
IN2014DN00203A (ko) 2015-06-05
US8592191B2 (en) 2013-11-26
CA2840281A1 (en) 2013-01-03
TW201809256A (zh) 2018-03-16
WO2013002947A3 (en) 2013-02-28
JP6094833B2 (ja) 2017-03-15
CN105296543A (zh) 2016-02-03
AU2012275931A1 (en) 2014-01-23
NZ619557A (en) 2016-03-31
BR112013033713A2 (pt) 2017-07-04
TWI563079B (en) 2016-12-21
EA201990185A1 (ru) 2019-06-28
CN107384744A (zh) 2017-11-24
TWI576430B (zh) 2017-04-01
US9976158B2 (en) 2018-05-22
AU2012275931B2 (en) 2017-02-23
ZA201400118B (en) 2016-07-27
EA201490136A1 (ru) 2014-09-30
KR20140050021A (ko) 2014-04-28
US20130005014A1 (en) 2013-01-03
TW201305327A (zh) 2013-02-01
US11186811B2 (en) 2021-11-30
WO2013002949A1 (en) 2013-01-03
SA112330647B1 (ar) 2016-03-27
NZ619583A (en) 2016-01-29
SA112330652B1 (ar) 2015-07-22
MY180628A (en) 2020-12-03
ES2610930T3 (es) 2017-05-04
CN103975056B (zh) 2016-05-11
WO2013002948A1 (en) 2013-01-03
WO2013002947A2 (en) 2013-01-03
ZA201400158B (en) 2016-01-27
EA201490135A1 (ru) 2014-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102004557B1 (ko) 높은 co 물질 전달 계수를 갖는 합성가스 발효를 위한 방법 및 장치
KR101991538B1 (ko) 합성가스 발효 동안의 에탄올 농도 관리
US20140080117A1 (en) Process to avoid inhibition of acetogens by co
NZ619583B2 (en) Method and apparatus for syngas fermentation with high co mass transfer coefficient

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant