MX2013006106A - Metodo de operacion de la fermentacion de un substrato gaseoso que contiene monoxido de carbono. - Google Patents

Metodo de operacion de la fermentacion de un substrato gaseoso que contiene monoxido de carbono.

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Abstract

La presente invención se refiere a métodos de fermentación de un sustrato gaseoso que comprende: agregar un sustrato gaseoso en un medio acuoso en un biorreactor. Los métodos de la presente descripción comprenden: medir la densidad celular; ajustar la entrada del sustrato gaseoso para aumentar la densidad celular; cambiar el consumo específico de CO en cantidades predeterminadas.

Description

MÉTODO DE OPERACIÓN DE LA FERMENTACIÓN DE UN SUBSTRATO GASEOSO QUE CONTIENE MONÓXIDO DE CARBONO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente descripción comprende métodos de fermentación de un substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono. La presente descripción provee métodos de fermentación de un substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono para producir uno o más alcoholes.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se han demostrado métodos para producir sustancias químicas como ácidos orgánicos, por ejemplo ácido acético y alcoholes, por ejemplo etanol a partir de fermentación de microbios de sustratos gaseosos que comprenden monóxido de carbono en medios que contienen nutrientes adecuados y residuos minerales utilizando ciertos microorganismos, tales como aquéllos del género Clostridium . Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. 5,173,429 de Gaddy et al., describe la Clostridium ljungdahlii ATCC No. 49587, un microorganismo anaeróbico que produce etanol y acetato de gas para síntesis. La Patente Norteamericana No. 5,807,722 de Gaddy et al., describe un método y aparato para cubrir gases de desecho en productos útiles tales como ácidos orgánicos y alcoholes utilizando bacterias anaeróbicas, tales como la Clostridium ljungdahlii ATCC No. 55380. La Patente Norteamericana No. 6,136,577 de Gaddy et al., describe un método y aparato para convertir gases de desecho en productos útiles tales como ácidos orgánicos y alcoholes (particularmente etanol) utilizando bacterias anaeróbicas, tales como Clostridium Ijungdahlii ATCC Nos. 55988 y 55989.
La Solicitud de Patente Norteamericana No. 20070275447 describe una especie de bacteria Clostridium {Clostridium carboxidivorans, ATCC BAA-624, "P7") que es capaz de sintetizar, a partir de "gases de desecho, productos que son útiles como biocombustible. La Patente Norteamericana No. 7,704,723 describe una especie de bacteria Clostridium {Clostridium ragsdalei, ATCC BAA-622, "Pll") que es capaz de sintetizar, a partir de gases de desecho, productos los cuales son útiles como combustible.
WO 2007/117157 describe el uso de Clostridium autoethanogenum (Acceso No. DSM 10061, DSMZ, Alemania) para la producción de etanol mediante la fermentación anaeróbica de sustratos que contienen monóxido de carbono. WO 2009/064200 describe otras bacterias Clostridium autoethanogenum, Acceso No. DSM 19630, DSMZ , Alemania) para la producción de etanol mediante la fermentación anaeróbica de substratos que contienen monóxido de carbono.
Como se describe en la técnica, el índice de producción de sustancias químicas, tales como alcohol, depende de la densidad celular en el medio de fermentación. Se requiere una apropiada densidad celular elevada en el biorreactor a fin de obtener y mantener un alto índice de producción de sustancias químicas.
La Patente Norteamericana No. 6,136,577 de Gaddy describe un proceso de producción de etanol en un proceso de fermentación en donde se utiliza reciclaje de células para incrementar la densidad celular.
La Patente Norteamericana No. 7,285,402 de Gaddy et al., describe un proceso de fermentación con microbios anaeróbícos para la producción de alcohol en donde un método para incrementar la densidad celular se presenta durante el inicio utilizando un cultivo común en donde estuvo presente un exceso de H2.
El inicio o arranque que utiliza un inoculo o vacuna por lotes del cultivo común asegura un inoculo saludable libre de contaminantes, aunque no siempre es exitoso como un procedimiento de inoculación ' debido a la densidad celular preferentemente baja empleada, especialmente si los parámetros del método tales como la relación de gas y relación de agitación se impulsan hacia arriba demasiado justo después de la inoculación.
Actualmente, existe la necesidad en la técnica de métodos mejorados para incrementar la densidad celular en la fermentación con microbios de un substrato gaseoso. La presente descripción provee un método para incrementar la densidad celular a una relación más rápida para métodos de fermentación con microbios de un substrato gaseoso.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente descripción provee un proceso para producir uno o más alcoholes a partir de un substrato gaseoso, que comprende: fermentar un substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono (CO) en un medio acuoso en un biorreactor; dicho proceso comprende incrementar la densidad celular ajustando una absorción de CO especifica en dicho medio acuoso; en donde la tasa de cambio de la absorción de CO especifica comprende controlar la tasa de entrada de CO; en donde la tasa de cambio de la absorción de CO especifica comprende medir la tasa de entrada de CO; medir la tasa de salida de CO; y medir la masa celular; en donde comprende además cambiar la absorción de CO especifica en cantidades predeterminadas; en donde las dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 10.0 mmoles/min/gramo de célula seca; en donde las dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 5.0 mmoles/min/gramo de célula seca; en donde las dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 1.0 mmoles/min/gramo de célula seca; comprende además agregar un flujo de medio acuoso en el biorreactor; remover un flujo de caldo de fermentación del biorreactor; comprende además agregar un flujo continuo de medio acuoso en el biorreactor; remover un flujo continuo de caldo de fermentación del biorreactor; en donde dicho medio acuoso comprende uno o más del microorganismo que incluye: microorganismo biológicamente puro, microorganismo presente de manera natural, microorganismo presente de manera natural producido mediante modificación genética, mutante de microorganismo presente de manera natural, mutante de microorganismo no presente de manera natural, microorganismo recombinante, microorganismo diseñado genéticamente, microorganismo sintetizado artificialmente; en donde dicho biorreactor comprende uno o más reactores; en donde dicho biorreactor comprende una unidad de reciclaje celular; donde dicho substrato que contiene CO comprende hidrógeno; comprende además agregar un medio nutriente a dicho biorreactor.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación de substratos gaseosos que comprende: agregar un substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho método comprende seleccionar una absorción de CO especifica, ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación de substratos gaseosos que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca, ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo; repetir dichas etapas hasta que se obtenga la densidad celular deseada en un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 15 g/1; al lograr obtener dicha densidad celular deseada en un modo de operación continuo.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación del substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende el monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho método comprende seleccionar la absorción de CO especifica objetivo; ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación del substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca, ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo; repetir dichas etapas hasta que se logre una densidad celular deseada en un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 15 g/1; al lograr dicha densidad celular deseada convertirlo en modo de operación continuo.
La presente descripción provee un método de fermentación del substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono (CO) en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende incrementar la densidad celular ajustando la absorción de CO especifica en uno o más de dichos microorganismos en dicho medio acuoso; en una modalidad, la tasa de cambio de absorción de CO especifica comprende ajustar una o más etapas; en una modalidad, la tasa de cambio de absorción de CO especifica comprende controlar la tasa de entrada de CO; en una modalidad, la tasa de cambio de la absorción de CO especifica comprende medir la tasa de entrada de CO; medir la tasa de salida de CO; y medir la masa celular; comprende además cambiar la absorción de CO especifica en cantidades predeterminadas; en una modalidad, las dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 10.0 mmoles/min/gramo de célula seca; en una modalidad, las dichas cantidades predeterminadas comprenden . un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 5.0 mmoles/min/gramo de célula seca; en una modalidad, las dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 1.0 mmoles/min/gramo de célula seca; en una modalidad, agregar el flujo continuo de medio acuoso en el biorreactor; remover un flujo continuo de caldo de fermentación del biorreactor; remover un flujo continuo de caldo de fermentación del biorreactor; en donde se repiten dichas etapas hasta obtener una productividad de etanol deseada en un intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50 g/1; en una modalidad, agregar un flujo continuo de medio acuoso en el biorreactor; remover el flujo continuo del caldo de fermentación del biorreactor; en donde se repiten dichas etapas hasta obtener una concentración de etanol deseada en el caldo de fermentación en un intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50 g/1.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación del substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende seleccionar la absorción de CO especifica objetivo; ajusfar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación del substrato gaseoso: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca, ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo; repetir dichas etapas hasta que se logre una densidad celular deseada en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 15 g/1; al lograr dicha densidad celular deseada convertirlo en un modo de operación continuo.
La presente descripción provee un método de fermentación del substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende raonóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor ; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende medir la densidad celular; ajustar la entrada de substrato gaseoso para incrementar la densidad celular; cambiar la absorción de CO especifica en cantidades predeterminadas en un intervalo de aproximadamente 0.001 ¦ hasta aproximadamente 10.0 mmoles/min/gramo de célula seca.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación del substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende seleccionar la absorción de CO especifica objetivo; ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación del substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca, ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo; repetir dichas etapas hasta lograr la densidad celular deseada en un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 15 d/1; al lograr dicha densidad celular deseada convertirlo en un modo de operación continuo.
Como modalidades del método de la presente descripción en donde: dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas biológicamente puras; en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas presentes de manera natural; en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas no presentes de manera natural; en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas no presentes de manera natural producidas mediante modificación genética utilizando bacterias acetogénicas anaeróbicas como organismo hospedero; en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas no presentes de manera natural producidas insertando genes de bacterias acetogénicas anaeróbicas en un organismo hospedero.
Como una modalidad, dicho microorganismo de la presente descripción comprende uno o más del microorganismo que incluye: microorganismo biológicamente puro, microorganismo presente de manera natural, microorganismo, no presente de manera natural, microorganismo no presente de manera natural producido mediante modificación genética, mutante de microorganismo presente de manera natural, mutante de microorganismo no presente de manera natural, microorganismo recombinante, microorganismo diseñado genéticamente, microorganismo artificialmente sintetizado; en donde dicho microorganismo comprende la selección de Acetogenium kivui, Acetobacterium woodii, Acetoanaerobium noterae, Butyríbacterium ethylotropicum, Caldanaerobacter subterraneous, Caldanaerobacter subterraneous pacificus, Carboxydothermus hydrogenoformans, Clostridium aceticum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium autoethanogenum (DSM 23693), Clostridium autoethanogenum (DSM 19630 de DSMZ Alemania), Clostridium autoethanogenum (DSM 10061 de DSMZ Alemania) , Clostridium thermoacetícum, Eubacterium limosu , Clostridium ljungdahlii PETC (ATCC 49587), Clostridium ljungdahlii ERI2 (ATCC 55380), Clostridium ljungdahlii C-01 (ATCC 55988), Clostridium ljungdahlii 0-52 (ATCC 55889), Clostridium ultunense, Clostridium ragsdali Pll (ATCC BAA-622), Alkalibaculum bacchi CU (ATCC BAA-1772), Clostridium coskatii, Clostridium carboxidivorans P7 (ATCC PTA-7827), Geobacter sulfurreducens, Morrella thermacetica , Peptostreptococcus productus, Clostridium drakei, microorganismo recombinante (DSM 24138), y mezclas de los mismos.
Como , una modalidad del método de la presente descripción en donde dicho microorganismo comprende una o más cepas de Clostridium ljungdahlii, o una o más cepas de Clostridium ragsdalei , o una o más cepas de Clostridium carboxidivorans, o una o más cepas de Clostridium autoethanogenum.
Como una modalidad del método de la presente descripción en donde dicho microorganismo comprende uno o más microorganismos modificados genéticamente producidos insertando uno o más genes seleccionados en el organismo hospedero seleccionado de cualquier cepa de Clostridium ljundahlii, o cualquier cepa de Clostridium ragsdalei, o cualquier cepa de Clostridium carboxidivorans, o cualquier cepa de Clostridium autoethanogenum.
Como una modalidad del método de la presente descripción en donde dicho microorganismo comprende uno o más microorganismos modificados genéticamente producidos insertando en cualquier organismo hospedero uno o más genes de cualquier cepa Clostridium ljundahlii, o cualquier cepa de Clostridium ragsdalei, o cualquier cepa de Clostridium carboxidivorans, o cualquier cepa de Clostridium autoethanogenum .
Como modalidades del método de la presente descripción: en donde dicho biorreactor comprende uno o más reactores; en donde dicho biorreactor comprende la unidad de reciclaje celular; en donde dicho substrato que contiene CO comprende hidrógeno.
Como una modalidad, comprende además agregar el medio nutriente a dicho biorreactor.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 comprende un diagrama esquemático que ilustra una modalidad del proceso de la fermentación microbiana de un substrato gaseoso.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN ? menos que se defina de otra manera, los siguientes términos que se utilizan en toda esta especificación para la presente descripción se definen como sigue y pueden incluir cualquiera de las formas singular o plural de las definiciones definidas a continuación: El término "aproximadamente" que modifica cualquier cantidad se refiere a la variación en la que la cantidad encontrada en condiciones del mundo real para mantener el cultivo de microorganismos, por ejemplo en el laboratorio, planta de piloto o instalación de producción. Por ejemplo, una cantidad de un ingrediente o medición empleada en una mezcla o cantidad cuando se modifica por "aproximadamente" incluye la variación y grado de cuidado típicamente empleado para medir en una condición experimental en una planta de producción o laboratorio. Por ejemplo, la cantidad de un componente de un producto cuando se modifica por "aproximadamente" incluye la variación entre lotes en experimentos múltiples en la planta o laboratorio y la variación inherente en el método analítico. Ya sea que estén modificadas o no por "aproximadamente", las cantidades incluyen equivalentes para aquellas cantidades. Cualquier cantidad establecida en la presente y modificada por "aproximadamente" también se puede emplear en la presente descripción como la cantidad no modificada por "aproximadamente" .
El término "acetógeno" o "acetogénico" se refiere a una bacteria que genera acetato como un producto de la respiración anaeróbica. Estos organismos también pueden referirse como bacterias acetogénicas, puesto que todos son acetógenos conocidos como bacterias. Los acetógenos se encuentran en una variedad de hábitats, generalmente aquéllos que son anaeróbicos (carecen de oxígeno) . Los acetógenos pueden utilizar una variedad de compuestos como fuentes de energía y carbón; la forma mejor estudiada de metabolismo acetogénico involucra el uso de dióxido de carbono como una fuente de carbono e hidrógeno como una fuente de energía.
Los términos "biorreactor", "reactor", o "biorreactor de fermentación", incluyen un dispositivo de fermentación que consiste de uno o más recipientes y/o torres o distribución de tuberías, que incluye el Reactor de Tanque Agitado Continuo (CSTR) , Columna de Burbujas, Fermentador de Elevación de Gas, Mezclador Estático, u otro dispositivo adecuado para el contacto gas-líquido. Para el método de esta descripción, el biorreactor de fermentación puede comprender un reactor de crecimiento que alimenta el caldo de fermentación en un segundo biorreactor de fermentación, en el cual se produce la mayoría del producto, etanol.
El término "densidad celular" significa la masa de células de microorganismo por unidad de volumen del caldo de fermentación, por ejemplo g/litro.
El término "reciclaje celular" significa una configuración para separar el líquido (permeado) de las células de microorganismos sólidos en un caldo de fermentación y regresar la totalidad o parte de dichas células de microorganismos sólidos de regreso al fermentador que produce dicho caldo de fermentación utilizando dicho microorganismo. Generalmente se utiliza un dispositivo de filtración para lograr dicha separación. Una corriente de microorganismos sólidos libre de corriente permeada y una corriente de microorganismo sólido concentrado se produce a partir del dispositivo de filtración. El sólido libre de corriente de permeado puede contener partículas sólidas menores a un tamaño de partícula especificado.
El término "conversión" significa una fracción de cantidad de entrada que se convierte en producto (s); que se denota en la siguiente ecuación: (cantidad de entrada -cantidad de salida) / (cantidad de entrada) .
El término "productividad de etanol" significa la cantidad de etanol producida por unidad de volumen del fermentador por día. El volumen del fermentador es un volumen efectivo o volumen de líquido en el fermentador.
El término "fermentación" significa la fermentación de CO en alcoholes y acetato. Una serie de bacterias son conocidas por ser capaces de llevar a cabo la fermentación de CO en alcoholes, incluyendo butanol y etanol, y ácido acético, y son adecuadas para usarse en el proceso de la presente descripción. Los ejemplos de tales bacterias que son adecuadas para usarse en la descripción incluyen aquéllas del género Clostridium, tal como las cepas de Clostridiu Ijungdahlii, incluyendo aquéllas descritas en WO 2000/68407, EP 117309, Patentes Norteamericanas Nos. 5,173,429, 5,593,886, y 6,368,819, WO 1998/00558 y WO 2002/08438, las cepas de Clostridium autoethanogenum (DSM 10061 y DSM 19630 de DSMZ, Alemania) incluyendo aquéllas descritas en WO 2007/117157 & WO 2009/151342 y Clostridium ragsdalei (Pll, ATCC BAA-622) incluyendo aquéllas descritas respectivamente en la Patente Norteamericana No. 7,704,723 y "Biofuels and Bioproducts from Biomass-Generated Synthesis Gas", Hasan Atiyeh, presentada en Oklahoma EPSCoR Annual State Conference, 29 de Abril de 2010 y Clostridium carboxidivorans (ATCC BAA-624) descrita en la Solicitud de Patente Norteamericana No. 20070275447. Otras bacterias adecuadas incluyen aquéllas del género Moorella , incluyendo Moorella sp HUC22-1, y aquéllas del género Carboxydothermus . Las descripciones de cada una de estas publicaciones se incorporar en su totalidad como referencia en la presente.
Además, pueden seleccionarse otras bacterias para su uso en el proceso de la descripción por una persona experta en la técnica. También se apreciará que puede utilizarse un cultivo mezclado de dos o más bacterias en el proceso de la presente descripción. Un microorganismo adecuado para usarse en la presente descripción es la Clostrídium autoethanogenum. La fermentación puede llevarse a cabo en cualquier biorreactor adecuado, tal como un reactor de tanque agitado continuo (CTSR) , un reactor de columna de burbujas (BCR) o un reactor de lecho de goteo (TBR) . También, en algunas modalidades preferidas de la descripción, el biorreactor puede comprender un primer reactor de crecimiento en el cual se cultivan microorganismos, y un segundo reactor de fermentación, al cual se alimenta el caldo de fermentación desde el reactor de crecimiento y en el cual se produce la mayoría del producto de fermentación (etanol y acetato) .
El término "caldo de fermentación" significa: la composición del medio de fermentación que comprende cualquiera que termine en el caldo de fermentación incluyendo: substratos crudos, productos de fermentación, microorganismo ( s ) y componentes derivados, aditivos químicos, nutrientes, gases. Todas las tres fases principales; sólida, líquida y gases están presentes en el caldo de fermentación y sus posibles interacciones.
El término "gen" significa un segmento de ADN; el mismo puede incluir regiones que precedan y sigan al ADN codificante asi como intrones entre los exones; puede ser una unidad de factores hereditarios; en esta descripción el término "gen" incluye un segmento de ADN que contribuye al fenotipo/función; los segmentos de ADN que las células transcriben en ARN y traducen, al menos en parte, en proteínas; una secuencia (una serie) de bases compuestas de combinaciones de A, T, C, y G. Generalmente, cuando se proporciona en esta descripción, la definición puede referirse a ya sea significados singulares o plurales.
El término "microorganismo" o "microbio" incluye bacterias, hongos, levaduras, arqueo-bacterias, y protistas; plantas microscópicas (llamadas algas verdes); y animales tales como plancton, la planaria y las amibas. Algunos también incluyen virus, aunque otros consideran a estos como seres no vivos. Los microorganismos vivos en todas partes de la biosfera donde haya agua líquida, incluyendo, la tierra, aguas termales, en el lecho marino, a un nivel elevado en la atmosfera y en lo más hondo de las rocas dentro de la corteza de la Tierra. Los microorganismos son críticos para el reciclaje de nutrientes en los ecosistemas puesto que los mismos actúan como descomponedores. Los microbios también son aprovechados por las personas en la biotecnología, tanto en alimentos tradicionales como en preparaciones para bebidas, como en técnicas modernas basadas "en la ingeniería genética. Se visualiza que los microorganismos de cepas mezcladas, que pueden o no contener cepas de varios microorganismos, se utilizarán en la presente descripción. También, se visualiza que la evolución dirigida puede identificar selectivamente microorganismos que se puedan utilizar en la presente descripción. Se visualiza además que la tecnología de ADN recombinante puede crear microorganismos que utilizan cepas selectas de microorganismos existentes. También la tecnología de mutagénesis química (ADN de bacterias mutantes que utiliza varias sustancias químicas) puede crear microorganismos utilizando cepas selectas de microorganismos existentes. Se visualiza que las bacterias que son capaces de convertir el CO y agua en H2 y C02 en productos de etanol y ácido acético se utilizarán en la presente descripción. Algunos ejemplos de bacterias útiles incluyen Acetogenium kivui, Acetobacterium woodii, Acetoanaerobium noterae, Butyríbacterium methylotropicum, Caldanaerobacter subterraneous, Caldanaerobacter subterraneous pacificus, Carboxydothermus hydrogenoformans, Clostridium aceticum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium autoethanogenum (DSM 23693), Clostridium autoethanogenum (DSM 19630 de DSMZ Alemania), Clostridium autoethanogenum (DSM 10061 de DSMZ Alemania), Clostridium thermoaceticum, Eubacterium limosum, Clostridium ljungdahlii PETC (ATCC 49587), Clostridium Ijungdahlii ERI2 (ATCC 55380), Clostridium ljungdahlii C-01 (ATCC 55988), Clostridium ljungdahlii 0-52 (ATCC 55889), Clostridium ultunense, Clostridium ragsdali Pll (ATCC BAA-622), Alkalibaculum bacchi CP11 (ATCC BAA-1772), Clostridium coskatii, Clostridium carboxidivorans P7 (ATCC PTA-7827), Geobacter sulfurreducens, Morrella thermacetica, Peptostreptococcus productus, Clostridium drakei, microorganismo recombinante (DSM 24138), y mezclas de los mismos . Otras bacterias pueden seleccionarse para usarse en estos métodos por un experto en la técnica. Generalmente, cuando se proveen en esta descripción, la definición puede referirse a significados ya sea singulares o plurales.
El término "medio nutriente" comprende un medio de crecimiento de microorganismos el cual puede contener una o más de las vitaminas y minerales que permiten el crecimiento de microorganismos seleccionados. Los componentes de una variedad de medios nutrientes adecuados para el uso de esta invención son conocidos y reportados en publicaciones previas tales como la Solicitud de Patente Internacional No. WO 2008/00558, Patente Norteamericana No. 7,285,402, Patente Norteamericana No. 5,807,722; Patente Norteamericana No. 5,593,886, y Patente Norteamericana No. 5,821,111.
El término "absorción de CO especifica" significa la cantidad de CO en m-moles consumida por la unidad de masa de las células del microorganismo (g) por unidad de tiempo en min, es decir m-moles /g/min .
El término "substrato" significa una sustancia que se activa por medio de una enzima o microorganismo para producir un producto de fermentación. Por ejemplo, el azúcar en la fermentación del azúcar por medio de enzimas para producir etanol, uno o más de CO, C02 y H2 en fermentación del gas de síntesis mediante microorganismos para producir uno o más de ácido carboxilico y alcohol.
El término "syngas" o "gas de síntesis" significa gas de síntesis el cual es el nombre dado a una mezcla de gases que contiene cantidades variables de monóxido de carbono e hidrógeno. Los ejemplos de métodos de producción incluyen la corriente que forma el gas natural o hidrocarburos para producir hidrógeno, la gasificación de carbón y en algunos tipos de instalaciones de gasificación de residuos en energía. El nombre viene de su uso como intermediarios en la creación de gas natural sintético (SNG) y para producir amoniaco o metanol. El gas de síntesis también se utiliza como un intermediario en la producción de petróleo sintético para usarse como un combustible o lubricante a través de la síntesis de Fischer-Tropsch y previamente el proceso de metanol Mobil en gasolina. El gas de síntesis consiste principalmente de hidrógeno, monóxido de carbono, y muy frecuentemente algún dióxido de carbono.
La presente descripción provee un método de fermentación de substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono (CO) en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende incrementar la densidad celular ajustando la absorción de CO específica de uno o más microorganismos en dicho medio acuoso; en donde la tasa de cambio de la absorción de CO específica comprende ajustar y/o controlar una o más de las siguientes etapas: controlar la tasa de entrada de CO; medir la tasa de entrada de CO; medir la tasa de salida de CO; medir la masa celular; comprende además cambiar la absorción de CO específica en cantidades predeterminadas; en donde las dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 10.0 mmoles/min/gramo de célula seca; opcionalmente en una modalidad, dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 5.0 mmoles/min/gramo de célula seca y/o un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 1.0 mmoles/min/gramo de célula seca; una modalidad comprende opcionalmente agregar un flujo contiguo de medio acuoso en el biorreactor; remover un flujo contiguo de caldo de fermentación del biorreactor; en donde se repiten dichas etapas hasta obtener una productividad de etanol deseada en un intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50 g/1; una modalidad, opcionalmente comprende agregar un flujo continuo de medio acuoso en el biorreactor; remover un flujo del caldo de fermentación en el biorreactor; en donde se repiten dichas etapas hasta obtener una concentración de etanol deseada en el caldo de fermentación en un intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50 g/1.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación de substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende seleccionar la absorción de CO especifica objetivo; ajusfar el flujo del substrato gaseoso de modo que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación de substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca, ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo; repetir dichas etapas hasta que se logre la densidad celular deseada en un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 15 g/1; al lograr dicha densidad celular deseada convertirlo en un modo de operación continuo.
La presente descripción provee un método de fermentación de substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende medir la densidad celular; ajustar la entrada del substrato gaseoso para incrementar la densidad celular; cambiar la absorción de CO especifica en cantidades predeterminadas en un intervalo de aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 10.0 mmoles/min/gramo de célula seca.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación de substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso un biorreactor ; dicho medio acuoso que comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende seleccionar la absorción de CO especifica objetivo; ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca.
Como una modalidad, la presente descripción provee un método de fermentación de substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca, ajustar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo; repetir dichas etapas hasta obtener una densidad celular deseada en un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 15 g/1; al obtener dicha densidad celular deseada convertirlo en un modo de operación continuo.
Como las modalidades del método de la presente descripción en donde: dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas biológicamente puras; en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas presentes de manera natural; en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas no presentes de manera natural; en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas no presentes de manera natural producidas mediante modificación genética utilizando bacterias acetogénicas anaeróbicas como organismo hospedero; en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas no presentes de manera natural producidas insertando genes de bacterias acetogénicas anaeróbicas en un organismo hospedero.
Como una modalidad, el método de la presente descripción en donde dicho microorganismo comprende una o más bacterias seleccionadas de Acetogenium kivui, Acetobacterium woodii, Acetoanaerobium noterae, Butyribact&ríum methylotropicum, Caldanaerobacter subterraneous, Caldanaerobacter subterraneous pacificus, Carboxydothermus hydrogenoformans, Clostridium aceticum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium autoethanogenum (DSM 23693) , Clostridium autoethanogenum (DSM 19630 de DSMZ Alemania), Clostridium autoethanogenum (DSM 10061 de DSMZ Alemania) , Clostridium thermoaceticum, Eubacterium limosum, Clostridium ljungdahlii PETC (ATCC 49587), Clostridium ljungdahlii ERI2 (ATCC 55380), Clostridium ljungdahlii C-01 (ATCC 55988), Clostridium ljungdahlii 0-52 (ATCC 55889), Clostridium ultunense, Clostridium ragsdali Pll (ATCC BAA-622), Alkalibaculum bacchi Cll (ATCC BAA-1772), Clostridium coskatii, Clostridium carboxidivorans P7 (ATCC PTA-7827), Geobacter sulfurreducens, Morrella thermacetica, Peptostreptococcus productus, Clostridium drakei, microorganismo recombinante (DSM 24138), y mezclas de los mismos.
Como una modalidad del método de la presente descripción en donde dicho microorganismo comprende una o más cepas de Clostridium ljungdahlii , o una o más cepas de Clostridium ragsdalei, o una o más cepas de Clostridium carboxidivorans, o una o más cepas de Clostridium autoethanogenum .
Como una modalidad del método de la presente descripción en donde dicho microorganismo comprende uno o más microorganismos modificados genéticamente producidos insertando uno o más genes seleccionados en el organismo hospedero seleccionado de cualquier cepa de Clostridium Ijundahlii , o cualquier cepa de Clostridium ragsdalei , o cualquier cepa de Clostridium carboxidivorans, o cualquier cepa de Clostridium autoethanogenum.
Como una modalidad del método de la presente descripción en donde dicho microorganismo comprende uno o más microorganismos modificados genéticamente producidos insertando en cualquier organismo hospedero uno o más genes de cualquier cepa Clostridium ljundahlii, o cualquier cepa de Clostridium ragsdalei , o cualquier cepa de Clostridium carboxidivorans, o cualquier cepa de Clostridium autoethanogenum.
Como modalidades del método de la presente descripción: en donde dicho biorreactor comprende uno o más reactores; en donde dicho biorreactor comprende la unidad de reciclaje celular; en donde dicho substrato que contiene CO comprende hidrógeno.
Como una modalidad, comprende además agregar el medio nutriente a dicho biorreactor.
La Figura 1 presenta un proceso para la producción de sustancias químicas, tal como mezcla de productos de alcohol, de un substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono (CO) , tal como gas de síntesis mediante la fermentación con bacterias, en donde el proceso comprende un biorreactor (100) que contiene caldo de fermentación que comprende dichas células bacterianas y un medio de fermentación. Una corriente gaseosa que comprende un substrato gaseoso que comprende CO (101) se puede alimentar en el biorreactor junto con una corriente del medio (102) de fermentación. Una corriente de caldo (110) de fermentación que comprende dichas células de bacterias y dicha (s) sustancia (s) químicas de los productos se pueden remover de dicho biorreactor. Una corriente de gas emitido (120) del termentador que comprende una porción no utilizada de dicha corriente gaseosa que comprende un substrato gaseoso que se ventila desde el biorreactor. En una modalidad la corriente del caldo (110) termentador fluye a un aparato (200) de reciclaje de células en donde las células se concentran y regresan (220) al biorreactor. Una corriente (210) permeada de dicho aparato de reciclaje de células se dirige al proceso de recuperación de dicha (s) sustancia (s) . En una modalidad al menos una porción de la corriente del caldo (110) fermentador está dirigida a un proceso de recuperación de dicha mezcla de productos de alcohol. En una modalidad al menos una porción de la corriente del caldo (210) fermentador se dirige al proceso de recuperación de dicha mezcla de productos de alcohol .
En una modalidad, el biorreactor (100) se equipa con un agitador (105) para proveer la agitación a fin de facilitar el contacto de la corriente gaseosa que comprende el substrato gaseoso y mejorar la transferencia de masa del substrato gaseoso con medio de fermentación liquido. Es deseable tener una buena tasa de transferencia de masa y por consiguiente una agitación adecuada en el biorreactor en todo el proceso de fermentación.
Hay disposiciones para recolectar muestras de corriente gaseosa que comprenden un substrato gaseoso introducido en el biorreactor (101) y el gas emitido que deja el biorreactor (120) (no mostrado en la Figura 1). Hay una disposición para recolectar muestras del caldo de fermentación del biorreactor (no mostradas en la Figura 1) . Dichas muestras de gas y liquido se recolectan en intervalos y se analiza el consumo o producción de varios componentes de gas, la producción de varios productos y la densidad óptica del caldo de fermentación.
Estos valores medidos se pueden utilizar para calcular la absorción de monóxido de carbono (CO) especifica (SCU) y la densidad celular en el caldo de fermentación en el biorreactor utilizando las siguientes ecuaciones: Absorción de CO, mmoles/min = mmoles/min de entrada de CO) - (mmoles/min de salida de CO) (1) Densidad celular, g/1 = (Densidad óptica) · (Factor de dilución) · (Constante de masa celular) (2) Masa celular, g = (Factor de dilución) · (Volumen del biorreactor) (3) Absorción de CO específica , mmoles/min/'g = (Absorción de CO) / (Masa celular) (4) La densidad celular es la masa de célula por unidad de volumen del caldo fermentador. El volumen del biorreactor es un volumen liquido en el biorreactor cuando se apaga la agitación. La constante de la masa celular es la masa (g) de células de bacterias secas por litro de caldo de fermentación con densidad óptica de uno (1) . La densidad óptica es la densidad óptica de una muestra obtenida después de la dilución del caldo fermentador con un solvente adecuado tal como solución salina.
El microorganismo utilizado en el método de esta descripción puede comprender una o más de las bacterias acetogénica anaeróbicas biológicamente puras.
El microorganismo utilizado en el método de esta descripción: puede comprender una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas presentes de manera natural; puede comprender una o más bacterias acetogénicas no presentes de manera natural; puede comprender una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas no presentes de manera natural producidas mediante modificación genética utilizando bacterias acetogénicas anaeróbicas como organismo hospedero; puede comprender una o más bacterias acetogénicas anaeróbicas no presentes de manera natural producidas insertando genes de bacterias acetogénicas anaeróbicas en un organismo hospedero.
El microorganismo utilizado en el método de esta descripción puede comprender una o más bacterias seleccionadas de Acetogenium kivui, Acetobacterium woodii, Acetoanaerobium noterae, Butyribacterium methylotropicum, Caldanaerobacter subterraneous, Caldanaerobacter subterraneous pacificus, Carboxydothermus hydrogenoformans, Clostridium aceticum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium autoethanogenum (DSM 23693), Clostridium autoethanogenum (DSM 19630 de DSMZ Alemania), Clostridium autoethanogenum (DSM 10061 de DSMZ Alemania) , Clostridium thermoaceticum, Eubacterium limosum, Clostridium lj ungdahlii PETC (ATCC 49587), Clostridium ljungdahlii ERI2 (ATCC 55380), Clostridium ljungdahlii C-01 (ATCC 55988), Clostridium ljungdahlii 0-52 (ATCC 55889), Clostridium ultunense, Clostridium ragsdali Pll (ATCC BAA-622), Alkalibaculum bacchi Cll (ATCC BAA-1772), Clostridium coskatii, Clostridium carboxidivorans P7 (ATCC PTA-7827), Geobacter sulfurreducens, Morrella thermacetica, Peptostreptococcus productus, Clostridium drakei, microorganismo recombinante (DSM 24138), y mezclas de los mismos.
En una modalidad, el microorganismo utilizado en el método de esta descripción comprende una o más cepas de Clostridium ljungdahlii , o una o más cepas de Clostridium ragsdalei, o una o más cepas de Clostridium carboxidivorans, o una o más cepas de Clostridium autoethanogenum.
En una modalidad, el microorganismo utilizado en el método de esta descripción comprende uno o más microorganismos modificados genéticamente producidos insertando uno o más genes seleccionados en el organismo hospedero seleccionado de cualquier cepa de Clostridium ljundahlii, o cualquier cepa de Clostridium ragsdalei, o cualquier cepa de Clostridium carboxidivorans, o cualquier cepa de Clostridium autoethanogenum.
En una modalidad, el microorganismo utilizado en el método de esta descripción comprende uno o más microorganismos modificados genéticamente producidos insertando en cualquier organismo hospedero uno o más genes de cualquier cepa Clostridium ljundahlii, o cualquier cepa de Clostridium ragsdalei, o cualquier cepa de Clostridium carboxidivorans, o cualquier cepa de Clostridium autoethanogenum .
En una modalidad del método de la presente descripción comprende medir la densidad celular e incrementar la densidad celular ajustando la entrada de substrato gaseoso incrementado la absorción de CO especifica. En una modalidad, el método de la presente descripción comprende medir la densidad celular e incrementar la densidad celular ajustando la entrada de substrato gaseoso disminuyendo la absorción de CO específica. En una modalidad, el método de la presente descripción comprende medir la densidad celular e incrementar la densidad celular a una densidad celular deseada ajustando la entrada del substrato gaseoso incrementado la absorción de CO específica. En una modalidad, el método de la presente descripción comprende medir la. densidad celular y gradualmente incrementar la densidad celular a una densidad celular deseada ajustando la entrada de substrato gaseoso disminuyendo la absorción de CO específica. En una modalidad, el método de la presente descripción comprende medir la densidad celular e incrementar la densidad celular incrementado gradualmente la absorción de CO específica a una absorción de CO específica deseada. En una modalidad, el método de la presente descripción comprende medir la densidad celular e incrementar la densidad celular disminuyendo gradualmente la absorción de CO específica a una absorción de CO específica deseada. En una modalidad, el método de la presente descripción comprende medir la densidad celular, incrementar la densidad celular y gradualmente incrementar la productividad de alcohol a una productividad de alcohol deseada incrementando la absorción de CO específica. En una modalidad, el método de la presente descripción comprende medir la densidad celular, incrementar la densidad celular e incrementar gradualmente la productividad de alcohol a una productividad de alcohol deseada incrementado la absorción de CO especifica. En una modalidad, el cambio de absorción de CO especifica comprende incrementos en las etapas de magnitud predeterminada. En una modalidad, el cambio de la absorción de CO especifica comprende disminuciones en las etapas de la magnitud predeterminada. En una modalidad, las etapas de magnitud predeterminada comprenden etapas de magnitud iguales. En una modalidad, las etapas de magnitud predeterminada comprenden etapas de magnitud desiguales.
En una modalidad, si la densidad celular es menor a la densidad celular objetivo, el método comprende seleccionar una absorción de CO especifica objetivo y ajustar el flujo de la corriente gaseosa que comprende el substrato gaseoso hasta que la absorción de CO específica iguale' dicha absorción de CO específica objetivo.
En una modalidad, si la densidad celular es menor a una densidad celular objetivo, el método comprende seleccionar una absorción de CO específica objetivo y ajustar el flujo de corriente gaseosa que comprende el substrato gaseoso hasta que la absorción de CO específica iguale dicha absorción de CO específica objetivo; y repetir la selección de una absorción de CO específica objetivo y ajustar el flujo de corriente gaseosa que comprende substrato gaseoso hasta que una absorción de CO específica iguale dicha absorción de CO específica objetivo.
El valor de dicha absorción de CO específica objetivo puede comprender un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 10.0 mmoles de CO por minuto por gramo de microorganismo seco. El valor de dicha absorción de CO específica deseada "puede comprender un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/g.
El valor de dicha densidad celular objetivo puede comprender un intervalo de aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 50 g/1. el valor de dicha densidad celular deseada puede comprender un intervalo de 0.5 a 50 g/1.
El valor de dicha productividad de etanol deseada comprende un intervalo de 1 a 50 g/l/día.
El valor de dicha concentración de etanol deseada en el caldo de fermentación comprende un intervalo de 1 a 20 g/1.
Típicamente en un biorreactor a escala de laboratorio tal como el biorreactor New Brunswick Bioflow I, la velocidad del agitador en el intervalo de 300-900 revoluciones por minuto (rpm) provee una adecuada agitación para una tasa de transferencia de masa deseable. En una modalidad, se utiliza la velocidad del agitador en el intervalo de 500-700 rpm. En una modalidad, se utiliza la velocidad del agitador en el intervalo de 550-650 rpm. En una modalidad, se utiliza la velocidad del agitador de aproximadamente 600 rpm.
En una modalidad, para un biorreactor de mayor escala tal como un biorreactor de tamaño de aproximadamente 100 a 500 litros, se utiliza la velocidad del agitador en el intervalo de aproximadamente 50 hasta aproximadamente 500 rpm para la agitación. En una modalidad, para un biorreactor de escala comercial de tamaño de aproximadamente 100,000 hasta aproximadamente 1000,000 litros, se utiliza la velocidad de agitador en el intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50 rpm para la agitación. En varias modalidades, se requiere un biorreactor mayor de menores rpm en comparación con un biorreactor más pequeño.
Como una modalidad, la presente descripción provee un control de temperatura en el biorreactor en el intervalo de 25 a 50°C.
En una modalidad del método de la presente descripción, dicho biorreactor comprende un reactor. En una modalidad del método de la presente descripción, dicho biorreactor comprende dos o más reactores.
En una modalidad del método de la presente descripción, dicho biorreactor comprende una unidad de reciclaje celular.
En una modalidad del método de la presente descripción, dicha corriente gaseosa comprende un substrato gaseoso que comprende CO que también hidrógeno. En una modalidad, dicha corriente gaseosa comprende un substrato gaseoso que comprende CO que comprende gas de síntesis. En una modalidad, dicha corriente gaseosa comprende el substrato gaseoso que comprende CO que comprende el gas emitido de una fundición de acero. En una modalidad, dicha corriente gaseosa comprende un substrato gaseoso que comprende CO que comprende el gas de síntesis obtenido mediante la gasificación de material carbónico que comprende biomasa.
En una modalidad uno o más termentadores de crecimiento o semillas proveen un suministro inicial de inoculo de células bacterianas. En una modalidad uno o más termentadores de crecimiento o semillas continúan suministrando células bacterianas al biorreactor en conjunción con el método de esta descripción. En una modalidad de la presente descripción, el proceso comprende el reciclaje celular.
Un método para producir una mezcla de productos de alcohol, que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende microorganismo en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca, ajusfar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo; repetir dichas etapas hasta que se logre una absorción de CO especifica deseada en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca; comprende además agregar un flujo continuo de medio acuoso en el biorreactor; remover un flujo continuo de caldo de fermentación del biorreactor.
Un método para producir una mezcla de productos de alcohol, que comprende: agregar un substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismo; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO especifica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca; ajusfar el flujo del substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO especifica objetivo; repetir dichas etapas hasta obtener una productividad de etanol deseada en un intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50 g/1; comprende además agregar un flujo contiguo de medio acuoso en el biorreactor; remover un flujo continuo del caldo de fermentación del biorreactor.
Un método para producir una mezcla de productos de alcohol, que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso en un biorreactor; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende las etapas de seleccionar la absorción de CO específica objetivo en un intervalo de aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 10 mmoles/min/gramo de célula seca, ajustar el flujo de substrato gaseoso de modo tal que la absorción de CO especifica iguale dicha absorción de CO específica objetivo; repetir dichas etapas hasta obtener una concentración de etanol deseada en el caldo de fermentación en un intervalo de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50 g/1; comprende además agregar un flujo continuo de medio acuoso en el biorreactor; remover un flujo continuo de caldo de fermentación del biorreactor.
Se visualiza que el método de la presente descripción incorpore: un proceso por lotes, un proceso por semi-lotes, un proceso de alimentación por lotes, la transición de a un proceso contiguo, un proceso continuo.
La presente descripción provee un método de fermentación de substrato gaseoso que comprende: agregar el substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono (CO) en un medio acuoso en un biorreactor ; dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos; dicho método comprende medir la densidad celular; medir la tasa de entrada de CO y la tasa de salida de CO; determinar la absorción de CO especifica; ajustar la tasa de entrada de CO para incrementar la densidad celular de una manera que la absorción de CO especifica cambie en cantidades predeterminadas; opcionalmente repetir estas acciones.
El medio de nutriente comprende un medio de crecimiento de microorganismos el cual puede contener una o más de las vitaminas y minerales que permitan el crecimiento de microorganismos seleccionados. La Tabla 1 provee una modalidad del medio de nutrientes que se contemplan por la presente descripción. Otro medio de nutrientes adecuado para la presente descripción se conoce en la técnica.
Además, un medio de nutrientes que no se describa en la técnica pero que se derive de diversos componentes descritos en la Tabla se puede utilizar por la presente invención. La presente descripción provee composiciones mejoradas de medio de nutrientes.
Tabla 1. Componente del Medio y Sus Concentraciones * La concentración del Na+ es de NaCl solamente. No incluye el Na+ de los demás componentes tales como Na2 04- 2H20.
** La concentración de Ca+2 no incluye calcio del ácido pantoténico, sal de calcio (es decir d-Pantotenato de Calcio) .
EJEMPLOS Ejemplo comparativo (Véase el Ejemplo 11 en US 7,285,402) Para preparar los cultivos base para la inoculación del reactor, cultivos de la cepa C-01 (No. de registro al ATCC No. 55988) de Clostridium ljungdahlii se cultivaron en botellas de 150 mi de suero en CO, C02 y H2 en un medio rico conteniendo 1 g/1 de extracto de levadora y 1 g/1 de tripticasa, de sales y vitaminas. La concentración de vitaminas empleada fue de 0.4 ml/1 de medio de una solución acuosa conteniendo 50.5 mg/1 de pantotenato de calcio, 20-6 mg/1 de d-biotina y 50.6 mg/1 de clorhidrato de tiamina. Las botellas se incubaron a 37 °C en una incubadora agitado. Los cultivos se desarrollaron a la fase de crecimiento exponencial, como se determina por inspección visual. Con cada inoculación, aproximadamente 90 mi del cultivo base se transfirieron de la botellas se suero a 1 litro de medio, representando 9% por volumen de inoculación. Una inoculación exitosa se describe a continuación. El procedimiento descrito de forma general se repitió varias veces para obtener una inoculación exitosa.
Para obtener una inoculación exitosa, 90 ml/1 del inoculo se agregaron a un lote de 1 litro de medio basal conteniendo 0.4 ml/1 de vitaminas y sales (t=0). La velocidad de agitación fue de 240 rpm, el pH fue de 5.3, la temperatura fue de 38.5°C y el tiempo de retención del gas (flujo continuo de gas) fue de 110 minutos. La alimentación de gases contenia 62% de H2, 31% de CO y 7% de C2H6. Después de 13 hr (t=13 hr) se notó algo de conversión del CO, y en t=23 hr la velocidad de agitación se incrementó de 240 rpm a 300 rpm. El tiempo de retención del gas se redujo a 100 minutos en t=27 hr, y una reducción adicional en el tiempo de retención del gas se realizó en t=46 hr. La velocidad de agitación también se incrementó en incrementos de 100 rpm en t=28 hr, 59 hr, 72 hr y 85 hr .
Cerca de t=110 hr, el sistema estaba operando con un tiempo de retención del gas de 80 minutos y una velocidad de agitación de 600 rpm. La concentración de las células fue de 0.5 g/1 y la conversión del CO fue del 35%. No hubo conversón del ¾, pero pequeñas cantidades de etanol y acetato (aproximadamente 1 g/1 de cada uno) se habían acumulado en el caldo de cultivo del lote. Los esfuerzos hasta este tiempo enfatizaron el crecimiento celular en el reactor- El flujo del medio usando las mismas concentraciones como en el medio basal, se inició a una velocidad de 0.4 ml/min en t=120 hr . Un programa de aumentos nominales en la velocidad del gas, la velocidad de agitación y la velocidad del medio se inició entonces mientras que se mantenía cuidadosamente el sistema bajo un exceso de ¾ . Cerca de t=210 hr, la concentración de etanol fue de 17 g/1, la concentración de acetato fue de 1 g/1, la concentración de células fue de 1.6 g/1, la conversión de CO fue casi del 100% y la conversión del H2 fue del 90%. La productividad del etanol alcanzo 11.4 g/l-dia.
Se inició otra vez un programa de incrementos graduales de la velocidad del gas. Se hicieron aumentos concurrentes de la vitamina para llevar la velocidad de adición de la vitamina a 0.7 ml/1. cerca de t=610 hr el reactor estaba produciendo 20 g/1 de etanol y aproximadamente 2 g/1 de acetato. La conversión del CO fue casi del 100% y la conversión del ¾ fue del 85%. La productividad del etanol alcanzó 14 g/1 dia.
El Medio de Fermentación para los ejemplos 1-5 comprende uno o más componentes seleccionados de aquellos presentados en la tabla 1.
Ejemplo 1: Clostridium Ijungdahlii PETC; Arranque de un Reactor Usando Monóxido de Carbono Especifico como Una Guia para Aumentar el Gas Un reactor bioflow I de Nueva Brunswick que contenia el Medio de Fermentación se arrancó con 0.32 g/1 de la cepa PETC de Clostridium Ijungdahlii creciendo activamente. La velocidad de agitación del reactor se estableció en 600 rpm al inicio del experimento. Esta velocidad de agitación se mantuvo a través del experimento. La temperatura en el biorreactor se mantuvo en el intervalo de aproximadamente 38.5 a aproximadamente 39°C a través del experimento. Las muestras de gas de síntesis alimentadas al reactor y el gas de eflujo del biorreactor y el caldo de fermentación en el biorreactor se tomaron a intervalos, por ejemplo para el gas de alimentación, el gas efluente y el caldo de fermentación, se muestrean aproximadamente cada día, una vez a las dos horas y una vez a las cuatro horas respectivamente. Las muestras superiores se analizaron por el consumo o la producción de varios componentes gaseosos, la concentración de ácido acético del caldo, la concentración de etanol del caldo y la densidad óptima (densidad de las células) del cultivo. El volumen no estimulado del reactor se mantuvo entre 1300 a 1400 mi a través del experimento.
Por lo tanto, el consumo específico de CO (SCU) se determinó usando las ecuaciones (l)-(4) descritas anteriormente .
En este ejemplo particular el valor buscado del SCü se estableció entre 0.75 y 0.89 mmol/min/g (de células). También, la velocidad del flujo de gas al reactor no se incrementó si el cultivo no estaba utilizando 80% del CO proporcionado al reactor en un punto dado.
En este experimento particular un sistema de reciclado de células (CRS) se conectó al reactor antes del inicio del experimento 18.6 horas después de la inoculación 60 mi de medio de cultivo se agregaron directamente al medio y después el flujo del medio al reactor se inició a 0.41 ml/min 21.5 horas después de la inoculación, la velocidad de flujo de los nutrientes al reactor se incrementó a 1.1 ml/min y a través del sistema de reciclado de células se extrajo de reactor 1 ml/min de permeado. La etapa anterior se tomó para evitar la acumulación de cantidades inhibidores de ácido acético y etanol en el cultivo, y también para proporcionar cantidades adecuadas de nutrientes al cultivo.
La densidad células del reactor se incrementó con el tiempo y llegó a 3 g/1 de células en un periodo de 45 horas después de la inoculación del reactor. En este punto, el cultivo celular estaba produciendo más de 6 g/1 de etanol y aproximadamente 8 g/1 de ácido acético.
En este experimento particular, el pH del cultivo se mantuvo entre 4.69 y 4.71 a través del experimento.
Después de que las bacterias comenzaron a crecer activamente en el reactor (cuando la densidad celular del reactor llegó a aproximadamente 50% más de la densidad celular inicial) el cultivo se suplemento con la composición de vitaminas (además, de las vitaminas ya presentes en el medio) si la concentración de ácido acético del caldo de cultivo está por debajo de un valor predeterminado. El criterio usado para agregar el coctel de vitaminas al cultivo fue el siguiente: si la concentración de ácido acético del caldo de cultivo es menor a aproximadamente 2.5 g/1 aproximadamente se agregaron 0.34 mi de vitaminas por litro de cultivo si la concentración del ácido acético del caldo de cultivo es menor a aproximadamente 2 g/1, se agregaron aproximadamente 0.67 mi de vitaminas por litro de cultivo, si la concentración de ácido acético del caldo de cultivo es menor a aproximadamente 1.5 g/1, se agregó aproximadamente 1 mi de vitaminas por litro. La composición de las vitaminas usadas en estos experimentos fue la siguiente: Biotina 0.08-1 µ? Tiamina HC1 0.12-1.5 µ? d-pantotenato de calcio 0.15-2 µ? El suplemento de vitamina ATCC (No. de catálogo MD-VS) se agregó al ejemplo PETC a una concentración final de 1% (del medio de fermentación) además de la Biotina, la Tiamina, y el pantotenato de calcio.
Ejemplo 2: Clostridium ljungdahlii C-01 Un biorreactor Bioflow I de Nueva Brunswick contendiendo aproximadamente 1.5 litros (por ejemplo, en el intervalo de 1.45 a 1.65 litros) de Medio de Fermentación se arrancó con aproximadamente 0.3 g/1 de la cepa C-01 de Clostridium ljungdahlii creciendo activamente. Al inicio de experimento, la velocidad de agitación en el biorreactor se ajustó a 600 rpm. Esta velocidad de agitación se mantuvo a través del experimento. La temperatura en el biorreactor se mantuvo en el intervalo de aproximadamente 36 a aproximadamente 37.5°C en todo el experimento. Se tomaron y se analizaron las siguientes muestras a diferentes intervalos (por ejemplo un intervalo de 1 a 4 horas): gas de síntesis alimentado al biorreactor; el gas efluente del biorreactor, el caldo de fermentación en el biorreactor. El análisis de las muestras proporciona: el consumo de los varios componentes gaseosos, la producción de varios componentes gaseosos, la concentración del ácido acético, la concentración del etanol y la densidad óptica de caldo de fermentación .
Por lo tanto, el consumo específico del CO (SCU) se determinó usando las ecuaciones (1)- (4) descritas anteriormente .
Inicialmente , el valor de entrada del gas de síntesis calculado usando las ecuaciones anteriores, correspondió al valor de SCU de aproximadamente 1.4 mmol/min/g, y el flujo del gas de síntesis se mantuvo a este valor calculado hasta que la densidad celular aumentó y llegó a un valor de aproximadamente 1.5 g/1.
Una vez que la densidad celular del reactor llegó a aproximadamente 1.5 g/1, el valor del SCU establecido para pronosticar el gas se redujo a aproximadamente 1.2 mmol/min/g . después, una vez que la masa celular del reactor llegó a aproximadamente 2.5 g/1, el valor del SCU establecido para pronosticar el gas se redujo a aproximadamente 1.0 mmol/min/g. la masa celular aumentó con el tiempo y llegó a la masa celular esperada de aproximadamente 2.8 g/1 en un periodo de aproximadamente 79 horas después de la inoculación del reactor. En este punto, de cultivo estaba produciendo más de aproximadamente 20 g/1 de etanol.
Aproximadamente 13-97 horas después de la inoculación, el flujo del medio al reactor se inicia a aproximadamente 0.2 ml/mil (tiempo de retención celular aproximado: aproximadamente 125 horas). Aproximadamente 28.08 horas después de la inoculación, el flujo del medio al reactor se incrementó a aproximadamente 0.5 ml/min (tiempo de retención celular aproximado: aproximadamente 52 horas). Durante el experimento, el pH se mantuvo alrededor de aproximadamente 4.5.
La reducción gradual del SCU establecido a lo largo del procedimiento de arranque sirve para facilitar la transformación gradual del cultivo para mantener un SCU bajo (entre aproximadamente 0.7 a aproximadamente 0.9 mmol/min/g) durante el modo de producción (estado permanente) del reactor.
El proceso mencionado anteriormente toma menos de aproximadamente 80 horas para alcanzar el objetivo establecido de masa células (aproximadamente 2.8 g/1) del reactor.
Ejemplo 3: Clostridium autoethanogenum Un biorreactor Bioflow I de Nueva Brunswick conteniendo aproximadamente 1.5 litros (por ejemplo, en el intervalo de aproximadamente 1.45 a aproximadamente 1.65 litros) de Medio de Fermentación se arrancó con aproximadamente 0.47 g/1 de Clostridium autoethanogenum creciendo activamente. Al inicio del experimento, la velocidad de agitación en el biorreactor se estableció a 600 rpm. Esta velocidad de agitación se mantuvo a lo largo del experimento. La temperatura en el biorreactor se mantuvo en el intervalo de aproximadamente 36 a aproximadamente 37.5°C a lo largo del experimento. Se tomaron y se analizaron las siguientes muestras a diferentes intervalos (por ejemplo, un intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 4 horas): gas de síntesis alimentado al biorreactor; el gas efluente del biorreactor, el caldo de fermentación en el biorreactor. El análisis de las muestras proporciona: el consumo de varios componentes gaseosos, la producción de varios componentes gaseosos, la concentración del ácido acético, la concentración del etanol, y la densidad óptica del caldo de ' fermentación .
Por lo tanto, se determinó el consumo especifico del CO (SCU) usando las ecuaciones (l)-(4) descritas anteriormente .
Inicialmente, el valor de entrada del gas de síntesis calculado usando las ecuaciones anteriores correspondió a un valor de SCU de aproximadamente 0.4 mmol/min/g y el flujo del gas de síntesis se mantuvo en este valor calculado hasta que aumentó la densidad celular. El flujo del gas correspondiente a un valor objetivo de SCU de aproximadamente 0.4 mmol/min/g se mantuvo durante aproximadamente 18 horas. Entre el periodo de 19 y 21 horas después de la inoculación, el valor objetivo del SCU fue de aproximadamente 0.5 mmol/min/g. El valor objetivo del SCU se estableció en aproximadamente 0.6 en un periodo de aproximadamente 21 horas después de la inoculación. La densidad celular aumento con el tiempo y alcanzo aproximadamente 3 g/1 en un periodo de aproximadamente 79 horas después de la inoculación del reactor. En este punto, el cultivo estaba produciendo más de aproximadamente 15 g/1 de etanol. Aproximadamente 26 horas después de la inoculación, el flujo al reactor se inició en aproximadamente 0.1 ml/min (tiempo de retención celular aproximado: aproximadamente 240 horas). Aproximadamente 50 horas después de la inoculación del flujo del medio al reactor se incrementó a aproximadamente 0,2 ml/min (tiempo de retención celular aproximado: aproximadamente 110 horas) . Aproximadamente 71 horas después de la inoculación, el flujo de medio al reactor se incrementó a aproximadamente 0.5 ml/min (tiempo de retención celular aproximado: aproximadamente 50 horas) . Durante el experimento, el pH se mantuvo en alrededor de aproximadamente 4.5.
Ejemplo 4: Clostridium autoethanogenum Un biorreactor Bioflow I de nueva Brunswick conteniendo aproximadamente 1.5 litros (por ejemplo en el intervalo de aproximadamente 1,45 a aproximadamente 1.65 litros) de medio de fermentación se arrancó con aproximadamente 0.346 g/1 de Clostridium autoethanogenum creciendo activamente. Al inicio del experimento la velocidad de agitación en el biorreactor se ajustó a aproximadamente 600 rpm. Esta velocidad de agitación de mantuvo a lo largo de experimento. La temperatura en el biorreactor se mantuvo en el intervalo de aproximadamente 36 a aproximadamente 37.5°C a lo largo del experimento. Se tomaron y se analizaron las siguientes muestras a diferentes intervalos (por ejemplo, intervalos de 1 a 4 horas) : gas de síntesis alimentado al biorreactor, gas efluente del biorreactor, caldo de fermentación en el biorreactor. El análisis de las muestras proporciona: el consumo de varios componentes gaseosos, la producción de varios componentes gaseosos, la concentración de ácido acético, la concentración de etanol y la densidad óptica del caldo de fermentación.
Por lo tanto, el consumo especifico del CO (SCU) se determinó usando las ecuaciones (l)-(4) descritas anteriormente .
Inicialmente, el valor de entrada del gas de síntesis se calculó usando las ecuaciones anteriores correspondiente al valor del SCU de aproximadamente 0.6 mol/min/g y el flujo del gas de síntesis se mantuvo en este valor calculado hasta que la densidad celular aumentó. El valor objetivo del SCU se estableció en aproximadamente 0.7 a aproximadamente 26 horas después de la inoculación. La masa celular aumentó con el tiempo y alcanzó aproximadamente 2.97 g/1 de masa celular en y periodo de 64 horas después de la inoculación del reactor. En este punto, el cultivo estaba produciendo más de aproximadamente 18 g/1 de etanol. Aproximadamente 18.3 horas después de la inoculación , el flujo del medio se inició en aproximadamente 0.1 ml/min (tiempo de retención celular aproximado: de aproximadamente 242 horas). Aproximadamente 41.6 horas después de la inoculación, el flujo del medio al reactor se incrementó a aproximadamente 0.2 ml/min (tiempo de retención celular aproximado: aproximadamente 121 horas) . Durante el experimento, el pH se mantuvo alrededor de aproximadamente 4.5.
Ejemplo 5: Butyribacterium methylotropicum (ATCC 33266) ; Arranque de un Reactor Usando Monóxido de Carbono como Una Guia para Aumentar el Gas En ese experimento se evaluó el método de arranque por consumo especifico de monóxido de carbono con un acetógeno no clostridial.
Este experimento se inició en un reactor bioflow I de Nueva Brunswick conteniendo 1.31 g/1 de Butyribacterium methylotropicum en el medio de fermentación mencionado previamente. La velocidad de agitación del reactor se ajustó a 700 rpm al inicio de experimento. Esta velocidad de agitación se mantuvo a lo largo del experimento. La temperatura en el biorreactor se mantuvo entre 38.5 a 38.6°C a ñ pargo del experimento.
Se tomaron y muestras del gas de síntesis alimentado al reactor y el gas efluente del biorreactor y del caldo de fermentación en el biorreactor, a intervalos, por ejemplo, el gas de alimentación, el gas efluente y el caldo de fermentación se muestrearon diariamente, aproximadamente una vez cada dos horas, y una vez cada cuatro horas respectivamente. Las muestras anteriores se analizaron en cuanto al consumo y la producción de varios componentes, la concentración de ácido acético en el caldo, la concentración de etanol en el caldo, y la densidad óptica (densidad celular) del cultivo. El volumen que no se eleva del reactor de mantuvo entre 1150 a 1100 mi a lo largo del experimento.
Por lo tanto, el consumo especificado el CO (SCU) se determinó usando las ecuaciones (l)-(4) descritas anteriormente.
En este ejemplo particular el valor objetivo el SCU se estableció en 0.8 mmol/min/g (de células).
Para mantener la estabilidad del cultivo, la velocidad de flujo de gas al reactor no se aumentó si el cultivo no utilizaba el 80% del CO proporcionado al reactor en cualquier punto dado.
En este experimento, un Sistema de Reciclado Celular (CRS) se conectó al reactor antes del inicio del experimento. El flujo del medio de fermentación (nutriente) al reactor se inició a una velocidad de 1 ml/min y a través del CRS se extrajeron del reactor 0.9 ml/min de permeado.
La densidad celular del reactor aumento con el tiempo y alcanzo 5-27 g/1 de las células en un periodo de 24 horas después de la inoculación del reactor. En ese punto, el cultivo estaba produciendo más de 125 g/1 de etanol, 0.3 g/1 de butanol, y más de 2 g/1 de ácido acético.
En este experimento particular, el pH del cultivo se mantuvo entre 4.67 y 4.71 a lo largo del experimento.
Numerosas modificaciones y variaciones de la presente descripción podrían ser realizadas por aquellas personas experimentadas en la técnica sin apartarse del ámbito de la presente descripción incluida en las modalidades, los ejemplos, las reivindicaciones, y las aplicaciones específicas, etc., de la mismas. Todos los documentos publicados se incorporan aquí como referencia.

Claims (18)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1. Un proceso para producir uno o más alcoholes a partir de un substrato gaseoso, que comprende: fermentar un substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono CO) en un medio acuoso, dentro de un biorreactor; dicho proceso que comprende aumentar la densidad celular ajustando el consumo especifico del CO en dicho medio acuoso.
2. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque, la velocidad de cambio del consumo especifico del CO comprende controlar la velocidad de entrada del CO.
3. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque, la velocidad de cambio del consumo especifico del CO comprende medir la velocidad de entrada el CO; medir la velocidad de salida el CO; y medir la masa celular.
4. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además cambiar el consumo especifico del CO en cantidades predeterminadas .
5. El método de la reivindicación 4, caracterizado porque dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.001 a aproximadamente 10.0 mmol/min/gramo de células secas.
6. El método de la reivindicación 4, caracterizado porque dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 5.0 mmol/min/gramo de células secas.
7. El método de la reivindicación 4, caracterizado porque las dichas cantidades predeterminadas comprenden un intervalo de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 1.0 mmol/min/gramo de células secas.
8. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además agregar un flujo de medio acuoso en un biorreactor; extraer un flujo de caldo de fermentación del biorreactor .
9. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende agregar un flujo continuo del medio acuoso al biorreactor; y extraer un flujo continuo de caldo de fermentación del biorreactor.
10. Un método de fermentación por substrato gaseoso, que comprende: agregar el sustrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso dentro de un biorreactor; dicho método que comprende seleccionar el consumo especifico objetivo de CO; ajusfar el flujo del sustrato gaseoso de modo tal que el consumo especifico de CO sea igual al consumo especifico objetivo de CO en un intervalo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 10 mmol/min/gramo de células secas.
11. Un método de fermentación por substrato gaseoso, que comprende: agregar un substrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso, dentro de un biorreactor, dicho método que comprende las etapas de, seleccionar el consumo especifico objetivo de CO en un intervalo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 10 mmol/min/gramo de células secas, ajustar el flujo del sustrato gaseoso de modo tal que el consumo especifico de CO sea igual a dicho consumo especifico objetivo de CO; repetir dichas etapas hasta que se obtenga la densidad celular deseada en un intervalo de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 15 g/1; tras obtener dicha densidad celular deseada, convertir la operación a un modo continuo.
12. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho medio acuoso comprende uno o más microorganismos que incluyen: microorganismos biológicamente puros, microorganismos de origen natural, microorganismos que no son de origen natural, microorganismos que no son de origen natural producidos mediante modificación genética, microorganismos mutantes de origen natural, microorganismos mutantes que no son de origen natural, microorganismos recombinantes , microorganismos modificados por ingeniería, microorganismos sintetizados artificialmente.
13. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho biorreactor comprende uno o más reactores.
14. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho biorreactor comprende una unidad de reciclado de células .
15. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sustrato que contiene CO comprende hidrógeno.
16. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además, agregar medio nutriente a dicho biorreactor.
17. Un método de fermentación por sustrato gaseoso, que comprende: agregar un sustrato gaseoso que comprende monóxido de carbono en un medio acuoso, dentro de un biorreactor; dicho método que comprende seleccionar el consumo específico objetivo de CO; ajustar el flujo del sustrato gaseoso de modo tal que el consumo específico el CO sea igual a dicho consumo especifico objetivo de CO en un intervalo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 10 mmol/min/gramo de células secas.
18. Un método de fermentación por sustrato gaseoso, que comprende : agregar un sustrato gaseoso que contiene monóxido de carbono en un medio acuoso, en un biorreactor; dicho método que comprende las etapas de seleccionar el consumo especifico objetivo de CO en un intervalo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 10 mmol/min/gramo de células secas, ajustar el flujo del sustrato gaseoso de modo tal que el consumo especifico del CO sea igual a dicho consumo especifico objetivo de CO; repetir dichas etapas hasta obtener la densidad celular deseada en un intervalo de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 15 g/1; al obtener dicha densidad celular deseada, convertir la operación a modo continuo .
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