醇產(chǎn)生方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)廣義上涉及提高對氣態(tài)底物進行微生物發(fā)酵以產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物的方法。本發(fā)明專利技術(shù)涉及將氣流的一種或多種組分捕獲到液體中。本發(fā)明專利技術(shù)涉及通過使液體與氣流接觸將所述液體除氧。本發(fā)明專利技術(shù)涉及通過使用離開生物反應(yīng)器的氣流將進入生物反應(yīng)器的液流除氧來增加發(fā)酵效率的方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)廣義上涉及通過對底物進行厭氧微生物發(fā)酵來產(chǎn)生產(chǎn)物的方法。具體地，本專利技術(shù)涉及通過使用離開生物反應(yīng)器的氣體流將進入生物反應(yīng)器的液流除氧來增加發(fā)酵效率的方法。
技術(shù)介紹
乙醇正迅速地成為全球各地的主要富含氫的液體運輸燃料。2005年全球范圍內(nèi)的乙醇消耗量估計為122億加侖。由于歐洲、日本、美國和幾個發(fā)展中國家對乙醇興趣增加， 燃料乙醇工業(yè)的全球市場也被預(yù)測會在未來持續(xù)急劇增長。例如，在美國，乙醇用于生產(chǎn)E10，一種乙醇在汽油中的10%的混合物。在ElO摻合物中，乙醇組分作為氧合劑起作用，提供燃燒的效率并且降低空氣污染的產(chǎn)生。在巴西，乙醇作為混合在汽油中的氧合劑以及自身即可作為純?nèi)剂蠞M足了約30%的運輸燃料需求。同樣，在歐洲，關(guān)于溫室氣體(GHG)排放后果的環(huán)境問題已經(jīng)成為歐盟(EU)為成員國設(shè)置消費可持續(xù)運輸燃料(例如生物質(zhì)衍生的乙醇)的強制目標的動力。燃料乙醇的絕大部分是通過傳統(tǒng)的基于酵母的發(fā)酵方法生產(chǎn)的，所述方法使用源自作物的碳水化合物(例如從甘蔗提取的蔗糖或從谷類作物提取的淀粉)作為主要的碳源。然而，這些碳水化合物原料的成本受到它們作為人類食物或動物食物的價值的影響，并且栽培用于乙醇生產(chǎn)的淀粉或產(chǎn)蔗糖作物并不是在所有的地理區(qū)域中都是經(jīng)濟上可持續(xù)的。因此，需要開發(fā)將更低成本的和/或更充足的碳源轉(zhuǎn)化為燃料乙醇的技術(shù)。CO是有機材料(例如煤或者油和油衍生產(chǎn)品)的不完全燃燒的主要的、無成本的、富含能量的副產(chǎn)物。例如，有報道稱澳大利亞的鋼鐵工業(yè)每年產(chǎn)生并向大氣中排放超過500，000 噸 CO。可使用催化方法將主要包含CO和/或CO和氫氣(H2)的氣體轉(zhuǎn)化為多種燃料和化學(xué)制品。還可以使用微生物將這些氣體轉(zhuǎn)化為燃料和化學(xué)制品。這些生物學(xué)方法盡管通常比化學(xué)反應(yīng)慢，但是比起催化方法來有一些優(yōu)勢，包括更高的特異性、更高的產(chǎn)率、更低的能量消耗和對中毒的更高抗性。微生物將CO作為唯一碳源而生長的能力于1903年被首次發(fā)現(xiàn)。后來確定這是使用自養(yǎng)生長的乙酰輔酶A (乙酰CoA)生物化學(xué)途徑(也被稱作Woods-Ljungdahl途徑和一氧化碳脫氫酶/乙酰CoA合酶(C0DH/ACS)途徑)的生物的特性。已證明包括一氧化碳營養(yǎng)生物、光合生物、產(chǎn)甲烷生物和產(chǎn)乙酸生物的大量厭氧生物可將CO代謝為多種終產(chǎn)物，SPC02、H2、甲烷、正丁醇、乙酸和乙醇。當使用CO作為唯一碳源時，所有這樣的生物均產(chǎn)生至少兩種這些終產(chǎn)物。已證明厭氧細菌(例如來自梭菌屬(Clostridium)的那些厭氧細菌)可通過乙酰CoA生物化學(xué)途徑從CO、COjPH2產(chǎn)生乙醇。例如，WO 00/68407、EP 117309、美國專利 5，173，429,5, 593，886 和 6，368，819、WO 98/00558 和 WO 02/08438 中描述了從氣體產(chǎn)生乙醇的多個揚氏梭菌(Clostridium ljunedahlii)菌株。還已知自產(chǎn)乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum sp)這個細菌從氣體產(chǎn)生乙醇(Abrini et al·，Archivesof Microbiology 161,pp 345-351 (1994))。但是，由微生物通過氣體發(fā)酵進行的乙醇產(chǎn)生總是伴隨著乙酸鹽和/或乙酸的共產(chǎn)生。因為一些可用的碳被轉(zhuǎn)化為乙酸鹽/乙酸而不是乙醇，使用這樣的發(fā)酵方法產(chǎn)生乙醇的效率可能低于所希望的。并且除非所述乙酸鹽/乙酸副產(chǎn)品可被用于某些其他目的，否則還將面臨廢棄物處理的問題。乙酸鹽/乙酸可被微生物轉(zhuǎn)化為甲烷，因此可能會增加GHG排放。 已知與微生物利用一氧化碳作為其唯一碳源和能量的能力有關(guān)的幾種酶的活性需要金屬輔因子。其活性需要金屬輔因子結(jié)合的關(guān)鍵酶的實例包括一氧化碳脫氫酶(CODH)和乙酰-CoA合酶(ACS)。W02007/117157、W02008/11 5080、W02009/022925、W02009/058028、W02009/064200, W02009/064201和W02009/113878-其公開的內(nèi)容以引用的方式納入本文——描述了通過對含一氧化碳氣體進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生醇尤其是乙醇的方法。作為W02007/117157中所述發(fā)酵方法的副產(chǎn)物而產(chǎn)生的乙酸被轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳氣體，它們各自或者兩者一起可以用于所述厭氧發(fā)酵方法。W02009/022925公開了 pH和ORP在通過發(fā)酵將含CO的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(例如酸和醇)的過程中的作用。W02009/058028中描述了使用工業(yè)廢氣通過發(fā)酵產(chǎn)生產(chǎn)物例如醇。W02009/064201中公開了 CO的載體以及CO在發(fā)酵中的用途。W02009/113878中公開了在含CO的底物的發(fā)酵過程中酸轉(zhuǎn)化為醇。含CO的底物的厭氧發(fā)酵一般在嚴格厭氧條件下進行。進入生物反應(yīng)器的培養(yǎng)基必須在傳遞到生物反應(yīng)器之前基本上除氧以基本上去除全部的溶解氧。培養(yǎng)基的脫氧是需要能量和額外資源(例如無氧氣流或真空)的常見單元操作。此外，離開所述生物反應(yīng)器的氣流一般攜帶有從水性發(fā)酵液汽提的組分。除非可以從離開所述生物反應(yīng)器的流中回收揮發(fā)性組分例如包括醇的產(chǎn)物，否則它們會在廢流中損失。本專利技術(shù)的目標是提供一種至少在某種程度上克服上述缺點的方法，或者至少為公眾提供一個可用的選擇。
技術(shù)實現(xiàn)思路
根據(jù)第一大方面，本專利技術(shù)提供了除氧裝置，其包括被配置用于氣體/液體接觸的容器，所述容器包括(i)被配置用于接收液體的第一入口 ；(ii)被配置用于將所述液體的至少一部分傳遞到生物反應(yīng)器的第一出口 ；(iii)被配置用于接收來自生物反應(yīng)器的氣流的第二入口 ；和(iv)被配置用于所述氣流的至少一部分離開所述容器的第二出口。在具體實施方案中，所述除氧裝置被配置，使得在使用中所述液體和氣體逆流地(counter-currently)流過所述容器。在具體實施方案中，所述容器包括被配置以增加氣體/液體接觸表面積的填充材料。在具體實施方案中，所述容器以不規(guī)則填充或規(guī)整填充的方式填充。根據(jù)本專利技術(shù)的第二大方面，提供了一種在將液體營養(yǎng)培養(yǎng)基傳遞到生物反應(yīng)器用于進行厭氧發(fā)酵之前對所述液體營養(yǎng)培養(yǎng)基除氧的方法，所述方法包括使所述液體營養(yǎng)培養(yǎng)基與離開所述生物反應(yīng)器的氣流接觸。在具體實施方案中，所述液體營養(yǎng)培養(yǎng)基和所述氣流在被配置用于有效氣體/液體接觸的除氧裝置中接觸。在具體實施方案中，所述方法包括在所述生物反應(yīng)器中發(fā)酵底物以產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物。在具體實施方案中，所述底物為氣態(tài)的。在具體實施方案中，所述底物包括CO。在具體實施方案中，所述離開生物反應(yīng)器的氣流的一種或多種組分在所述氣流與液體營養(yǎng)培養(yǎng)基接觸時被捕獲到所述液體營養(yǎng)培養(yǎng)基中。在本專利技術(shù)的第三大方面，提供了一種提高厭氧發(fā)酵效率的方法，所述方法包括 (i)在生物反應(yīng)器中發(fā)酵一種或多種底物以產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物；(ii)通過將離開所述生物反應(yīng)器的氣流與水性液體接觸，捕獲所述氣流的一種或多種組分；(iii)將所述包括一種或多種組分的水性液體傳遞到所述生物反應(yīng)器。在具體實施方案中，所述氣流在除氧裝置中與水性液體接觸。在具體實施方案中，所述水性液體為供給所述生物反應(yīng)器以維持發(fā)酵的液體營養(yǎng)培養(yǎng)基。在具體實施方案中，將所述氣流與所述水性液體接觸可基本上對所述水性液體除氧。在具體實施方案中，所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·A·庫姆斯，
申請(專利權(quán))人：新西蘭郎澤科技公司，
類型：
國別省市：