用混合酶溶解城市固体废物制造技术

本发明专利技术涉及一种用酶混合物溶解或水解城市固体废物(MSW)的方法和用于城市固体废物(MSW)的溶解的酶组合物，所述酶组合物包含纤维素分解背景组合物和蛋白酶、脂肪酶和/或β‑葡聚糖酶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用混合酶溶解城市固体废物相关申请的交叉引用本申请要求于2014年8月28日提交的欧洲专利申请14182698.2的优先权。该申请的内容通过引用全部并入本文。序列表的引用该申请包含计算机可读形式的序列表。该计算机可读形式通过引用并入本文。
本专利技术涉及用酶混合物溶解或水解城市固体废物(MSW)的方法，任选地用于沼气和/或生物乙醇的后续生产。
技术介绍
城市固体废物(MSW)通常也被称为垃圾(trash)、垃圾(garbage)、垃圾(refuse)或垃圾(rubbish)。它由通常来自市民的固体废物部分组成，并包括例如来自家庭、学校、办公室、医院、机构等的废物。MSW在世界范围内大量生产；因此仅在欧盟，2012年就产生了244万吨(Eurostat，2014)。MSW生产的挑战很多，并且可以包括收集、分拣、处理和处置。此外，众所周知的环境问题例如填埋场的空气和地下水污染是与MSW有关。随着世界人口不断增加，导致废物产生不断增加，适当的可持续MSW管理是全球性的挑战。尽管是在环境方面令人烦恼的，但MSW也代表可用于能源生产和稀缺资源的循环/回收的大量未开发资源。焚烧是在一些欧洲国家广泛使用的技术，例如丹麦、瑞典和德国。能量的产生是高效的，但材料的回收是有限的。此外，MSW的焚烧导致大量炉渣(灰分)产生，其对于某些类型的废物部分而言可能产生环境负面影响(Idris和Saed2002,JournalofHazardousMaterialsB93201-208)。从填埋场处的有机物质的厌氧消化产生的气体的捕获是从MSW产生能量的另一种方法，但这种技术在材料循环方面的效率也很低。同时进行能源生产和材料回收的集成工艺是吸引人的解决方案，其近来已经引起了很多关注。在这样的废物提炼厂中，MSW的有机部分代表了潜在地可用于例如沼气形式的生物能源生产的资源(Hartmann和Ahring,2006,WaterScience&TechnologyVol53No8p.7-22)。然而，由于MSW的非常不均匀的性质，MSW分拣成用于生物能源生产的有机部分和用于材料回收的塑料/金属部分并不容易。如Jensen等(2012)(WO2013/185777)所述，MSW的预分拣通常是昂贵的、效率低下的或不切实际的，而来源分拣需要大型基础设施和运营开支，以及从其收集废物的社区的积极参与。最近对MSW的酶处理进行了描述并且似乎是MSW管理中非常有趣和创新的方法(Jensen等2010，WasteManagement30，p.2497-2503；Jensen等2011，BiochemBiotechnol165,p.1799-1811；ToniniandAstrup2012,WasteManagement32,p.165-176)。该技术是基于用水解酶液化/溶解有机可降解部分的步骤，并随后将MSW分离成生物液体和固体。生物液体可以用于沼气生产，而固体可以进一步分拣并用于回收或根据材料的组成进行燃烧。该技术已经在甚至高干物质浓度(35％)下证明非常稳健，并且已经在试验/示范设施中示范，处理至多1吨MSW/小时。Tonini和Astrup(2012)使用生命周期评估，评估了使用这种酶液化技术的四种不同废物提炼情况的环境可持续性。她们的评估是基于在丹麦哥本哈根的丹麦焚烧炉设立的中试设施。将不同的情况与焚化进行比较。作者得出结论"从能源和环境角度两者来看，废物的酶提炼以及利用产物回收能源可以代表对焚化的有价值替代方式。如果用于开发固体和液体部分的下游能源选择是用于沼气生产的共燃和厌氧消化，情况就是如此。作者还得出结论，废物提炼的成本节约与金属和能源的较高回收率有关。此外，“环境以及废物提炼本身的能源性能的改善主要与能源和酶消耗的优化相关。”已经清楚地说明了使用纤维素酶(例如NovozymesA/S1.5L，NovozymesA/SCtec2和NovozymesA/SCtec3)液化MSW，并随后将未分拣的废物分离成用于生物气体生产的生物液体和适合回收的无机有价值产品(WO2013/185777A1，其内容通过引用并入本文)。然而，MSW是含有除纤维素之外的其他有机组分(例如蛋白质和脂质)的复杂底物，可以通过补充具有其他酶活性的纤维素酶进一步改善液化过程似乎是合理的。直至现在，这个理论还未被证明。Jensen等2012进行了尝试，其测试了蛋白酶(NovozymesA/SAlcalase2.5L)和α-淀粉酶(NovozymesA/SSCDC)作为单一酶和与纤维素酶(NovozymesA/S1.5L)组合。“在降低粘度和粒度分布两方面，纤维素分解酶都是可降解部分的液化的关键催化剂。”未发现α-淀粉酶和蛋白酶的作用和α-淀粉酶与蛋白酶之间的相互作用以及与纤维素酶的相互作用。尽管如此，提供具有与先前测试的纤维素酶(1.5L、Ctec2和Ctec3)相比更高的MSW液化效率的酶混合物将是有益的。这样的专利技术可以为MSW管理实践的全球变化作出贡献，并将环境问题转化为有利可图且环境有益的解决方案。
技术实现思路
本专利技术涉及用于溶解城市固体废物(MSW)的酶组合物，所述酶组合物包含纤维素分解背景组合物(CBC)，和选自(i)蛋白酶；(ii)脂肪酶和(iii)β-葡聚糖酶的一种或多种酶。在一个实施方式中，组合物还包含选自(iv)果胶酸裂解酶；(v)甘露聚糖酶和(vi)淀粉酶的一种或多种酶。在本专利技术的一个实施方式中，纤维素分解背景组合物(CBC)包含选自以下的一种或多种酶：(a)纤维二糖水解酶I或其变体；(b)纤维二糖水解酶II或其变体；(c)β-葡萄糖苷酶或其变体；和(d)具有纤维素分解增强活性的多肽；或其同系物。在本专利技术的另一个实施方式中，纤维素分解背景组合物包含选自以下的一种或多种酶：(a)烟曲霉(Aspergillusfumigatus)纤维二糖水解酶I或其变体；(b)烟曲霉纤维二糖水解酶II或其变体；(c)烟曲霉β-葡萄糖苷酶或其变体；和(d)具有纤维素分解增强活性的青霉(Penicilliumsp.)GH61多肽；或其同系物。在本专利技术的相关实施方式中，(i)蛋白酶是源自芽孢杆菌属，例如解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)，例如由SEQIDNO:1编码的蛋白酶，或具有与SEQIDNO:1至少60％，例如至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％、或100％序列同一性的蛋白酶。在本专利技术的相关实施方式中，(ii)脂肪酶是源自嗜热真菌属，例如疏棉状嗜热丝孢菌(疏棉状嗜热丝孢菌)，例如由SEQIDNO:2编码的脂肪酶(或具有与SEQIDNO:2至少60％，例如至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％、或100％序列同一性的脂肪酶)，或其中(ii)脂肪酶是源自腐质霉属，例如特异腐质霉(Humicolainsolens)(或具有与特异腐质霉脂肪酶至少60％，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于溶解废物的方法，其包括：(a)使废物与酶组合物接触，所述酶组合物包含纤维素分解背景组合物和选自(i)蛋白酶；(ii)脂肪酶和(iii)β‑葡聚糖酶的一种或多种酶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于溶解废物的方法，其包括：(a)使废物与酶组合物接触，所述酶组合物包含纤维素分解背景组合物和选自(i)蛋白酶；(ii)脂肪酶和(iii)β-葡聚糖酶的一种或多种酶。2.权利要求1所述的方法，其中所述废物是城市固体废物(MSW)。3.一种用于生产发酵产物的方法，其包括：(a)用酶组合物处理城市固体废物(MSW)，所述酶组合物包含纤维素分解背景组合物和选自(i)蛋白酶；(ii)脂肪酶和(iii)β-葡聚糖酶的一种或多种酶；(b)用一种或多种发酵微生物发酵溶解的和/或水解的MSW以生产发酵产物；和(c)从发酵中回收所述发酵产物。4.权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述废物被预处理。5.权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述组合物包含选自以下的两种或更多种酶：(i)蛋白酶；(ii)脂肪酶和(iii)β-葡聚糖酶(例如蛋白酶和脂肪酶；蛋白酶和β-葡聚糖酶；或脂肪酶和β-葡聚糖酶)。6.权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述酶组合物包含(i)蛋白酶；(ii)脂肪酶和(iii)β-葡聚糖酶。7.权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述酶组合物还包含选自以下的一种或多种酶：(iv)果胶酸裂解酶；(v)甘露聚糖酶；和(vi)淀粉酶。8.权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述纤维素分解背景组合物包含选自以下的一种或多种酶：(a)纤维二糖水解酶I或其变体；(b)纤维二糖水解酶II或其变体；(c)β-葡萄糖苷酶或其变体；和(d)具有纤维素分解增强活性的多肽；或其同系物。9.权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述纤维素分解背景组合物包含(a)纤维二糖水解酶I或其变体；(b)纤维二糖水解酶II或其变体；(c)β-葡萄糖苷酶或其变体；和(d)具有纤维素分解增强活性的多肽；或其同系物。10.权利要求8或9所述的方法，其中(a)的所述纤维二糖水解酶I是烟曲霉纤维二糖水解酶I或其变体；(b)的所述纤维二糖水解酶II是烟曲霉纤维二糖水解酶II或其变体；(c)的所述β-葡萄糖苷酶是烟曲霉β-葡萄糖苷酶或其变体；和(d)的所述具有纤维素分解增强活性的多肽是具有纤维素分解增强活性的青霉GH61多肽；或其同系物。11.权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述酶组合物的所述蛋白酶(i)源自芽孢杆菌属，例如解淀粉芽孢杆菌，例如由SEQIDNO:1编码的蛋白酶(例如具有与SEQIDNO:1至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％、或100％序列同一性的蛋白酶)。12.权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述酶组合物的所述脂肪酶(ii)源自嗜热真菌属，例如疏棉状嗜热丝孢菌，例如由SEQIDNO:2编码的脂肪酶(例如具有与SEQIDNO:2至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％、或100％序列同一性的脂肪酶)，或其中所述脂肪酶(ii)源自腐质霉属，例如特异腐质霉(例如具有与特异腐质霉脂肪酶至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％、至少99％、或100％序列同一性的脂肪酶)。13.权利要求1-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·R·索伦森，L·罗斯加尔德，H·B·尼尔森，L·巴克加尔德，J·瓦尔齐恩科齐克，
申请(专利权)人：雷内科学有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK