本发明专利技术涉及用于在包括接种反应器和至少一个生物反应器的多级过程中产生一种或多种发酵产物的方法。向所述接种反应器进料含有减少量的氢气的含有C1的气态底物。减少所述氢气以增大在被提供到所述接种反应器的所述含有C1的气态底物中的CO的比例。所述接种反应器使所述富CO的含有C1的气态底物发酵，并且产生将进料到至少一个生物反应器的接种物。所述生物反应器接收所述含有C1的气态底物，其可含有或可能不含有减少量的氢气，以产生一种或多种发酵产物。通过将富CO的含有C1的气态底物提供到所述接种反应器，所述接种反应器和所述随后的(一个或多个)生物反应器两者能够具有提高的稳定性和产物选择性。
Methods and systems for the production of metabolites using C1 containing substrates rich in hydrogen
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用富氢气的含有C1的底物生产代谢物的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年9月8日提交的美国临时申请第62/556,099号的益处，所述申请的内容由此以引用的方式并入。
本专利技术涉及用于通过包括接种反应器和至少一个生物反应器的多级气体发酵过程产生一种或多种发酵产物的方法。具体来说，本专利技术涉及将其中富CO的含有C1的气态底物进料到接种反应器中以生产接种物的方法。
技术介绍
二氧化碳(CO2)占由人类活动引起的全球温室气体排放量的约76％，其中剩下的是甲烷(16％)、一氧化二氮(6％)和氟化气体(2％)(美国环境保护局)。减少温室气体排放，特别是CO2排放，对于制止全球变暖的进程以及随之而来的气候和天气变化至关重要。早已认识到，催化方法(如费托法)可用于将含有二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)和/或氢气(H2)的气体，如工业废气或合成气转化成各种燃料和化学品。然而，最近，气体发酵已成为用于对这种气体进行生物固定的替代平台。具体来说，已证明C1固定性微生物将含有CO2、CO和/或H2的气体转化成如乙醇和2，3-丁二醇的产物。这类气体可例如来源于包括以下的工业过程：碳水化合物发酵的气体、水泥制造的气体、纸浆和纸张制造、炼钢，炼油和相关过程、石化生产、焦炭生产，厌氧或好氧消化、合成气体(来源于包括但不限于生物质、液体废料物流、固体废料物流、市政物流、化石资源(包括天然气、煤和油)的源)、天然气开采、石油开采、冶金过程、用于铝、铜和/或铁合金的生产和/或精炼、地质储层和催化过程(来源于包括但不限于蒸汽甲烷重整、蒸汽石脑油重整、石油焦气化、催化剂再生-流体催化剂裂化、催化剂再生-石脑油重整，和干燥甲烷重整的蒸汽源)。特定的工业过程的情况下，气体的组成对于发酵可能不是理想的。当气体的组成不理想时，细胞生长、产物选择性和稳定性可能并非最佳。因此，仍然需要一种专利技术，其优化来自工业过程的气体的组成以在下游发酵过程中促进细胞生长、产物选择性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于生产一种或多种发酵产物的方法，其中将富CO的含有C1的气态底物传递到包含含有一种或多种C1固定性微生物的培养物的液体营养物培养基的接种反应器包括，其中含有富CO的C1的气态底物发酵以产生接种物，将至少一部分接种物传递到生物反应器系统，所述生物反应器系统限定至少一个含有处于液体营养物培养基中的一种或多种C1固定性微生物的培养物的生物反应器，将富H2的含有C1的气态底物传递到生物反应器系统，其中富H2的含有C1的气态底物发酵以产生至少一种发酵产物。在特定实施例中，被传递到接种反应器的富CO的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比小于1∶1的H2。在某些情况下，被传递到接种反应器的富CO的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比小于0.5∶1的H2。优选地，被传递到接种反应器的富CO的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比在0.02∶1到1∶1之间的H2。在某些实施例中，H2∶CO摩尔比在0.05∶1到1∶1，或0.15∶1到1∶1，或0.25∶1到1∶1，或0.35∶1到1∶1，或0.45∶1到1∶1，或0.55∶1到1∶1，或0.65∶1到1∶1，或0.75∶1到1∶1，或0.85∶1到1∶1，或0.95∶1到1∶1之间。在特定实施例中，被传递到生物反应器系统的富H2的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比为至少1.1∶1的H2。优选地，被传递到生物反应器系统的富H2的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比在1.1∶1到6∶1之间的H2。在某些实施例中，H2∶CO摩尔比在1.5∶1到6∶1，或2∶1到6∶1，或2.5∶1到6∶1，或3∶1到6∶1，或3.5∶1到6∶1，或4∶1到6∶1，或4.5∶1到6∶1，或5∶1到6∶1之间。在至少一个实施例中，在接种反应器或生物反应器系统中的一个或两个中的C1固定性微生物为一氧化碳营养型细菌。在其中C1固定性微生物为一氧化碳营养型的实施例中，一氧化碳营养型细菌可选自由以下组成的组；穆尔氏菌属(Moorella)、梭菌属(Clostridium)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、醋杆菌属(Acetobacterium)、真杆菌属(Eubacterium)、丁酸杆菌属(Butyribacterium)、产醋杆菌属(Oxobacter)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)。优选地，一氧化碳营养型细菌为自产乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)。在至少一个实施例中，生物反应器系统包含一个或多个连接到一个或多个二级生物反应器的初级生物反应器。优选地，方法提供将含有C1的气态底物的至少一部分传递到接种反应器，并且将含有C1的气态底物的至少一部分传递到生物反应器，其中在接种反应器中的含有C1的气态底物发酵以产生接种物，其中将接种物的至少一部分传递到至少一个生物反应器，其中在生物反应器中含有C1的气态底物发酵以产生至少一种发酵产物，并且其中被传递到接种反应器的含有C1的气态底物进行至少一个H2去除过程，然后被传递到接种反应器。在特定实施例中，被传递到接种反应器的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比小于1∶1的H2。在某些情况下，被传递到接种反应器的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比小于0.8∶1的H2。在某些情况下，被传递到接种反应器的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比小于0.5∶1的H2。优选地，被传递到接种反应器的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比在0.02∶1到1∶1之间的H2。在某些实施例中，H2∶CO摩尔比在0.05∶1到1∶1，或0.15∶1到1∶1，或0.25∶1到1∶1，或0.35∶1到1∶1，或0.45∶1到1∶1，或0.55∶1到1∶1，或0.65∶1到1∶1，或0.75∶1到1∶1，或0.85∶1到1∶1，或0.95∶1到1∶1之间。在某些实施例中，H2去除过程包含至少一个变压吸附过程。在某些实施例中，H2去除过程包含至少一个膜分离模块。优选地，含有C1的气态底物的至少一部分来源于工业源。在某些情况下，含有C1的气态底物的至少一部分可来源于选自由以下组成的组的至少一个工业源：碳水化合物发酵、气体发酵、水泥制造、纸浆和纸张制造、炼钢，炼油和相关过程、石化生产、焦炭生产，厌氧或好氧消化、合成气体、天然气开采、石油开采、冶金过程、用于铝、铜和/或铁合金的生产和/或精炼、地质储层和催化过程。优选地，方法产生选自由以下组成的组的至少一种发酵产物：乙醇、乙酸酯、丁醇、丁酸酯、2，3-丁二醇、1，3-丁二醇、乳酸酯、丁烯、丁二烯、甲基乙基酮、乙烯、丙酮、异丙醇、脂质、3-羟基丙酸酯、异戊二烯、脂肪酸、2-丁醇、1，2-丙二醇、1-丙醇、单乙二醇、异丁烯和C6-C14醇。在至少一个实施例中，一种或多种发酵产物另外转化成柴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于产生一种或多种发酵产物的方法，所述方法包含；/na.将富CO的含有C1的气态底物提供到接种反应器，所述接种反应器包含含有一种或多种C1固定性微生物的培养物的液体营养物培养基；/nb.使所述富CO的含有C1的气态底物发酵以产生接种物；/nc.将所述接种物的至少一部分传递到生物反应器系统，所述生物反应器系统包含至少一个含有处于液体营养物培养基中的一种或多种C1固定性微生物的培养物的生物反应器；/nd.将富H
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170908 US 62/556,0991.一种用于产生一种或多种发酵产物的方法，所述方法包含；
a.将富CO的含有C1的气态底物提供到接种反应器，所述接种反应器包含含有一种或多种C1固定性微生物的培养物的液体营养物培养基；
b.使所述富CO的含有C1的气态底物发酵以产生接种物；
c.将所述接种物的至少一部分传递到生物反应器系统，所述生物反应器系统包含至少一个含有处于液体营养物培养基中的一种或多种C1固定性微生物的培养物的生物反应器；
d.将富H2的含有C1的气态底物传递到所述生物反应器系统；和
e.使所述富H2的含有C1的气态底物发酵以产生至少一种发酵产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述富CO的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比小于1∶1的H2。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述富CO的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比小于0.5∶1的H2。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述富CO的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比在0.02∶1到1∶1之间的H2。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述富H2的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比为至少1.1∶1的H2。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述富H2的含有C1的气态底物包含H2∶CO摩尔比在1.1∶1到6∶1之间的H2。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述C1固定性微生物为一氧化碳营养型细菌。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一氧化碳营养型细菌选自由以下组成的组：穆尔氏菌属、梭菌属、瘤胃球菌属、醋杆菌属、真杆菌属、丁酸杆菌属、产醋杆菌属、甲烷八叠球菌属和脱硫肠状菌属。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述一氧化碳营养型细菌为自产乙醇梭菌。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物反应器系统包含一个或多个连接到一个或多个二级生物反应器的初级生物反应器。
11.一种用于产生一种或多种发酵产物的方法，所述方法包含：
a.将含有C1的气态底物的至少一部分传递到接种反应器，并且将所述含有C1的气态底物的至少一部分传递到生物反应器；
b.在所述接种反应器中使所述含有C1的气态底物发酵以产生接种物；
c.将所述接种物的...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·孔拉多，G·W·沃特斯，M·普格里斯，J·J·科诺利，
申请(专利权)人：朗泽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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