專利名稱：醇的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)物(特別是醇)的方法。具體而言，本發(fā)明涉及用于改進在一氧化碳營養(yǎng)發(fā)酵中的碳捕獲效率的方法。
背景技術(shù)：
乙醇迅速在世界范圍內(nèi)成為一種主要的富含氫的液體運輸燃料。2005年全世界的乙醇消費估計為122億加侖。燃料乙醇工業(yè)的全球市場也已被預(yù)測在未來持續(xù)快速增長，這是由于歐洲、日本、美國和數(shù)個發(fā)展中國家對乙醇的興趣增加。例如，在美國，乙醇用于生產(chǎn)E10，10%乙醇在汽油中的混合物。在ElO摻混物中，乙醇組分作為氧化劑起作用，改進燃燒效率并降低空氣污染物的產(chǎn)生。在巴西，乙醇滿足約30%的運輸燃料需求，既作為摻混在汽油中的氧化劑，又本身作為純凈燃料。同樣，在歐洲，圍繞溫室氣體(GHG)排放后果的環(huán)境問題已促使歐盟(EU)規(guī)定其成員國對可持續(xù)運輸燃料(例如，由生物質(zhì)獲得的乙醇)的消費有強制性目標。極大多數(shù)燃料乙醇是經(jīng)過傳統(tǒng)酵母基發(fā)酵方法生產(chǎn)的，該方法使用來自于作物的碳水化合物，如從甘蔗提取的蔗糖或從谷類作物提取的淀粉，作為主要碳源。但是，這些碳水化合物原料的成本受到它們有作為人的食物或動物飼料的價值的影響，并且用于乙醇生產(chǎn)的產(chǎn)生淀粉或蔗糖的作物的種植不是在所有地理條件下都是在經(jīng)濟上可持續(xù)的。因此，人們對開發(fā)將更低成本和/或更豐富的碳源轉(zhuǎn)化為燃料乙醇的技術(shù)有興趣。CO是有機材料(如煤、石油或石油衍生產(chǎn)物)燃燒不完全的主要的、無成本、富含能量的副產(chǎn)物。例如，據(jù)報道，澳大利亞的鋼鐵工業(yè)每年產(chǎn)生并釋放入大氣超過500，000噸的CO。催化方法可用于將主要由CO和/或CO和氫氣(H2)組成的氣體轉(zhuǎn)化為多種燃料和化學制品。微生物還可用于將這些氣體轉(zhuǎn)化為燃料和化學制品。這些生物學方法雖然通常比化學反應(yīng)慢，但與催化方法相比具有數(shù)個優(yōu)點，包括更高的特異性、更高的收率、更低的能量成本和更大的中毒抗性。微生物依靠以CO作為唯一碳源生長的能力首先發(fā)現(xiàn)于1903年。這隨后被確定是使用自養(yǎng)生長的乙酰輔酶A (乙酰CoA)生物化學途徑(也稱為Woods-Ljungdahl途徑和一氧化碳脫氫酶/乙酰CoA合酶(C0DH/ACS)途徑)的生物的性質(zhì)。大量厭氧生物(包括一氧化碳營養(yǎng)生物、光合成生物、產(chǎn)甲烷生物和產(chǎn)丙酮生物)已顯示出可將CO代謝為多種終產(chǎn)物，即C02、H2、甲烷、正丁醇、乙酸鹽和乙醇。當使用CO作為唯一碳源時，所有所述生物均產(chǎn)生至少兩種的這些終產(chǎn)物。厭氧菌，如來自梭菌屬的厭氧菌，已被證實可從CO、CO2和H2經(jīng)乙?；鵆oA生物化學途徑產(chǎn)生乙醇。例如，可從氣體產(chǎn)生乙醇的楊氏梭菌(Clostridium Ijungdahlii)的多個菌株描述于 WO 00/68407、EP117309、美國專利 5，173，429,5, 593，886 和 6，368，819、WO98/00558 和 W002/08438。還已知產(chǎn)醇梭菌屬(Clostridium autoethanogenum sp.)細菌可從氣體產(chǎn)生乙醇(Abrini et al·，Archives of Microbiology 161, pp 345-351(1994))。、
但是，由微生物通過發(fā)酵氣體的乙醇生產(chǎn)經(jīng)常與共產(chǎn)生乙酸鹽和/或乙酸有關(guān)。由于一些可用的碳被轉(zhuǎn)化為乙酸鹽/乙酸而非乙醇，使用所述發(fā)酵方法生產(chǎn)乙醇的效率可低于理想的。同樣，除非乙酸鹽/乙酸副產(chǎn)物可用于一些其他目的，否則會造成廢物處理問題。乙酸鹽/乙酸通過微生物轉(zhuǎn)化為甲烷，因此具有有利于GHG排放的潛力。現(xiàn)已知，與微生物使用一氧化碳作為其唯一碳源和能量來源的能力有關(guān)的數(shù)種已知酶的活性需要金屬輔因子。其活性需要結(jié)合金屬輔因子的關(guān)鍵酶的實例包括一氧化碳脫氫酶(CODH)和乙?；?CoA合酶(ACS)。W02007/117157, W02008/11 5080 , W02009/022925、W02009/058028 ,W02009/064200, W02009/064201和W02009/113878，其公開內(nèi)容通過引證的方式納入本文，
描述了通過厭氧發(fā)酵含一氧化碳的氣體的厭氧發(fā)酵而生產(chǎn)醇(特別是乙醇)的方法。作為描述于W02007/117157中的發(fā)酵方法的副產(chǎn)物所產(chǎn)生的乙酸鹽被轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳氣體，二者之一或二者均可用于厭氧發(fā)酵方法中。W02009/022925公開了 pH和ORP在通過發(fā) 酵轉(zhuǎn)化含CO的底物為產(chǎn)物(如酸和醇)中的作用。W02009/058028描述了使用工業(yè)廢氣通過發(fā)酵體通過發(fā)酵用于產(chǎn)生產(chǎn)物(例如醇)。W02009/064201公開了 CO的載體和在發(fā)酵中使用CO。W02009/113878公開了在發(fā)酵含CO的底物過程中一種或多種酸轉(zhuǎn)化成一種或多種醇。發(fā)酵含CO和/或CO2的底物需要能量(通常稱為“還原當量”)以使碳固定在微生物細胞團塊和/或產(chǎn)物(如乙醇)中。用于碳在細胞團塊和產(chǎn)物中固定所需的還原當量通常通過氧化CO和/或H2產(chǎn)生。在缺乏H2時，所有還原當量均來自CO氧化成C02。當氫氣可利用時，至少一部分H2可用于產(chǎn)生還原當量，并且較少的CO需被氧化為C02。在極端的情況中，當豐富的H2可利用時，在CO和/或CO2中的所有碳均可固定在細胞團塊和產(chǎn)物(如醇)中，并且還原當量均可來自H2。當CO2產(chǎn)生時，代表碳捕獲無效，因為其被從發(fā)酵體系排出而非被固定。本發(fā)明的目的是提供一種至少部分克服以上缺點的方法，或至少向公眾提供有用的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一大方面提供了一種在經(jīng)Wood-Ljungdahl途徑的一氧化碳營養(yǎng)發(fā)酵中提高碳捕獲效率的方法，所述方法包括將電位施加于整個發(fā)酵中。在具體實施方案中，經(jīng)將CO和/或CO2固定在細胞團塊和/或產(chǎn)物中而將碳捕獲。在具體實施方案中，通過發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)物是酸和/或醇。本發(fā)明的第二大方面提供了一種在發(fā)酵含CO的底物中增加微生物的微生物生長的方法，所述方法包括將電位施加于整個發(fā)酵中。在具體實施方案中，微生物生長速率增加了至少5%。在具體實施方案中，微生物生長速率增加了至少10%。在具體實施方案中，微生物生長速率增加了至少15%。在具體實施方案中,微生物生長速率增加了至少20%。在第一和第二方面的具體實施方案中，通過電解將電位施加于整個發(fā)酵。在具體實施方案中，電解包括以兩個電極間最高達20V的電壓通直流電。在具體實施方案中，施加至少2V、或至少4V、或至少6V、或至少8V、或至少10V、或至少15V、或至少20V的電位。在本發(fā)明的具體實施方案中，可控制電位使得通過電解質(zhì)的基本恒定電流維持在約1mA、或約2mA、或約3mA、或約4mA、或約5mA、或約6mA、或約7mA、或約8mA、或約9mA、或約10mA。在第一和第二方面的具體實施方案中，所述方法包括將一種或多種電子穿梭介質(zhì)加入發(fā)酵液中?；蛘?，發(fā)酵可在不存在一種或多種電子穿梭介質(zhì)下進行。本發(fā)明的另一方面提供了一種發(fā)酵含CO和/或4的底物的方法，其中至少一部分的CO和/或H2用于生產(chǎn)一個或多個還原當量。本發(fā)明該方面的方法包括向所述發(fā)酵提供一個或多個電子使得用于生產(chǎn)所述一個或多個還原當量的CO和/或H2的量可以減少或降低。本發(fā)明的實施方案特別可應(yīng)用于通過發(fā)酵含CO的氣態(tài)底物生產(chǎn)酸和醇(特別是乙醇)中。所述底物可包含作為工業(yè)過程的副產(chǎn)物所獲得的氣體。在某些實施方案中，所述工業(yè)過程選自鐵金屬產(chǎn)品制造、非鐵產(chǎn)品制造、石油精煉過程、生物質(zhì)氣化、煤氣化、電力生產(chǎn)、碳黑生產(chǎn)、氨生產(chǎn)、甲醇生產(chǎn)和焦炭制造。在本發(fā)明的一個實施方案中，所述氣態(tài)底物是合成氣。在一個實施方案中，所述氣態(tài)底物包含由鋼鐵廠獲得的氣體。在第一和第二方面的具體實施方案中，所述含CO的底物通常包含主要比例的CO，如至少約20體積％至約100體積％C0，40體積％至95體積％C0，40體積％至60體積％C0，以及45體積％至55體積％C0。在具體實施方案中，所述底物包含約25體積％、或約30體積％、或約35體積％、或約40體積％、或約45體積％、或約50體積％C0、或約55體積％C0、或約60體積％C0。具有較低濃度CO (如6%)的底物也可以是適當?shù)模貏e是當H2和CO2也存在時。在多個實施方案中，發(fā)酵使用一種或多種一氧化碳營養(yǎng)細菌的菌株培養(yǎng)物進行。在多個實施方案中，一氧化碳營養(yǎng)細菌選自梭菌屬、穆爾氏菌屬(Moorella)、產(chǎn)醋桿菌屬(Oxobacter)、消化鏈球菌屬(Peptostreptococcus)、醋酸桿菌屬(Acetobacterium)、真桿菌屬(Eubacterium)或丁酸桿菌屬(Butyribacterium)。在一個實施方案中，所述一氧化碳營養(yǎng)細菌是產(chǎn)醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)。本發(fā)明的另一實施方案提供了一種電化學生物反應(yīng)器，其包含用于將含CO和/或CO2的底物和任選的H2引入發(fā)酵液的器件以及將電位施加于整個發(fā)酵液的器件。在具體實施方案中，施加電位的器件是可控制的，使得可維持所需電流通過所述發(fā)酵液。在具體實施方案中，所述電化學生物反應(yīng)器被配置成使得所述發(fā)酵液可維持在半電池中。在具體實施方案中，所述半電池不含有氧。本發(fā)明還可單獨地或綜合地包括在本申請說明中提及或指出的部分、要素或特征，其以兩個或更多個所述部分、要素或特征的任意結(jié)合或所有結(jié)合，并且當本文提及在本發(fā)明涉及領(lǐng)域中有已知等價物的具體整體時，所述已知等價物被認為是納入本文的，正如其被單獨提出一樣。


圖I是將CO和/或CO2經(jīng)Wood-Ljungdahl途徑轉(zhuǎn)化為細胞物質(zhì)和產(chǎn)物的示意圖；圖2是具有用于依照本發(fā)明的一個實施方案施加電位的器件的生物反應(yīng)器的平面圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種在經(jīng)Wood-Ljungdahl途徑的發(fā)酵中提高碳捕獲效率的方法，所述方法包括將電位施加于整個發(fā)酵。在具體實施方案中，經(jīng)將CO和/或CO2固定在細胞團塊和/或產(chǎn)物中將碳捕獲。在具體實施方案中，一氧化碳營養(yǎng)微生物用于發(fā)酵中。在具體實施方案中，通過發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)物是酸和/或醇。例如，通過產(chǎn)醇梭菌發(fā)酵含碳的底物生產(chǎn)包括乙酸鹽和乙醇的產(chǎn)物。通常，含CO和/或CO2的底物經(jīng)圖I中簡化示出的Wood-Ljungdahl途徑轉(zhuǎn)化為細胞物質(zhì)和產(chǎn)物。為本發(fā)明的目的，還原當量可定義為生物還原能如NADH或類似物。還原當量用于細胞過程(如發(fā)酵)以將碳固定在產(chǎn)物和細胞團塊中，并且用作產(chǎn)生和還原發(fā)酵中所形成的代謝產(chǎn)物的還原力。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，發(fā)酵是使得細胞從氧化有機化合物獲得能量的過程。 在缺氧條件下，發(fā)酵使得在缺乏氧氣下進行呼吸。存在大量公知的厭氧發(fā)酵過程，包括乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵和糖酵解。經(jīng)Wood-Ljungdahl途徑發(fā)酵含CO和/或CO2的底物需要能量以將碳固定在細胞團塊和/或產(chǎn)物中。還原當量提供這些反應(yīng)所需的能量。發(fā)酵含CO的底物可產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物，包括但不限于一種或多種醇和/或一種或多種酸。通過所述發(fā)酵形成的代謝產(chǎn)物的實例包括但不限于酸，如乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽、乳酸鹽、丙烯酸鹽；和其他產(chǎn)物，如乙醇、丙酮、丙醇、丁醇和2，3- 丁二醇。還原當量通過(i)氫化酶或(ii)水氣變換反應(yīng)(Water Gas Shift Reaction)來自H2或CO :(i) NAD++H2 — NADH+H+(ii) CCHH2O — C02+H2以下(非限制性)實例證明了在CO轉(zhuǎn)化成乙醇(CH3CH2OH)中需要還原當量(RE)。
2RE V2RE2CO-k"― CH3CO2H^-^CH3CH2OH如在以上反應(yīng)式中可看出的，CO轉(zhuǎn)化成乙醇需要兩個碳分子，由所示2C0提供。碳固定和CO還原成CH3CO2H需要兩個還原當量。CH3CO2H還原成CH3CH2OH需要另外兩個還原當量。需要這些還原當量滿足以下化學計量6C0+3H20 — CH3CH20H+4C02在該情況中，所述還原當量通過水氣變換反應(yīng)從CO獲得。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，固定CO和/或CO2所需的至少一部分還原當量通過電的方式提供。不希望囿于理論，認為將電位施加于整個發(fā)酵可導(dǎo)致還原力或還原當量再生，使得其可用于固定碳所需的細胞還原反應(yīng)。在具體實施方案中，向一種或多種微生物提供電子以降低將碳固定在細胞團塊和/或產(chǎn)物中所需的CO和/或H2的量。相應(yīng)地，隨著將碳固定在細胞團塊和/或產(chǎn)物中所需的CO的量減少，作為反應(yīng)副產(chǎn)物所產(chǎn)生的CO2的量也減少。在具體實施方案中，電子通過電解提供。在已知的電化學碳水化合物發(fā)酵中，電子通常使用電子穿梭介質(zhì)制備，所述電子穿梭介質(zhì)有例如甲基紫精、芐基紫精或中性紅。所述發(fā)酵的實例詳述于Zeikus etal. , Applied Microbiology and Biotechnology, 2002，58:476-481 和本文參考文獻中，其全部通過引證的方式納入本文。在本發(fā)明的具體實施方案中，電子以不需要電子穿梭介質(zhì)提供。不希望囿于理論，認為在本文實施例部分所述的一種或多種培養(yǎng)基組分可作為電子穿梭物質(zhì)。還驚奇地意識到當電位施加于整個發(fā)酵時，微生物的代謝可以有變化。在本發(fā)明的具體實施方案中，施加電位可導(dǎo)致微生物生長增加。在具體實施方案中，微生物生長速率增加至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%。如此，本發(fā)明提供了一種增加微生物生長速率的方法。應(yīng)注意，可能有碳固定代謝變換導(dǎo)致的代謝物產(chǎn)生的稍微減少。另外，應(yīng)認識到在發(fā)酵過程中，可存在微生物生長優(yōu)先的階段，例如在起始階段。在該階段中，電位可施加于整個發(fā)酵以使得生長速率增加。在產(chǎn)物形成優(yōu)先的發(fā)酵階段中，電位可被降低或除去。在另一方面，本發(fā)明提供了一種電化學生物反應(yīng)器，其包含向一種或多種微生物提供含CO和/或CO2的底物的器件以及向一種或多種微生物提供電子的器件。一氧化碳營 養(yǎng)微生物經(jīng)常是厭氧的，發(fā)酵含CO和/或CO2的底物通常以氣態(tài)形式提供。發(fā)酵含CO和/或CO2的底物可在含發(fā)酵液的生物反應(yīng)器中進行，所述發(fā)酵液包含一種或多種微生物和細胞生長和代謝所需的必需營養(yǎng)素。根據(jù)本發(fā)明，電子可通過將電位施加于整個發(fā)酵液而提供給微生物。發(fā)酵液通常是含微生物、金屬和非金屬營養(yǎng)素的水性營養(yǎng)素培養(yǎng)基。所述液體營養(yǎng)素培養(yǎng)基是合適的電解質(zhì)，其中電子可以經(jīng)一個或多個電極提供。在具體實施方案中，發(fā)酵必須維持厭氧，因此不可使用水的簡單電解，因為電解產(chǎn)生的氧可有損于微生物細胞發(fā)揮功能。但是，電子可經(jīng)半電池提供至發(fā)酵液，其中所述陰極可置于生物反應(yīng)器中并且陽極可置于生物反應(yīng)器外，在陽極處產(chǎn)生氧不會有損于發(fā)酵。在所述半電池中，電路可通過提供鹽橋和/或可透膜以支持離子流而維持。還應(yīng)認識到，本發(fā)明的方法也可增加發(fā)酵含CO和/或CO2以及任選的H2的底物的總能量效率。這些底物通常以氣態(tài)形式提供，存在與將所述化合物轉(zhuǎn)移至溶液用于轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物有關(guān)的顯著能量消耗。然而，將相同量的還原當量(以電子形式)轉(zhuǎn)移至溶液所需的能量小得多。定義除非另外定義，在整個本說明書中所用的以下術(shù)語定義如下術(shù)語“含一氧化碳的底物”及類似術(shù)語應(yīng)理解為包括任何這樣的底物，其中一氧化碳可用于一個或多個細菌菌株的生長和/或發(fā)酵。“含一氧化碳的氣態(tài)底物”包括任何包含一氧化碳的氣體。氣態(tài)底物通常包含大比例的CO，優(yōu)選至少約5體積％至約100體積％的CO。在發(fā)酵產(chǎn)物的上下文中，本文所用的術(shù)語“酸”既包括羧酸也包括相關(guān)的羧酸陰離子，如在本文所述的發(fā)酵液中存在的游離乙酸和乙酸鹽的混合物。在發(fā)酵液中分子酸與羧酸鹽的比率取決于體系的pH。術(shù)語“乙酸鹽”既包括單獨的乙酸鹽也包括分子或游離乙酸和乙酸鹽的混合物，如在本文描述的發(fā)酵液中存在的乙酸鹽和游離乙酸的混合物。在發(fā)酵液中分子乙酸與乙酸鹽的比率取決于體系的pH。本文所使用的“電子穿梭介質(zhì)”或“氧化還原介質(zhì)”等旨在指作為可逆的電子供體和/或電子受體發(fā)揮作用的電子穿梭物質(zhì)。介質(zhì)包括紫精染料(如甲基紫精)、蒽醌和其他醌染料、三苯甲烷染料、酞菁染料、次甲基染料、吡咯染料、葉啉染料、喋啶、喋啶酮(pteridone)、黃素、和第VI、VII和VIII副族的金屬復(fù)合物。術(shù)語“生物反應(yīng)器”包括由一個或多個容器和/或塔或管線排列組成的發(fā)酵裝置，其包括連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(CSTR)、固定化細胞反應(yīng)器(ICR)、滴流床反應(yīng)器(TBR)、移動床生物被膜反應(yīng)器(MBBR)、鼓泡塔、氣升式發(fā)酵罐(Gas Lift Fermenter)、膜反應(yīng)器如中空纖維膜生物反應(yīng)器(HFMBR)、靜態(tài)混合器或適用于氣液接觸的其他容器或其他裝置。除非本文另外要求，本文所使用的短語“發(fā)酵”、“發(fā)酵過程”或“發(fā)酵反應(yīng)”等旨在同時包括所述過程的生長期和產(chǎn)物生物合成期。如本文將要進一步描述的，在一些實施方案中，生物反應(yīng)器可包含第一生長反應(yīng)器和第二發(fā)酵反應(yīng)器。如此，向發(fā)酵反應(yīng)中加入金屬或組合物應(yīng)被理解為包括向這些反應(yīng)器之一或二者中加入。雖然以下說明集中于本發(fā)明的具體實施方案，即使用CO作為主要底物生產(chǎn)乙醇和/或乙酸鹽，但是應(yīng)理解，本發(fā)明可適用于生產(chǎn)替代的醇和/或酸以及使用本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的替代底物。例如，可使用含二氧化碳和氫氣的氣態(tài)底物。另外， 本發(fā)明可適用于發(fā)酵以產(chǎn)生丁酸鹽、丙酸鹽、己酸鹽、乙醇、丙醇和丁醇。所述方法也可用于產(chǎn)生氫氣。例如，這些產(chǎn)物可通過使用選自以下屬的微生物進行發(fā)酵而生產(chǎn)穆爾氏菌屬、梭菌屬、瘤胃球菌屬(Ruminococcus)、醋酸桿菌屬、真桿菌屬、丁酸桿菌、產(chǎn)醋桿菌、甲燒八疊球菌屬(Methanosarcina)、甲燒八疊球菌屬(Methanosarcina)和脫硫腸狀菌屬(Desulfotomaculum) ο發(fā)酵本發(fā)明的某些實施方案被調(diào)整為適合使用由一種或多種工業(yè)過程所生產(chǎn)的氣體流。所述過程包括鋼鐵制造過程，特別是產(chǎn)生具有高CO含量或超過預(yù)定水平(即5%)的CO含量的氣體流的過程。根據(jù)所述實施方案，產(chǎn)乙酸細菌(acetogenic bacteria)優(yōu)選被用于在一個或多個生物反應(yīng)器內(nèi)生產(chǎn)酸和/或醇，特別是乙醇或丁醇。本領(lǐng)域技術(shù)人員會知道，考慮本公開的內(nèi)容，本發(fā)明可適用于多種工業(yè)氣體流或廢氣體流，包括具有內(nèi)部內(nèi)燃機的機動車的氣體流。同樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員會知道，考慮本公開的內(nèi)容，本發(fā)明可適用于其他發(fā)酵反應(yīng)，包括使用相同或不同的微生物的那些反應(yīng)。因此旨在本發(fā)明的范圍不限于所描述的具體實施方案和/或應(yīng)用，而是應(yīng)被理解為更廣含義；例如，氣體流的來源不受限制，只要至少其組分可用于供料至發(fā)酵反應(yīng)。本發(fā)明特別適用于提高總碳捕獲和/或從含CO的氣態(tài)底物產(chǎn)生乙醇和其他醇。從氣態(tài)底物產(chǎn)生乙醇和其他醇的方法是已知的。示例性方法包括例如描述于 W02007/117157、W02008/115080、W02009/022925、W02009/064200、美國6，340，581、美國 6，136，577、美國 5，593，886、美國 5，807，722 和美國 5，821，111 中的那些方法，它們各自通過引證的方式納入本文。已知大量厭氧菌能夠進行將CO發(fā)酵成醇(包括正丁醇和乙醇)和乙酸，并且適合用于本發(fā)明的方法中。適合用于本發(fā)明中的所述細菌的實例包括梭菌屬的細菌，如楊氏梭菌的菌株，包括描述于WO 00/68407、EP117309、美國專利5，173,429,5, 593,886和 6，368，819、WO 98/00558 和 TO 02/08438 中的那些，Clostridium carboxydivorans(Liou et al. , International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology33:pp2085-2091)、Clostridium ragsdalei (W02008/028055)和產(chǎn)醇梭菌(Abrini etal, Archives of Microbiology 161 :pp 345-351)。其他合適的細菌包括穆爾氏菌屬的那些，包括 Moorella sp HUC22-1 (Sakai et al, Biotechnology Letters 29:ppl607_1612)以及一氧化碳嗜熱菌(Carboxydothermus)屬的那些(Svetlichny，V. A.，Sokolova, T. G. etal (1991)，Systematic and Applied Microbiology 14:254-260)。其他實例包括熱乙酸穆爾氏菌(Moorella thermoacetica)、熱自養(yǎng)穆爾氏菌(Moorella thermoautotrophica)、產(chǎn)生瘤胃球菌(Ruminococcus productus)、伍氏醋酸桿菌(Acetobacterium woodii)、粘液真桿菌(Eubacterium limosum)、食甲基丁酸桿菌(Butyribacterium me thy lotrophi cum)、普氏產(chǎn)醋桿菌(Oxobacter pfennigii)、巴氏甲焼八疊球菌(Methanosarcina barkeri)、嗷乙酸甲焼八疊球菌(Methanosarcina acetivorans)、庫氏脫硫腸狀菌(Desulftomaculumkuznetsovii) (Simpa et.al.Critical Reviews in Biotechnology,2006 Vol.26.Pp41-65)。另外，應(yīng)理解，其他厭氧型產(chǎn)乙酸細菌可如本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解應(yīng)用于本發(fā)明。還應(yīng)理解，本發(fā)明可應(yīng)用于兩種或更多種細菌的混合培養(yǎng)物。適用于本發(fā)明的一種示例性微生物是產(chǎn)醇梭菌。在一個實施方案中，產(chǎn)醇梭菌是具有在German Resource Centre for Biological Material(DSMZ)中以標識保藏號 19630的保藏的菌株的標識特征的產(chǎn)醇梭菌。在另一實施方案中，產(chǎn)醇梭菌是具有DSMZ保藏號 DSMZ10061的標識特征的產(chǎn)醇梭菌。培養(yǎng)本發(fā)明方法中使用的細菌可使用本領(lǐng)域已知的任意數(shù)目的方法進行，用于使用厭氧菌培養(yǎng)和發(fā)酵底物。示例性技術(shù)在以下“實施例”部分中提供。例如，可利用在以下文章中通常描述的使用氣態(tài)底物進行發(fā)酵的那些方法(i) K. T. Klasson, etal. (1991). Bioreactors for synthesis gas fermentations resources. Conservationand Recycling, 5;145-165 ； ( ii ) K. T. Klasson, et al. (1991).Bioreactor design forsynthesis gas fermentations. Fuel. 70. 605-614 ； ( iii) K. T. Klasson, et al. (1992).Bioconversion of synthesis gas into liquid or gaseous fuels. Enzyme andMicrobial Technology. 14;602-608 ； ( iv) J. L. Vega, et al. (1989). Study of GaseousSubstrate Fermentation:Carbon Monoxide Conversion to Acetate. 2. ContinuousCulture. Biotech. Bioeng. 34. 6. 785-793 ； (v) J. L. Vega, et al. (1989) · Study ofgaseous substrate fermentations: Carbon monoxide conversion to acetate. I. Batchculture. Biotechnology and Bioengineering. 34. 6. 774-784 ； (vi ) J. L. Vega, etal. (1990). Design of Bioreactors for Coal Synthesis Gas Fermentations.Resources, Conservation and Recycling. 3. 149-160 ;所有這些文章均通過引證的方式納入本文。發(fā)酵可在任何合適的生物反應(yīng)器中進行，所述生物反應(yīng)器例如連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(CSTR)、固定化細胞反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器、鼓泡塔反應(yīng)器(BCR)、膜反應(yīng)器如中空纖維膜生物反應(yīng)器(HFMBR)或滴流床反應(yīng)器(TBR)。同時，在本發(fā)明的一些實施方案中，生物反應(yīng)器可包含第一生長反應(yīng)器，其中培養(yǎng)微生物，和第二發(fā)酵反應(yīng)器，向其中供應(yīng)來自生長反應(yīng)器的發(fā)酵液并且在其中產(chǎn)生大部分發(fā)酵產(chǎn)物(例如乙醇和乙酸鹽)。根據(jù)本發(fā)明的多個實施方案，發(fā)酵反應(yīng)的碳源是含CO的氣態(tài)底物。底物可為作為工業(yè)過程的副產(chǎn)物得到的含CO的廢氣，或來自其他來源如來自汽車廢氣得到的含CO的廢氣。在某些實施方案中，所述工業(yè)過程選自鐵金屬產(chǎn)品制造如鋼鐵廠、非鐵產(chǎn)品制造、石油精煉過程、煤的氣化、電力生產(chǎn)、碳黑生產(chǎn)、氨生產(chǎn)、甲醇生產(chǎn)和焦炭制造。在這些實施方案中，含CO的底物可使用任何常規(guī)方法在其被排放至大氣之前從工業(yè)過程中捕獲。根據(jù)含CO底物的組成，在將其引入發(fā)酵之前還可能需要對其進行處理以除去任何不需要的雜質(zhì)(如塵粒)。例如，可以將氣態(tài)底物使用已知方法進行過濾或滌氣。或者，含CO的底物可來源自對生物質(zhì)氣化。氣化過程包括生物質(zhì)在有限供應(yīng)空氣或氧氣下不完全燃燒。所生成的氣體通常主要包含CO和H2,以及少量的C02、甲烷、乙烯和乙烷。例如，在食品提取和加工過程中所得到的生物質(zhì)副產(chǎn)物，如來自甘蔗的蔗糖、或來自玉米或谷物的淀粉，或由林業(yè)生成的非食 物生物質(zhì)廢物，可被氣化以生產(chǎn)適用于本發(fā)明的含CO的氣體。含CO的底物通常包含大比例的CO，如至少約20體積％至約100體積％C0，40體積％至95體積％C0，60體積％至90體積％C0，以及70體積％至90體積％C0。在具體實施方案中，所述底物包含25體積％、或30體積％、或35體積％、或40體積％、或45體積％、或50體積％的CO。具有更低濃度CO (例如6%)的底物，也可以是適當?shù)模貏e當H2和CO2也存在時。雖然底物不需要包含任何氫氣，但根據(jù)本發(fā)明方法，存在H2不應(yīng)該有損于產(chǎn)物形成。在具體實施方案中，存在氫氣可導(dǎo)致醇產(chǎn)生的總效率提高。例如，在具體實施方案中，所述底物可包含約2: I、或I: I、或1:2比率的H2:C0。在其他實施方案中，所述底物流包含低濃度的H2,例如低于5%、或低于4%、或低于3%、或低于2%、或低于1%，或其基本不含氫氣。所述底物還可包含一些CO2，例如約I體積％至約80體積％C02、或I體積％至約30體積％C02。在具體實施方案中，底物流包含CO2且不包含或包含最少量的CO。通常，一氧化碳以氣態(tài)加入發(fā)酵反應(yīng)。但是，本發(fā)明方法不限于以該形態(tài)添加該底物。例如，一氧化碳可以液體提供。例如，液體可用含一氧化碳的氣體飽和并且將該液體加入生物反應(yīng)器。這可使用標準方法實現(xiàn)。例如，微氣泡分散發(fā)生器(Hensirisak et. al.Scale-up of microbubble dispersion generator for aerobic fermentation;AppliedBiochemistry and BiotechnoloRY Volume 101, Number 3/0ctober，2002)可用于此目的。應(yīng)理解，為了發(fā)生細菌生長和CO向醇發(fā)酵，除了含CO的底物氣體以外，還需要將合適的液體營養(yǎng)素培養(yǎng)基加料至生物反應(yīng)器。營養(yǎng)素培養(yǎng)基應(yīng)包含足以使得所使用微生物生長的維生素和礦物質(zhì)。適用于使用CO作為唯一碳源發(fā)酵乙醇的厭氧培養(yǎng)基是本領(lǐng)域已知的。例如，合適的培養(yǎng)基描述于以上引用的美國專利5，173，429和5，593，886和 W002/08438、W02007/117157, W02008/115080, W02009/022925, W02009/058028,W02009/064200, W02009/064201和W02009/113878中。本發(fā)明提供了新型培養(yǎng)基，其在發(fā)酵過程中在支持微生物生長和/或醇產(chǎn)生方面具有增加的效率。該培養(yǎng)基在下文中將更加詳細描述。發(fā)酵理想應(yīng)在適當條件下進行，用于發(fā)生所需發(fā)酵(例如CO到乙醇)。應(yīng)考慮的反應(yīng)條件包括壓力、溫度、氣體流速、液體流速、培養(yǎng)基pH、培養(yǎng)基氧化還原電位、攪拌速率(如果使用連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器)、接種物水平、確保在液相中的CO不成為限制的最大氣體底物濃度和避免產(chǎn)物抑制的最大產(chǎn)物濃度。合適的條件描述于W002/08438、W007/117157、W008/115080 和 W02009/022925 中。最適宜的反應(yīng)條件將部分取決于所使用的具體微生物。但是，通常，發(fā)酵優(yōu)選在高于環(huán)境壓力的壓力下進行。在增加的壓力下操作允許CO從氣相轉(zhuǎn)化成液相的速率顯著增力口，在液相中CO可由微生物攝取作為碳源用于產(chǎn)生乙醇。這進而意味著，當生物反應(yīng)器維持在升高的壓力而非大氣壓力時可以減少保留時間(定義為生物反應(yīng)器中的液體體積除以輸入氣體流速)。同樣，因為給定的CO到乙醇轉(zhuǎn)化速率部分地是底物保留時間的函數(shù)，并且實現(xiàn)所需的保留時間進而表明所需的生物反應(yīng)器體積，使用加壓體系可極大地減少所需的生物反應(yīng)器體積，并因此減少發(fā)酵設(shè)備的主要費用。根據(jù)美國專利5，593，886中給出的實施例，反應(yīng)器體積可以以與反應(yīng)器操作壓力增加成線性比例地減少，即在10個大氣壓下操作的生物反應(yīng)器僅需要在I個大氣壓下操作的反應(yīng)器體積的十分之一。在升高的壓力下進行氣體到乙醇發(fā)酵的優(yōu)點也已在別處描述。例如，WO 02/08438描述了在30psig和75psig壓力下進行的氣體到乙醇發(fā)酵，獲得的乙醇生產(chǎn)率分別為150g/I/天和369g/l/天。但是，使用類似培養(yǎng)基和輸入氣體組合物在大氣壓力下進行的示例性發(fā)酵被發(fā)現(xiàn)每天每升產(chǎn)生低10-20倍的乙醇。
還需要，含CO的氣態(tài)底物的引入速率確保在液相中的CO濃度不成為限制。這是因為CO限制的條件的結(jié)果可為乙醇產(chǎn)物被培養(yǎng)物消費。產(chǎn)物回收發(fā)酵反應(yīng)的產(chǎn)物可使用已知方法回收。示例性方法包括描述于W007/117157、W008/115080、美國 6，340，581、美國 6，136，577、美國 5，593，886、美國 5，807，722 和美國5，821，111中的方法。但是，簡而言之且僅作為示例，可以將乙醇通過諸如分餾或蒸發(fā)、以及萃取發(fā)酵的方法從發(fā)酵液中回收。從發(fā)酵液中蒸餾乙醇得到乙醇和水的共沸混合物(即，95%乙醇和5%水)。無水乙醇可隨后通過使用分子篩乙醇脫水技術(shù)而獲得，所述技術(shù)也是本領(lǐng)域公知的。萃取發(fā)酵步驟包括使用對發(fā)酵生物呈現(xiàn)出低毒性風險的水混溶性溶劑，以從稀的發(fā)酵液中回收乙醇。例如，油醇是可用于該類型萃取過程的溶劑。將油醇連續(xù)引入發(fā)酵罐中，借此該溶劑上升在發(fā)酵罐頂部形成一個層，該層被連續(xù)萃取和供應(yīng)至離心機。隨后水和細胞容易從油醇中分離并返回發(fā)酵罐，同時負載乙醇的溶劑被供應(yīng)至閃蒸單元。大多數(shù)乙醇氣化并濃縮，而油醇是非揮發(fā)性的，其在發(fā)酵中回收再利用。乙酸鹽，在發(fā)酵中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生，也可使用本領(lǐng)域已知的方法從發(fā)酵液中回收。例如，可使用包括活性炭過濾器的吸附體系。在該情況下，優(yōu)選使用合適的分離單元將微生物細胞首先從發(fā)酵液中移出。生成不含細胞的發(fā)酵液用于產(chǎn)物回收的基于過濾的很多方法是本領(lǐng)域已知的。隨后，不含細胞的含滲透物的乙醇——和乙酸鹽——通過含活性炭的柱以吸附乙酸鹽。酸形式(乙酸)而非鹽形式(乙酸鹽)的乙酸鹽更容易被活性炭吸附。因此，優(yōu)選將發(fā)酵液的PH降至低于約3，然后通過活性炭柱，以將大部分乙酸鹽轉(zhuǎn)化為乙酸形式?？梢詫⒒钚蕴克降囊宜嵬ㄟ^使用本領(lǐng)域已知的方法洗脫而回收。例如，乙醇可用于洗脫結(jié)合的乙酸鹽。在某些實施方案中，由發(fā)酵過程所生產(chǎn)的乙醇自身可用于洗脫乙酸鹽。因為乙醇的沸點為78. 8°C，乙酸的沸點為107°C，可以將乙醇和乙酸鹽使用基于揮發(fā)性的方法(如蒸餾)而容易地彼此分離。從發(fā)酵液中回收乙酸鹽的其他方法也是本領(lǐng)域已知的，并且可用于本發(fā)明的方法中。例如，美國專利6，368，819和6，753，170描述了其可用于從發(fā)酵液中萃取乙酸的溶劑和共溶劑體系。作為用于萃取發(fā)酵乙醇所描述的油醇基體系的實例，美國專利6，368，819和6，753，170中所描述的體系描述了在發(fā)酵的微生物存在或不存在下可與發(fā)酵液混合以便萃取乙酸產(chǎn)物的水不混溶性溶劑/共溶劑。隨后，將含乙酸產(chǎn)物的溶劑/共溶劑通過蒸餾從發(fā)酵液中分離。隨后，可以將第二蒸餾步驟用于從所述溶劑/共溶劑體系純化乙酸?？梢詫l(fā)酵反應(yīng)的產(chǎn)物(例如乙醇和乙酸鹽)通過以下步驟從發(fā)酵液回收從發(fā)酵生物反應(yīng)器中連續(xù)移出一部分發(fā)酵液，將微生物細胞從所述發(fā)酵液分離(方便地通過過濾)，和從發(fā)酵液中同時或連續(xù)回收一種或多種產(chǎn)物。對于乙醇，可通過蒸餾將其方便地回收，乙酸鹽可通過使用上述方法在活性炭上的吸附而回收。優(yōu)選使所分離的微生物細胞返回至發(fā)酵生物反應(yīng)器。也優(yōu)選使乙醇和乙酸鹽已移除后剩余的不含細胞的滲透物返回至發(fā)酵生物反應(yīng)器。可將另外的營養(yǎng)素(如B族維生素)加入不含細胞的滲透物以補充所述營養(yǎng)素培養(yǎng)基，然后返回至生物反應(yīng)器。同樣，如果如上所述調(diào)節(jié)發(fā)酵液的PH以增加乙酸對活性炭的吸附，則應(yīng)將PH再次調(diào)節(jié)至與發(fā)酵生物反應(yīng)器中發(fā)酵液相似的pH，然后返回生物反應(yīng)器。 電化學發(fā)酵本發(fā)明提供了一種在經(jīng)Wood-Ljungdahl途徑的一氧化碳營養(yǎng)發(fā)酵中提高碳捕獲效率的方法，所述方法包括將電位施加于整個發(fā)酵。電位可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方式施加于整個發(fā)酵。例如，用于施加電位的已知方式是電化學電池。具體而言，適用于本發(fā)明方法的電化學電池是電解電池。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)酵通常以包含一種或多種微生物和包含必需營養(yǎng)素(包括金屬離子)的水性營養(yǎng)素培養(yǎng)基的發(fā)酵液進行。如此，所述液體營養(yǎng)素培養(yǎng)基可提供用于電解的理想電解質(zhì)。因此，電位可以通過提供連接至電路的電極施加。在本發(fā)明的具體實施方案中，所述微生物是厭氧的并且必須維持基本不含氧氣。在電解中，其中兩個電極均伸入電解質(zhì)，氧將通過解離水在陽極形成。這將有損于微生物培養(yǎng)物。如此，在具體實施方案中，所述方法包括將電位通過半電池施加至整個發(fā)酵，其中所述陽極經(jīng)離子可透性膜或替代的鹽橋與發(fā)酵液分開。在這樣實施方案中，氧可被釋放，而不有損于微生物培養(yǎng)物。根據(jù)本發(fā)明，施加于所述發(fā)酵的電位可增加碳固定的效率。在本發(fā)明的具體實施方案中，一氧化碳營養(yǎng)細菌將至少一部分的含CO和/或CO2的底物固定于細胞團塊和/或產(chǎn)物(如乙醇)中。固定碳所需的能量通常被標記為“還原當量”，可通過氧化大量還原實體獲得。一氧化碳營養(yǎng)細菌(如產(chǎn)醇梭菌)通常通過氧化CO和/或H2得到還原當量。但是，根據(jù)本發(fā)明，碳固定的效率可通過將電位施加于整個發(fā)酵而提高。根據(jù)本發(fā)明，碳被固定為細胞團塊和產(chǎn)物(如乙醇)，具有較低的CO和/或4需求作為還原當量。因此，將電位施加于一氧化碳營養(yǎng)發(fā)酵可減少單位量的固定為細胞團塊和/或產(chǎn)物的碳產(chǎn)生的CO2的量。通常，當電位施加于整個發(fā)酵時，一種或多種電子穿梭介質(zhì)會減少，所述電子穿梭介質(zhì)如存在于發(fā)酵液中的芐基紫精或甲基紫精。這些介質(zhì)進而輔助微生物細胞還原機構(gòu)的還原，如鐵氧化還原蛋白氧/還偶聯(lián)物或NAD(P)H/NAD(P)偶聯(lián)物。因此，根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，一種或多種電子穿梭介質(zhì)在發(fā)酵液中提供。但是，在具體實施方案中，所述方法在不需要電子穿梭介質(zhì)下進行。還認識到，施加電位還可改變微生物固定碳的方式。在本文所提供的實例中，將電位施加于整個發(fā)酵可增加指向細胞團塊的碳比例并因此增加微生物生長。在具體實施方案中，微生物生長增加至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解如何確定提高碳固定效率和/或改善微生物生長所必需的電位。但是，例如，具有最高達20V電壓的直流電可施加于電極。在具體實施方案中，施加至少2V、或至少4V、或至少6V、或至少8V、或至少10V、或至少15V、或至少20V的電位。在本發(fā)明的具體實施方案中，可控制電位，使得通過電解質(zhì)的基本恒定電流維持在約1mA、或約2mA、或約3mA、或約4mA、或約5mA、或約6mA、或約7mA、或約8mA、或約9mA、或約10mA。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解如何確定最適宜電流，所述電流可隨時間改變并且對于不同的微生物可以不同。本發(fā)明的另一實施方案提供了一種電化學生物反應(yīng)器，其包含用于將含CO和/或CO2和任選的H2的底物引入發(fā)酵液的器件，以及用于將電位施加于整個發(fā)酵液的器件。在具體實施方案中，用于施加電位的器件是可控制的，使得維持所需的電流通過所述發(fā)酵液。圖2顯示出了根據(jù)本發(fā)明具體實施方案的電化學生物反應(yīng)器。生物反應(yīng)器1，包括 用于供應(yīng)氣態(tài)底物的器件(2)和用于將電位施加于整個發(fā)酵的器件。在具體實施方案中，發(fā)酵是厭氧的，因此所述電化學生物反應(yīng)器包含被離子可透性隔物4分開的兩個電極3。所述離子可透性隔物可為多孔膜或陶瓷材料或本領(lǐng)域已知的其他合適材料。在使用中，一部分生物反應(yīng)器5可用含一種或多種微生物和液體營養(yǎng)素培養(yǎng)基的發(fā)酵液填充。在使用中，另一部分生物反應(yīng)器6可填充有傳導(dǎo)性鹽溶液。配置電極3，使得在使用中其可伸入發(fā)酵液和傳導(dǎo)性鹽溶液中。所述生物反應(yīng)器還可包括電路和控制所述電極間電位(7)的器件。實施例材料和方法
權(quán)利要求
1.一種用于通過微生物發(fā)酵包含一氧化碳(CO)的底物提高碳捕獲的方法，所述發(fā)酵在生物反應(yīng)器中進行，其中所述方法包含將電位施加于整個發(fā)酵。
2.權(quán)利要求I的方法，其中微生物發(fā)酵所述包含CO的底物產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物，所述產(chǎn)物包括醇和/或酸。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述一種或多種產(chǎn)物是乙醇。
4.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中將所述電位通過電解施加于整個發(fā)酵。
5.權(quán)利要求4的方法，其中將直流電施加于兩個電極，所述電極浸在電解質(zhì)中。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述直流電具有至少2V的電位。
7.權(quán)利要求5或6的方法，其中所述直流電的電位被控制以使得基本恒定的電流通過所述電解質(zhì)。
8.權(quán)利要求9的方法，其中所述通過所述電解質(zhì)的基本恒定的電流被維持在大于約ImA0
9.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中將一種或多種電子穿梭介質(zhì)提供至包含于所述生物反應(yīng)器中的發(fā)酵液中。
10.一種在發(fā)酵包含CO的底物中增加微生物生長的方法，所述方法包含將電位施加于整個發(fā)酵。
11.權(quán)利要求10的方法，其中微生物發(fā)酵所述包含CO的底物產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物，所述產(chǎn)物包括醇和/或酸。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述一種或多種產(chǎn)物是乙醇。
13.權(quán)利要求10-12中任一項的方法，其中將所述電位通過電解施加于整個發(fā)酵。
14.權(quán)利要求13的方法，其中將直流電施加于兩個電極，所述電極浸在電解質(zhì)中。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述直流電具有至少2V的電位。
16.權(quán)利要求14或15的方法，其中將所述直流電的電位被控制以使得基本恒定的電流通過電解質(zhì)。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述通過所述電解質(zhì)的基本恒定的電流維持在大于約ImA0
18.權(quán)利要求10-17中任一項的方法，其中將一種或多種電子穿梭介質(zhì)提供至包含于生物反應(yīng)器中的發(fā)酵液中。
19.一種發(fā)酵包含CO和/或H2的底物的方法，其中至少一部分所述CO和/或H2用于產(chǎn)生一種或多種還原當量，其中所述方法包括向所述發(fā)酵提供一個或多個電子使得用于產(chǎn)生一個或多個還原當量的CO和/或H2的量減少。
20.權(quán)利要求19的方法，其中通過所述發(fā)酵產(chǎn)生的CO2的量減少。
21.權(quán)利要求19的方法，其中一個或多個還原當量被用于將碳固定在細胞團塊和/或一種或多種產(chǎn)物中。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述一種或多種產(chǎn)物是酸和醇。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述一種或多種產(chǎn)物是乙醇。
24.一種用于進行發(fā)酵過程的發(fā)酵體系，所述體系包含 i)生物反應(yīng)器，其被設(shè)置用于使氣態(tài)底物發(fā)酵成一種或多種產(chǎn)物；和 ii)用于向所述生物反應(yīng)器提供電位的器件。
25.權(quán)利要求24的發(fā)酵體系，其中所述用于向所述生物反應(yīng)器提供電位的器件是電化學電池。
26.權(quán)利要求25的發(fā)酵體系，其中所述電化學電池是電解電池。
27.權(quán)利要求24-26中任一項的發(fā)酵體系，其中所述由用于提供電位的器件提供的電位是直流電。
28.權(quán)利要求27的發(fā)酵體系，其中所述直流電具有至少2V的電位。
29.權(quán)利要求27或28的發(fā)酵體系，還包含用于控制直流電電位以確?；竞愣ǖ碾娏鞯钠骷?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及用于在微生物發(fā)酵包含CO和/或H2的氣態(tài)底物中提高碳捕獲效率的方法；所述方法包括將電位施加于整個發(fā)酵。在某些方面，本發(fā)明涉及在微生物發(fā)酵包含CO和/或H2的氣態(tài)底物以生成醇和/或酸中提高碳捕獲效率。具體地，本發(fā)明涉及用于在一氧化碳營養(yǎng)發(fā)酵中提高碳捕獲效率的方法。
文檔編號C12P1/04GK102741417SQ201180006104
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者C·D·米哈爾策, J·C·布羅姆雷, W·D·巴克 申請人:新西蘭郎澤科技公司