Ферментация синтез-газа

Ферментация синтез-газа , также известная как ферментация синтез-газа , является микробным процессом. В этом процессе смесь водорода , оксида углерода и диоксида углерода , известная как синтез-газ , используется в качестве источников углерода и энергии , а затем преобразуется в топливо и химикаты микроорганизмами . [1 ]

Основными продуктами ферментации синтез-газа являются этанол , бутанол , уксусная кислота , масляная кислота и метан . [2] Некоторые промышленные процессы, такие как нефтепереработка, прокатка стали и методы производства технического углерода , кокса , аммиака и метанола , выбрасывают огромное количество отработанных газов, содержащих в основном CO и H
2в атмосферу либо напрямую, либо через сжигание. Биокатализаторы могут быть использованы для преобразования этих отработанных газов в химикаты и топливо, например, этанол. [3] Кроме того, было показано, что включение наночастиц улучшает перенос газа и жидкости во время ферментации синтез-газа. [4]

Существует несколько микроорганизмов, которые могут производить топливо и химикаты путем использования синтез-газа. Эти микроорганизмы в основном известны как ацетогены , включая Clostridium ljungdahlii , [5] Clostridium autoethanogenum , [6] Eubacterium limosum , [7] Clostridium carboxidivorans P7, [8] Peptostreptococcus productus , [9] и Butyribacterium methylotrophicum . [10] Большинство используют путь Вуда-Люнгдаля .

Процесс ферментации синтез-газа имеет преимущества перед химическим процессом, поскольку он происходит при более низкой температуре и давлении , имеет более высокую специфичность реакции , допускает большее количество соединений серы и не требует определенного соотношения CO к H
2[2] С другой стороны, ферментация синтез-газа имеет такие ограничения, как:

Типы реакторов

Наиболее распространенным типом реактора, используемым для ферментации синтез-газа, является реактор с мешалкой, в котором на массоперенос влияют несколько факторов, таких как геометрия реактора, конфигурация импеллера, скорость перемешивания и расход газа. Кроме того, менее изученные типы реакторов, такие как реакторы с орошаемым слоем, реакторы с барботажной колонной и газлифтные реакторы, имеют определенные недостатки и преимущества относительно вышеупомянутых ограничений. [11]


Ссылки

  1. ^ ab Brown, Robert C. (2003). Биовозобновляемые ресурсы: разработка новых продуктов из сельского хозяйства . Эймс, Айова: Iowa State Press. ISBN 0-8138-2263-7.
  2. ^ abc Worden, RM, Bredwell, MD и Grethlein, AJ (1997). Инженерные вопросы ферментации синтез-газа, топливо и химикаты из биомассы. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество, 321-335
  3. ^ Абубакар, Х. Н.; Вейга, М. К.; Кеннес, К. (2011). «Биологическая конверсия оксида углерода: богатый синтез-газ или отработанные газы в биоэтанол» (PDF) . Биотопливо, биопродукты и биопереработка . 5 (1): 93–114 . doi :10.1002/bbb.256. hdl : 2183/13730 . S2CID  84912109.
  4. ^ Саджив, Эвелин; Шехер, Шешанк; Огбага, Чуквума К.; Десонгу, Квагтавер С.; Гунес, Бурку; Околие, Джуд А. (июнь 2023 г.). «Применение наночастиц в биореакторах для улучшения массопереноса во время ферментации синтез-газа». Энциклопедия . 3 (2): 387–395 . doi : 10.3390/encyclopedia3020025 .
  5. ^ Классон, КТ; Акерсон, МД; Клаузен, ЭЦ; Гэдди, Дж. Л. (1992). «Биоконверсия синтез-газа в жидкое или газообразное топливо». Enzyme and Microbial Technology . 14 (8): 602– 608. doi :10.1016/0141-0229(92)90033-K.
  6. ^ Abrini, J.; Naveau, H.; Nyns, EJ (1994). " Clostridium autoethanogenum , sp. nov., анаэробная бактерия, которая производит этанол из оксида углерода". Архивы микробиологии . 161 (4): 345–351 . doi :10.1007/BF00303591. S2CID  206774310.
  7. ^ Чанг, И.С.; Ким, Б.Х.; Ловитт, Р.В.; Банг, Дж.С. (2001). «Влияние парциального давления CO на непрерывную ферментацию CO с рециркуляцией клеток Eubacterium limosum KIST612». Process Biochemistry . 37 (4): 411– 421. doi :10.1016/S0032-9592(01)00227-8.
  8. ^ Ахмед, А; Льюис, Р.С. (2007). «Ферментация синтез-газа, полученного при биомассе: влияние оксида азота». Биотехнология и биоинженерия . 97 (5): 1080–1086 . doi :10.1002/bit.21305. PMID  17171719. S2CID  21650852.
  9. ^ Misoph, M.; Drake, HL (1996). «Влияние CO2 на ферментационные способности ацетогена Peptostreptococcus productus U-1». Журнал бактериологии . 178 (11): 3140– 3145. doi :10.1128/jb.178.11.3140-3145.1996. PMC 178064. PMID  8655492 . 
  10. ^ ab Henstra, AM; Sipma, J.; Reinzma, A.; Stams, AJM (2007). «Микробиология ферментации синтез-газа для производства биотоплива». Current Opinion in Biotechnology . 18 (3): 200–206 . doi :10.1016/j.copbio.2007.03.008. PMID  17399976.
  11. ^ Grimalt-Alemany, Antonio; Skiadas, Ioannis V.; Gavala, Hariklia N. (январь 2018 г.). «Биометанизация синтез-газа: обзор и перспективы». Биотопливо, биопродукты и биопереработка . 12 (1): 139– 158. doi :10.1002/bbb.1826.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ферментация_синтез-газа&oldid=1255324418"