RU2658440C2 - Микробиологическая конверсия метана - Google Patents
Микробиологическая конверсия метана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658440C2 RU2658440C2 RU2016116677A RU2016116677A RU2658440C2 RU 2658440 C2 RU2658440 C2 RU 2658440C2 RU 2016116677 A RU2016116677 A RU 2016116677A RU 2016116677 A RU2016116677 A RU 2016116677A RU 2658440 C2 RU2658440 C2 RU 2658440C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- present
- microorganism
- lipids
- bioreactor
- substrate
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 45
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 91
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 title abstract description 5
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims abstract description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 98
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 75
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 46
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 36
- 230000001450 methanotrophic effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 claims abstract description 32
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 claims abstract description 11
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 58
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 58
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 35
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 28
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 27
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 27
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 27
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 20
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 20
- -1 steroid lipids Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims description 19
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- 241000372064 Methylomicrobium buryatense Species 0.000 claims description 13
- 241001533203 Methylomicrobium Species 0.000 claims description 11
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 claims description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 7
- 241000589344 Methylomonas Species 0.000 claims description 6
- 241000589350 Methylobacter Species 0.000 claims description 5
- 241001264650 Methylocaldum Species 0.000 claims description 5
- 241000589345 Methylococcus Species 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 claims description 5
- 229930186217 Glycolipid Natural products 0.000 claims description 4
- 241000589966 Methylocystis Species 0.000 claims description 4
- 241001666894 Methylomarinum Species 0.000 claims description 4
- 241000589354 Methylosinus Species 0.000 claims description 4
- 241001316800 Methylothermus Species 0.000 claims description 4
- 150000002423 hopanoids Chemical class 0.000 claims description 4
- 229930001119 polyketide Natural products 0.000 claims description 4
- 125000000830 polyketide group Chemical group 0.000 claims description 4
- 150000003135 prenol lipids Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000003313 saccharo lipids Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000003408 sphingolipids Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000004165 Methyl ester of fatty acids Substances 0.000 claims description 2
- 241000530467 Methylosphaera Species 0.000 claims 1
- 125000004494 ethyl ester group Chemical group 0.000 claims 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 75
- 239000000047 product Substances 0.000 description 63
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 52
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 45
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 35
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 30
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 27
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 24
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 18
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000306 component Substances 0.000 description 15
- 241000994220 methanotrophic bacterium Species 0.000 description 15
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical group CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 14
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 8
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 7
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000789 acetogenic effect Effects 0.000 description 5
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 4
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002053 acidogenic effect Effects 0.000 description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108010009977 methane monooxygenase Proteins 0.000 description 4
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 4
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- QPRQEDXDYOZYLA-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-1-ol Chemical compound CCC(C)CO QPRQEDXDYOZYLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MSXVEPNJUHWQHW-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-ol Chemical compound CCC(C)(C)O MSXVEPNJUHWQHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N D-threo-2-Pentulose Natural products OCC(O)C(O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000589346 Methylococcus capsulatus Species 0.000 description 3
- 241000270515 Methylovulum Species 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 3
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 3
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 3
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 3
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 1-heptanol Chemical compound CCCCCCCO BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFRBDWRZVBPBDO-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-2-pentanol Chemical compound CCCC(C)(C)O WFRBDWRZVBPBDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WRMNZCZEMHIOCP-UHFFFAOYSA-N 2-phenylethanol Chemical compound OCCC1=CC=CC=C1 WRMNZCZEMHIOCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FRDAATYAJDYRNW-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-3-pentanol Chemical compound CCC(C)(O)CC FRDAATYAJDYRNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ODHCTXKNWHHXJC-VKHMYHEASA-N 5-oxo-L-proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCC(=O)N1 ODHCTXKNWHHXJC-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 241001468161 Acetobacterium Species 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 2
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical compound C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 2
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- 241000205276 Methanosarcina Species 0.000 description 2
- 241001478300 Methylobacter marinus Species 0.000 description 2
- 241001655526 Methylomarinovum Species 0.000 description 2
- 241000589348 Methylomonas methanica Species 0.000 description 2
- 241000589351 Methylosinus trichosporium Species 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ODHCTXKNWHHXJC-UHFFFAOYSA-N acide pyroglutamique Natural products OC(=O)C1CCC(=O)N1 ODHCTXKNWHHXJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 2
- 229940009098 aspartate Drugs 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N decan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCO MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N dodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(O)=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQXNXVUDBPYKBA-YFKPBYRVSA-N ectoine Chemical compound CC1=[NH+][C@H](C([O-])=O)CCN1 WQXNXVUDBPYKBA-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 2
- 229930195712 glutamate Natural products 0.000 description 2
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QNVRIHYSUZMSGM-UHFFFAOYSA-N hexan-2-ol Chemical compound CCCCC(C)O QNVRIHYSUZMSGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 2
- 238000003798 microbiological reaction Methods 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000007003 mineral medium Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- ZWRUINPWMLAQRD-UHFFFAOYSA-N nonan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCO ZWRUINPWMLAQRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- SECPZKHBENQXJG-FPLPWBNLSA-N palmitoleic acid Chemical compound CCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O SECPZKHBENQXJG-FPLPWBNLSA-N 0.000 description 2
- JYVLIDXNZAXMDK-UHFFFAOYSA-N pentan-2-ol Chemical compound CCCC(C)O JYVLIDXNZAXMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N phosphatidylcholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N triformin Chemical compound O=COCC(OC=O)COC=O UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 2
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 2
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 2
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 2
- HNSDLXPSAYFUHK-UHFFFAOYSA-N 1,4-bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CC(S(O)(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC HNSDLXPSAYFUHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005968 1-Decanol Substances 0.000 description 1
- QNVRIHYSUZMSGM-LURJTMIESA-N 2-Hexanol Natural products CCCC[C@H](C)O QNVRIHYSUZMSGM-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- ACBMYYVZWKYLIP-UHFFFAOYSA-N 2-methylheptan-2-ol Chemical compound CCCCCC(C)(C)O ACBMYYVZWKYLIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRIMXCDMVRMCTC-UHFFFAOYSA-N 2-methylhexan-2-ol Chemical compound CCCCC(C)(C)O KRIMXCDMVRMCTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001133760 Acoelorraphe Species 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 description 1
- 206010061765 Chromosomal mutation Diseases 0.000 description 1
- 108020004705 Codon Proteins 0.000 description 1
- 241000580885 Cutaneotrichosporon curvatus Species 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N D-ribulose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)C(=O)CO ZAQJHHRNXZUBTE-NQXXGFSBSA-N 0.000 description 1
- 241000186541 Desulfotomaculum Species 0.000 description 1
- WQXNXVUDBPYKBA-UHFFFAOYSA-N Ectoine Natural products CC1=NCCC(C(O)=O)N1 WQXNXVUDBPYKBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 241000186394 Eubacterium Species 0.000 description 1
- 235000019733 Fish meal Nutrition 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N L-isoleucine Chemical compound CC[C@H](C)[C@H](N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N 0.000 description 1
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 description 1
- 239000005639 Lauric acid Substances 0.000 description 1
- 241000589343 Methylobacter luteus Species 0.000 description 1
- 241000589330 Methylococcaceae Species 0.000 description 1
- 241001430266 Methylocystaceae Species 0.000 description 1
- 241000111820 Methylomarinum vadi Species 0.000 description 1
- 241000409693 Methylomicrobium alcaliphilum Species 0.000 description 1
- 241000589342 Methylomonas sp. Species 0.000 description 1
- 241000321843 Methylosarcina Species 0.000 description 1
- 241000178985 Moorella Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 241000178986 Oxobacter Species 0.000 description 1
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 description 1
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000021319 Palmitoleic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 229930189077 Rifamycin Natural products 0.000 description 1
- 241000192031 Ruminococcus Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N Serine Natural products OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWHZIFQPPBDJPM-FPLPWBNLSA-M Vaccenic acid Natural products CCCCCC\C=C/CCCCCCCCCC([O-])=O UWHZIFQPPBDJPM-FPLPWBNLSA-M 0.000 description 1
- 235000021322 Vaccenic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 1
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 1
- 108010048916 alcohol dehydrogenase (acceptor) Proteins 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037358 bacterial metabolism Effects 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000000828 canola oil Substances 0.000 description 1
- 235000019519 canola oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 229910021386 carbon form Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- SECPZKHBENQXJG-UHFFFAOYSA-N cis-palmitoleic acid Natural products CCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O SECPZKHBENQXJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 235000005687 corn oil Nutrition 0.000 description 1
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- KYVVLBCWPRONOU-UHFFFAOYSA-N ethene hexane Chemical compound C=C.CCCCCC KYVVLBCWPRONOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000004467 fishmeal Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000004508 fractional distillation Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000002314 glycerols Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Natural products C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000006801 homologous recombination Effects 0.000 description 1
- 238000002744 homologous recombination Methods 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N isoleucine Natural products CCC(C)C(N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000310 isoleucine Drugs 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008101 lactose Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 1
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 1
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 150000004712 monophosphates Chemical class 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N n-Pentadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)=O WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQZOPKMRPOGIEB-UHFFFAOYSA-N n-butyl methyl ketone Natural products CCCCC(C)=O QQZOPKMRPOGIEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000000899 pressurised-fluid extraction Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 229960003292 rifamycin Drugs 0.000 description 1
- HJYYPODYNSCCOU-ODRIEIDWSA-N rifamycin SV Chemical compound OC1=C(C(O)=C2C)C3=C(O)C=C1NC(=O)\C(C)=C/C=C/[C@H](C)[C@H](O)[C@@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](OC(C)=O)[C@H](C)[C@@H](OC)\C=C\O[C@@]1(C)OC2=C3C1=O HJYYPODYNSCCOU-ODRIEIDWSA-N 0.000 description 1
- 101150076849 rpoS gene Proteins 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 108010027322 single cell proteins Proteins 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 150000003431 steroids Chemical class 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Chemical group 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Chemical group 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- TUNFSRHWOTWDNC-HKGQFRNVSA-N tetradecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCC[14C](O)=O TUNFSRHWOTWDNC-HKGQFRNVSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWHZIFQPPBDJPM-BQYQJAHWSA-N trans-vaccenic acid Chemical compound CCCCCC\C=C\CCCCCCCCCC(O)=O UWHZIFQPPBDJPM-BQYQJAHWSA-N 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
- C12P7/6436—Fatty acid esters
- C12P7/649—Biodiesel, i.e. fatty acid alkyl esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
- C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
- C12P5/023—Methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
- C12P7/6436—Fatty acid esters
- C12P7/6445—Glycerides
- C12P7/6463—Glycerides obtained from glyceride producing microorganisms, e.g. single cell oil
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ получения липидного продукта посредством микробиологической конверсии газообразного субстрата (варианты). В одном варианте способ включает обеспечение газообразного субстрата в содержащем культуру одного метанотрофного микроорганизма в жидкой питательной среде биореакторе, микробиологическое преобразование газообразного субстрата в условиях ферментации в липидный продукт в клеточной мембране метанотрофного микроорганизма и выделение липидного продукта из клеточной мембраны метанотрофного микроорганизма. Причём газообразный субстрат содержит СН4 и O2 в соотношении O2:СН4 от 5:1 до 0,9:1. В другом варианте способ включает подачу субстрата в содержащий жидкую питательную среду и культуру одного метанотрофного микроорганизма биореактор, микробиологическое преобразование субстрата для получения липидного продукта и выделение липидного продукта из клеточной мембраны микроорганизма. Причём субстрат содержит O2 и одно соединение из СН4, СН3ОН или их комбинации. Изобретения обеспечивают получение липидов из содержащих метан газообразных субстратов, а также уменьшение выброса метана в атмосферу. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 3 ил., 7 табл., 9 пр.
.
Description
Права правительства
[1] Правительство Соединенных Штатов обладает правами на настоящее изобретение согласно контракту № DE-AC36-08GO28308 между Министерством энергетики США и ООО «Альянс по устойчивой энергетике», которое руководит и управляет Национальной лабораторией возобновляемой энергии.
[2] Настоящее изобретение было осуществлено при поддержке правительства согласно соглашению по оказанию помощи Министерства энергетики США № DE-AR0000350, № CFDA (Catalog of Federal Domestic Assistance, каталога федеральной поддержки) 81,135. Правительство обладает определенными правами на настоящее изобретение.
Область техники
[3] Настоящее изобретение относится к способу получения по меньшей мере одного продукта из сырья, содержащего метан. Данный способ включает подачу газообразного субстрата, содержащего СН4 и O2, в биореактор, который содержит культуру по меньшей мере одного метанотрофного микроорганизма в жидкой питательной среде, для получения по меньшей мере одного продукта, такого как липиды и аминокислоты.
Уровень техники
[4] Глобальный энергетический кризис вызвал повышенный интерес к альтернативным подходам для производства топлива. Различные виды биотоплива для нужд транспорта являются привлекательной заменой бензину и быстро выходят на топливные рынки в виде слабоконцентрированных смесей. Производство биотоплива на основе биомассы стало основным подходом к увеличению производства альтернативной энергии и сокращению выбросов парниковых газов. Производство биотоплива из биомассы обеспечивает энергетическую независимость. Также было показано, что производство биотоплива усиливает как развитие сельскохозяйственных районов, так и устойчивое экономическое развитие.
[5] В традиционных жидких видах биотоплива применяют углеводное сырье, такое как крахмал, тростниковый сахар, кукуруза, рапс, соя, пальмовое и растительные масла. Сырье первого поколения характеризуется множеством значительных проблем. На стоимость данного углеводного сырья влияет его ценность в качестве пищи для человека или корма для животных, тогда как культивирование сельскохозяйственных культур, источников крахмала или сахарозы, для получения этанола является экономически нецелесообразным во всех регионах. Постоянное использование данного сырья в качестве источника для получения различных видов биотоплива неизбежно окажет большую нагрузку на пахотные земли и источники воды. Вследствие этого интерес представляет разработка технологий для преобразования менее дорогостоящих и/или более многочисленных углеродных ресурсов в топливо.
[6] Виды биотоплива второго поколения получают из целлюлозы и водорослей. Водоросли были выбраны для получения липидов благодаря высоким скоростям роста и способности водорослей потреблять диоксид углерода и образовывать кислород.
[7] Также было продемонстрировано, что различные виды биотоплива можно получить в результате микробиологической конверсии синтетического газа, содержащего монооксид углерода (синтез-газа). Ацетогенные бактерии, такие как бактерии родов Acetobacterium, Moorella, Clostridium, Ruminococcus, Acetobacterium, Eubacterium, Butyribacterium, Oxobacter, Methanosarcina, Methanosarcina и Desulfotomaculum, можно использовать для получения уксусной кислоты, ацетата и других продуктов, таких как этанол, посредством анаэробной ферментации монооксида углерода и/или водорода и диоксида углерода. Данные бактерии преобразуют синтез-газ в продукты посредством метаболического пути Вуда-Льюнгдаля, ключевым ферментом которого является ацетил-Ко-А-синтаза. Например, различные штаммы Clostridium Ijungdahlii, которые образуют ацетат и этанол из синтез-газа, описаны в публикациях WO 00/68407, ЕР 117309, патентах США №№5,173,429, 5,593,886 и 6,368,819, публикациях WO 98/00558 и WO 02/08438.
[8] Областью, в которой наблюдалась увеличенная активность, является микробиологический синтез липидов, включающий исходные материалы, необходимые для получения биотоплива. Многочисленные исследования продемонстрировали способность накапливать липиды посредством применения жировых дрожжей и различных субстратов, таких как промышленный глицерол, уксусная кислота, канализационный ил, фильтрат сыворотки, меласса сахарного тростника и гидролизат стеблей риса. Данные технологии получения биотоплива второго поколения также столкнулись с проблемами в связи с высокими производственными затратами и затратами, связанными с транспортированием и хранением сырья.
[9] Метан представляет собой второй наиболее распространенный парниковый газ, выделяемый в Соединенных Штатах в результате деятельности человека. Хотя период жизни метана значительно короче, чем диоксида углерода, метан более эффективно улавливает радиационное излучение, чем диоксид углерода, и вследствие этого сравнительный вклад метана в изменение климата в течение 20 лет более чем в 70 раз превышает вклад диоксида углерода. Системы на основе природного газа и нефти представляют собой наибольшие промышленные источники метана, за которыми следует образование метана в процессе сельского хозяйства и свалки отходов. Современные стратегии утилизации метана/сокращения выбросов сфокусировались на применении метана из природного газа и метана, который образуется в ходе множества промышленных процессов, в качестве рентабельного источника топлива.
[10] В природе известны различные метанотрофные бактерии, которые в аэробных условиях способны объединять кислород и метан с образованием формальдегида благодаря ферментам метанмонооксигеназе и метанолдегидрогеназе. Затем формальдегид включается в органические соединения посредством пути RuMP (ribulose monophosphate pathway, путь монофосфата рибулозы) (метанотрофы I типа) или пути серина (метанотрофы II типа). Были определены одиннадцать родов метанотрофов, а именно Methylococcus, Methylomonas, Methylomicrobium, Methylobacter, Methylocaldum, Methylovulum, Methylomarinum, Methylomahnovum, Methylothermus, Methylocystis и Methylosinus.
[11] На сегодняшний день коммерческое применение метанотрофных бактерий ограничено. В публикации Semrau, J.D. (2011) обсуждается применение метанотрофов для биологической очистки загрязненных территорий, например, разрушения хлорированных углеводородов, таких как трихлорэтилен. В публикации WO 09/154683 описано применение метанотрофов в топливных элементах, в которых метан окисляется микроорганизмами в топливном элементе для получения электронов. В публикации патента США №2005/0221465 и в патенте США №7,799,550 описано применение гидролизированной гомогенизированной биомассы метанотрофных бактерий в качестве питательного сырья для ферментации. В патенте ЕР 1641475 описано применение липидов из метанотрофных бактерий для восстановления холестерола. В публикации патента США №2003/0138878 и в патенте EP 1320579 В1 описано применение биомассы метанотрофных бактерий в качестве источника белка. В публикации патента США №2006/0057726 описан набор генетических инструментов для положительной селекции хромосомных мутаций С1-метаболизирующих бактерий посредством гомологичной рекомбинации. В обзоре Kalyuzhnaya et al. (2011) описаны биотехнологические аспекты метанотрофных бактерий и изложены перспективы использования усваивающих метан микроорганизмов для получения эктоина. В исследовании, проведенном Shoda et al. (1975), приведены оптимальные парциальные давления кислорода и метана для культивирования усваивающих метан бактерий в периодической культуре.
[12] В данной области техники сохраняется потребность в получении ценных продуктов, таких как различные виды биотоплива, из газообразных субстратов, содержащих метан. Целью настоящего изобретения является обеспечение новых процессов для получения полезных продуктов, таких как липиды и аминокислоты, из газообразных субстратов, содержащих метан, и предоставление общественности новых способов уменьшения выбросов метана в атмосферу или по меньшей мере предоставление общественности полезного выбора.
Краткое описание изобретения
[13] В настоящем изобретении предложен ответ на потребность, существующую в данной области техники. Согласно первому аспекту в настоящем изобретении предложен способ получения по меньшей мере одного продукта посредством микробиологической конверсии газообразного субстрата, включающий:
(а) обеспечение газообразного субстрата, содержащего СН4 и O2, в биореактор, который содержит культуру по меньшей мере одного метанотрофного микроорганизма в жидкой питательной среде; и
(b) микробиологическое преобразование газообразного субстрата в условиях ферментации в по меньшей мере один продукт в биомассе клеток, который выбран из группы, включающей липиды, белки, аминокислоты и комбинации указанных соединений и выделяемые жирные кислоты.
[14] Согласно конкретным вариантам реализации первого аспекта настоящего изобретения в результате осуществления данного способа образуются липиды или аминокислоты или комбинации указанных соединений. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения липиды могут включать, но не ограничены указанными, жирные кислоты, гликолипиды, сфинголипиды, сахаролипиды, поликетиды, стероидные липиды, гопаноиды, фосфолипиды и пренольные липиды или комбинации указанных липидов. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения аминокислоты могут включать, но не ограничены ими, пролин, 5-оксопролин, аланин, аспартат, глутамин и глутамат или комбинации указанных аминокислот.
[15] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения липиды, полученные в результате данного способа, можно преобразовать в по меньшей мере одно химическое соединение, топливо или компонент топлива. Например, липиды можно преобразовать в соединения, которые выбраны из группы, включающей возобновляемое дизельное топливо, биодизельное топливо, дизельное топливо, компоненты дизельного топлива, сложные метиловые эфиры жирных кислот (FAME, fatty acid methyl esters) и сложные этиловые эфиры жирных кислот (FAEE, fatty acid ethyl esters), посредством способов, хорошо известных в данной области техники.
[16] Согласно второму аспекту в настоящем изобретении предложен процесс получения по меньшей мере одного продукта посредством микробиологической конверсии газообразного субстрата, включающий:
(a) обеспечение газообразного субстрата, содержащего СН4 и O2, в биореактор, который содержит жидкую питательную среду и культуру по меньшей мере одного метанотрофного микроорганизма;
(b) микробиологическое преобразование газообразного субстрата для получения по меньшей мере одного продукта в биомассе клеток микроорганизма; и
(c) экстракцию по меньшей мере одного продукта из биомассы клеток микроорганизма.
[17] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения жидкую питательную среду подают в реактор непрерывно. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения жидкую питательную среду насыщают O2 перед подачей в биореактор. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения в жидкой питательной среде повышают давление, и среду насыщают O2 перед подачей в биореактор.
[18] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть не вступившего в реакцию газообразного субстрата и/или любого газа, образованного микроорганизмом, покидает биореактор через газоотвод. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть выходящего газа поступает обратно в биореактор для последующего преобразования. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть выходящего газа используется в качестве топлива.
[19] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения культура по меньшей мере одного микроорганизма суспендирована в жидкой питательной среде. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения значение pH жидкой питательной среды поддерживают в диапазоне от приблизительно 6 до приблизительно 11. Согласно предпочтительным вариантам реализации настоящего изобретения значение pH жидкой питательной среды поддерживают в диапазоне от приблизительно 8 до приблизительно 9,5. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения температуру жидкой питательной среды поддерживают в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 60°С. Согласно предпочтительным вариантам реализации настоящего изобретения температуру жидкой питательной среды поддерживают в диапазоне от приблизительно 25 до приблизительно 35°С.
[20] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения один или несколько микроорганизмов представляют собой метанотрофные бактерии, которые выбраны из группы, включающей Methylococcus, Methylomonas, Methylomicrobium, Methylobacter, Methylosarcina, Methylocaldum, Methylomarinum, Methylomarinovum, Methylothermus, Methylovulum, Methylocystis и Methylosinus. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофную бактерию выбирают из Methylococcus capsulatus, Methylomonas methanica, Methylomonas sp., Methylosinus trichosporium, Methylobacter marinus, Methylobacter luteus, Methylomicrobium alcaliphilum и Methylomicrobium buryatense. Согласно предпочтительным вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофная бактерия представляет собой Methylomicrobium buryatense.
[21] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофная бактерия представляет собой штамм, существующий в природе. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофная бактерия представляет собой штамм, полученный генно-инженерным способом. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофная бактерия представляет собой выбранный штамм. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения выбранный метанотрофный штамм представляет собой штамм 5GB1 Methylomicrobium.
[22] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения данный процесс включает этап экстракции по меньшей мере одного продукта из клеточной мембраны по меньшей мере одного микроорганизма. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции включает процедуру влажной экстракции. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции происходит в реакторе и отделен от этапа конверсии. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения поток продукта, содержащий по меньшей мере один продукт и/или по меньшей мере один микроорганизм, поступает из реактора в модуль для экстракции.
[23] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции включает этап разрушения клеток с применением гомогенизации под высоким давлением, химической или физической предварительной обработки, такой как (но не ограничиваясь ими) предварительная обработка биомассы кислотой или щелочью и нагревание до температур, превышающих температуры денатурации белка (от приблизительно 50°С до приблизительно 200°С, предпочтительно от приблизительно 75°С до приблизительно 90°С). Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции также включает этап экстракции растворителем. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения на этапе экстракции растворителем поток продукта разделяется на легкую фазу, содержащую один или несколько продуктов и растворитель, и тяжелую фазу, содержащую отработанную биомассу.
[24] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения растворитель представляет собой неполярный алкан или короткоцепочечный спирт или любую комбинацию указанных соединений. Согласно предпочтительным вариантам реализации настоящего изобретения растворитель представляет собой гексан или альтернативные короткоцепочечные алканы (например, пентан, гептан) или короткоцепочечные спирты, например, бутанол, изобутанол, трет-бутанол, пентанол или любой другой растворитель (или комбинации системы растворителей), совместимый с составом микробиологических липидов. В случае более полярной природы доступных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов следует выбрать систему с более полярным растворителем.
[25] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере один экстрагируемый продукт дополнительно поступает в модуль процессинга продукта. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере один экстрагируемый продукт преобразуют в возобновляемое дизельное топливо, биодизельное топливо, дизельное топливо, компоненты дизельного топлива, среднецепочечные углеводороды и стероидные и изопреноидные производные, сложные метиловые эфиры жирных кислот (FAME) и сложные этиловые эфиры жирных кислот (FAEE).
[26] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть тяжелой фазы, содержащей отработанную биомассу с этапа экстракции растворителем, поступает в анаэробный ферментер, в котором по меньшей мере часть тяжелой фазы преобразуется в биогаз. По меньшей мере часть биогаза, образованного в анаэробном ферментере, может поступать в биореактор. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть биогаза, образованного в анаэробном ферментере, поступает на газовую турбину для получения энергии. Энергию, полученную на газовой турбине, можно использовать для снабжения энергией любого этапа способа согласно настоящему изобретению, описанного в настоящей заявке.
[27] Согласно конкретному варианту реализации настоящего изобретения белковую часть клеточной биомассы можно отделить и использовать для получения гранул белка, которые можно применять в качестве белка для корма животных.
[28] Согласно третьему аспекту в настоящем изобретении предложен способ получения по меньшей мере одного продукта посредством микробиологической конверсии газообразного субстрата, включающий:
(a) обеспечение субстрата, содержащего кислород и по меньшей мере одно соединение, которое выбрано из СН4, СН3ОН и их комбинации, в биореактор, который содержит жидкую питательную среду и культуру по меньшей мере одного метанотрофного микроорганизма; и
(b) Микробиологическое преобразование газообразного субстрата в по меньшей мере один продукт, который выбран из липидов и аминокислот, в биомассе клеток микроорганизма; и
(с) Экстракцию по меньшей мере одного продукта из клеточной мембраны микроорганизма.
[29] Согласно конкретным вариантам реализации третьего аспекта настоящего изобретения субстрат содержит СН4, СН3ОН и O2. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения субстрат по существу содержит СН3ОН и O2. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения субстрат, содержащий СН4, смешивают с СН3ОН перед подачей в биореактор. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения СН4 преобразуют в СН3ОН перед подачей в биореактор.
[30] Согласно четвертому аспекту в настоящем изобретении предложена система для фиксации углерода, причем указанная система содержит:
(i) реактор, содержащий жидкую питательную среду и культуру по меньшей мере метанотрофного микроорганизма;
(ii) по меньшей мере один подвод газа, спроектированный таким образом, чтобы направлять подачу газообразного субстрата, содержащего СН4 и O2, в реактор; и
(iii) по меньшей мере один газоотвод, спроектированный таким образом, чтобы позволить газу покинуть реактор; и
(iv) по меньшей мере один газоотвод, спроектированный таким образом, чтобы позволить газу покинуть биореактор.
[31] Согласно конкретным вариантам четвертого аспекта настоящего изобретения данную систему используют в способе, описанном в первом, втором и третьем аспектах. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения систему используют в способе микробиологической конверсии субстрата, содержащего кислород и по меньшей мере одно соединение из СН4, СН3ОН, в по меньшей мере один продукт, который выбран из липидов, белков, аминокислот и комбинаций указанных соединений.
[32] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения реактор спроектирован таким образом, чтобы по существу стимулировать рост одного или нескольких микроорганизмов и/или получить один или несколько продуктов. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения система может содержать первый реактор для роста и второй реактор для синтеза продукта.
[33] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения данная система содержит средства для подачи по меньшей мере части газа, покидающего биореактор, обратно к по меньшей мере одному подводу газа реактора.
[34] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения данная система также содержит зону экстракции для экстракции одного или нескольких продуктов, полученных из биомассы. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения система содержит средства для прохождения потока, содержащего по меньшей мере один продукт и/или по меньшей мере один микроорганизм, из реактора в зону экстракции.
[35] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения зона экстракции содержит несколько блоков экстракции. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения зона экстракции содержит первый, второй, третий и четвертый блоки экстракции. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения первый блок экстракции спроектирован для химической или физической обработки влажной биомассы, например, гомогенизации под высоким давлением, разрушения клеточной мембраны под действием термической обработки и/или под действием кислоты или щелочи. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения второй блок экстракции спроектирован для экстракции растворителем. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения третий блок экстракции спроектирован для разделения продукта/растворителя и отработанной биомассы посредством центрифугирования. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения система содержит средство для прохождения продуктов, растворителя и/или биомассы между блоками экстракции.
[36] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения система также включает зону процессинга продукта. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения зона процессинга продукта содержит блок гидрообработки. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения система содержит средство для подачи по меньшей мере части потока продукта из зоны экстракции в зону процессинга продукта.
[37] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения система также содержит зону анаэробной ферментации. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения система содержит средство для подачи по меньшей мере части отработанной биомассы в зону анаэробной ферментации.
[38] Настоящее изобретение также включает части, элементы и характеристики, указанные или обозначенные в описании настоящей заявки, индивидуально или в совокупности, в любой или во всех комбинациях из двух или более указанных частей, элементов или характеристик, и, если в настоящей заявке указаны конкретные числа, которые имеют известные эквиваленты в данной области, к которой относится изобретение, такие известные эквиваленты считают включенными в настоящую заявку, как если бы такие эквиваленты были указаны в настоящей заявке индивидуально.
Краткое описание чертежей
[39] Ниже настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на прилагаемые фигуры, где:
[40] На фигуре 1 представлен стехиометрический график, иллюстрирующий диапазон возможной стехиометрии потребления микроорганизмами СН4.
[41] На фигуре 2 представлен стехиометрический график, иллюстрирующий диапазон возможной стехиометрии потребления микроорганизмами СН4 при эксплуатации с воздухом.
[42] На фигуре 3 представлен стехиометрический график, иллюстрирующий диапазон возможной стехиометрии потребления микроорганизмами СН4 в пользу образования липидов при эксплуатации с ограниченным доступом O2.
Подробное описание изобретения
Определения
[43] Если не указано обратное, в настоящей спецификации используются следующие термины, как определено ниже:
[44] Термин «реактор» и/или «биореактор» включает любое устройство для микробиологической конверсии, состоящее из одного или нескольких сосудов и/или колонн или трубопроводов, такое как реактор с иммобилизованными клетками, газлифтный реактор, барботажный колоночный реактор (bubble column reactor, BCR), реактор с циркуляционной петлей, мембранный реактор, такой как мембранный биореактор с системой полых волокон (Hollow Fibre Membrane Bioreactor, HFM BR) или реактор с орошаемым слоем (trickle bed reactor, TBR).
[45] Термин «газообразный субстрат» включает любой газ, содержащий соединение или элемент, используемый микроорганизмом в качестве источника углерода и необязательно источника энергии при микробиологической конверсии. Газообразный субстрат, как правило, будет содержать значительную часть СН4 и O2. Аналогично, термин «субстрат» включает любой газ и/или жидкость, содержащую соединение или элемент, используемый микроорганизмом в качестве источника углерода и необязательно источника энергии при микробиологической конверсии. Примеры жидких субстратов включают метанол.
[46] Термин «биодизельное топливо» относится к полученному из липидов дизельному топливу, состоящему из длинноцепочечных алкиловых эфиров. Биодизельное топливо, как правило, получают в результате химической реакции липидов со спиртом для получения сложных эфиров жирных кислот.
[47] Термин «возобновляемое дизельное топливо» относится к полученному из липидов дизельному топливу, состоящему из длинноцепочечных алкильных соединений, не содержащих кислород или другие гетероатомы, такие как азот или сера. Возобновляемое дизельное топливо, как правило, получают в результате каталитической гидрогенизации, деоксигенации и денитрогенации липидов необязательно с последующим каталитическим крекингом и изомеризацией длинноцепочечных углеводородов до алканов с длиной цепи от 8 до 14 углеродов.
[48] Термин «выходящий газ» включает любой газ, который покидает реактор через один или несколько газоотводов. Выходящий газ будет, как правило, содержать СН4, O2 и CO2.
[49] Термин «жидкая питательная среда» и/или «среда» включает жидкую среду, содержащую питательные вещества, подходящие для микробиологической конверсии с применением одного или нескольких микроорганизмов. Жидкая питательная среда содержит витамины и/или минералы, достаточные для роста используемого микроорганизма или микроорганизмов.
[50] Термин «массоперенос» в настоящей заявке означает перенос газообразных субстратов в жидкую среду, в которой развиваются микроорганизмы.
[51] Термин «влажная экстракция», как правило, относится к процедуре экстракции, при которой продукты непосредственно экстрагируют из микроорганизма без необходимости в удалении воды и сушке.
[52] Как правило, в способах влажной экстракции используют суспензии влажной биомассы, содержащие менее 40% твердых веществ (предпочтительно от 10 до 20% твердых веществ), что позволяет проводить экстракцию в перемешиваемом реакторе периодического действия в присутствии растворителя, при этом обеспечивая максимальную скорость массопереноса растворитель - биомасса для увеличения эффективности экстракции продукта. Фракционирование влажной биомассы с применением химического разрушения клеток известно для водорослей (Czartoski et al., WO 2010/104922, "Algae Biomass Fractionation"). Примеры способов включают способы, описанные Czartoski et al., в которых обработка кислотой предшествует экстракции липидов с последующим процессом экстракции неполярным растворителем. Однако процесс экстракции адаптирован конкретно для водорослей, в особенности для неполярных липидов, и не предполагает использование биомассы бактерий или метанотрофов или экстракцию полярных липидов (полученных из значительной фракции бактериальной мембраны в биомассе микроорганизмов и бактерий). Существующий уровень техники процедур экстракции не включает адаптацию полярности растворителя для экстракции к составу и полярности липидов, которые будут экстрагированы, и такая адаптация является новизной в системах экстракции, описанных в настоящем изобретении.
[53] Термин «легкая фаза» в настоящей заявке означает часть разделенного вещества после процедуры экстракции, которая, главным образом, содержит экстрагированный продукт и растворитель.
[54] Термин «тяжелая фаза» в настоящей заявке означает часть разделенного вещества после процедуры экстракции, которая, главным образом, содержит воду, отработанную биомассу и любой остаток продукта/растворителя.
[55] Термин «анаэробный ферментер» в настоящей заявке относится к реактору, который спроектирован для анаэробной конверсии органических отходов в биогаз. Как правило, реактор будет содержать ацидогенные бактерии, ацетогенные бактерии и/или метанобразующие бактерии. Ацидогенные бактерии используют для конверсии органических полимеров и аминокислот в CO2, Н2, NH3 и органические кислоты. Ацетогенные бактерии преобразуют полученные в результате органические полимеры в уксусную кислоту вместе с дополнительными CO2, Н2 и NH3. Метанобразующие бактерии преобразуют полученную уксусную кислоту в СН4 и СО. Реакторы, подходящие для анаэробной ферментации, могут включать, но не ограничены ими, ферментеры на основе закрытого анаэробного бассейна, ферментеры с поршневым течением потока, ферментеры полного смешения и сухие ферментеры.
[56] Если контекст не диктует обратное, фразы «микробиологическая конверсия» или «микробиологическая реакция» и т.п. в настоящей заявке охватывают как фазу роста, так и фазу биосинтеза продукта согласно способу.
[57] Метанотрофный белок одноклеточных организмов (SCP, single cell protein) представляет собой хорошо известный источник белка для корма животных (Anthony, 1982). Белок цельных клеток, как правило, обрабатывают для удаления нуклеиновых кислот и других соединений фосфора (наподобие фосфолипидов). Авторы настоящего изобретения предлагают собирать белки клеток после экстракции липидов и применять их в качестве источника аминокислот для корма животных.
[58] Термин «условия ферментации» в настоящей заявке представляет собой условия, необходимые для осуществления микробиологической конверсии, и включает, без ограничения, температуру жидкой питательной среды, состав жидкой питательной среды и концентрацию отдельных компонентов среды, давление в реакторе, коэффициент массопереноса используемой смеси газов в реакторе, соотношение СН4 и O2 в смешанном газе, скорость потока смешанного газа, количество инокулюма, перемешивание биореактора и pH жидкой питательной среды.
[59] Термин «влажная биомасса» в настоящей заявке означает биомассу, которую отцентрифугировали для удаления по меньшей мере некоторой части воды, присутствующей в биомассе. Влажная биомасса, как правило, содержит по меньшей мере приблизительно 30 масс. % воды.
[60] Термин «сухая биомасса» в настоящей заявке означает биомассу, которую сначала отцентрифугировали, а затем высушили, например, с применением лиофилизатора, для удаления приблизительно 100% воды.
[61] Известны способы получения липидов из источников углерода, таких как глюкоза, ксилоза, лактоза, глицерол и этанол (Chi et al., "Oleaginous yeast Cryptococcus curvatus culture with dark fermentation hydrogen production effluent as feedstock for microbial lipid production" International Journal of Hydrogen Energy, Vol 36, 2011, pp 9542-9550.) Примеры таких способов включают способы, описанные, например, в публикации Chi et al. Более того, известно множество микроводорослей, способных осуществлять микробную конверсию сахаров в липиды, такие как водоросли рода Chlorella species. Однако метан не использовали в качестве источника углерода для микробиологического получения липидов. [62] Способ согласно первому аспекту настоящего изобретения включает микробиологическую конверсию метана и кислорода в биореакторе, снабжаемом газом, для получения липидов, белков и аминокислот. Согласно определенным вариантам реализации настоящего изобретения данный способ также включает экстракцию продуктов на основе липидов, полученных из биомассы бактерий.
Микроорганизмы
[63] Необходимой частью способа согласно настоящему изобретению является по меньшей мере одна метанотрофная бактерия, способная к микробиологическому преобразованию СН4 и O2 в продукты, такие как липиды и аминокислоты. Любые метанотрофные бактерии, способные к микробиологическому преобразованию СН4 и O2 в липиды и/или аминокислоты, можно использовать согласно настоящему изобретению. Метанотрофная бактерия представляет собой бактерию, которая выбрана из группы, включающей Methylococcus, Methylomonas, Methylomicrobium, Methylobacter, Methylocaldum, Methylomarinum, Methylovulum, Methylomarinovum, Methylothermus, Methylocystis, Methylosinus и комбинации указанных бактерий. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофную бактерию выбирают из Methylococcus capsulatus, Methylomonas methanica, Methylomonas spp., Methylosinus trichosporium, Methylomarinum vadi, Methylobacter marinus, Methylomarinum vadi, Methylomicrobium alcaliphilum и Methylomicrobium buryatense.
[64] Согласно следующим вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофную бактерию выбирают из рода Methylomicrobium. Метанотрофные бактерии данного рода представляют собой типичные метанотрофы группы I, использующие для ассимиляции углерода путь рибулозы монофосфата (RuMP).
[65] Согласно предпочтительным вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофная бактерия представляет собой Methylomicrobium buryatense. Данный вид является мезофильным, хотя и способен расти при температуре 10°С-45°С. В периодической культуре рост происходит при pH 6-11, предпочтительно pH 8,0-9,5, и при концентрации NaCl 0,1-8%, предпочтительно 0,75% NaCl. Данный вид содержит связанную с мембранами метанмонооксигеназу (корпускулярную) (particulate methane monooxygenase, pMMO) и растворимую метанмонооксигеназу (soluble methane monooxygenase, sMMO) (Kaluzhnaya et al., 2001).
[66] Метанотрофная бактерия может представлять собой бактерию, существующую в природе, или штамм, полученный генно-инженерным способом. Например, метанотрофная бактерия представляет собой полученный генно-инженерным способом штамм Methylomicrobium, который обладает улучшенными характеристиками роста по сравнению с родительским штаммом. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения метанотрофная бактерия представляет собой выбранный штамм Methylomicrobium. Пример выбранного штамма, подходящего для использования согласно настоящему изобретению, представляет собой штамм 5GB1 Methylomicrobium buryatense, который является вариантом дикого типа, устойчивым к рифамицину, и содержит мутацию в гене rpoS (MBURv2_50058), содержащем вставку 309 пар оснований, которая приводит к появлению стоп-кодона через 218 АК (аминокислот) (за пределами 327 АК дикого типа). Согласно определенным вариантам реализации настоящего изобретения улучшенный штамм обладает специфической скоростью роста приблизительно 0,24 (время удвоения культуры 3 ч) в оптимизированной среде роста (см. пример 1).
Сырье
[67] Независимо от используемой в способе согласно настоящему изобретению метанотрофной бактерии согласно настоящему изобретению, такой бактерии требуется источник углерода и источник кислорода для получения липидов и/или аминокислот. Источники углерода включают, без ограничения, метан, метанол и их комбинации. Метан может быть получен из источника, который выбран из группы, включающей, но не ограниченной ими, природный газ, синтетический природный газ, гидраты природного газа, труднодоступный природный газ, сланцевый газ, сжигаемый газ, метан угольных пластов, метан угольных шахт, метан, полученный в результате каталитического крекинга олефинов или органических веществ, газ, образующийся при разложении отходов, биогаз, нефтяной попутный газ, метан, полученный в процессе сельского хозяйства, и метан, полученный как нежелательный продукт в результате гидрогенизации СО и реакций гидролиза, таких как процесс Фишера-Тропша. Наибольшим источником СН4 в мировом масштабе являются системы природного газа и нефти.
[68] Метанол может быть получен в результате каталитической конверсии монооксида углерода и водорода. В качестве альтернативы, СН3ОН получают в результате каталитической конверсии СН4. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения поток газа, содержащего СН4, каталитическим способом преобразуют в СН3ОН перед поступлением в реактор. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения способ согласно настоящему изобретению объединен с процессом синтеза СН3ОН. Например, по меньшей мере часть СН3ОН из способа синтеза СН3ОН, такого как способ, осуществляемый на заводе по производству метанола, может быть направлена в реактор утилизации в способе согласно настоящему изобретению.
[69] Согласно различным вариантам реализации настоящего изобретения метанол и метан могут быть перемешаны и поданы в биореактор
[70] Вторым компонентом, необходимым для роста метанотрофной бактерии и образования липидов и/или аминокислот, является кислород или источник кислорода. Типичные источники кислорода включают, но не ограничены ими, воздух, обогащенный воздух, O2 от фракционной перегонки, адсорбцию при переменном давлении, концентратор кислорода, электролиз и жидкий O2. Соотношение источника кислорода к источнику углерода можно варьировать для улучшения образования желаемых продуктов или для оптимизации эффективности микробной реакции и в конечном итоге для улучшения образования или улучшения роста. Соотношение O2 к СН4 в газообразном субстрате может варьировать от приблизительно 5:1 до приблизительно 1:1. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения газообразный субстрат, который поступает в биореактор, содержит O2 и СН4 в соотношении, которое варьирует от приблизительно 2,5:1 до приблизительно 1:1. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения газообразный субстрат, который поступает в биореактор, содержит O2 и СН4 в соотношении, которое варьирует от приблизительно 1,5:1 до приблизительно 1:1. Стехиометрия реакции между СН4 и O2 будет варьировать в зависимости от пути, который используется микроорганизмом (микроорганизмами). Диапазон возможной стехиометрии потребления СН4 микроорганизмами проиллюстрирован на фигуре 1.
[71] Как показано на фигуре 1, исходя из стехиометрии, может потребоваться эксплуатация реактора, при которой объемы СН4 и O2 вводят в диапазоне воспламеняемости (1). Предпочтительно, что реактор функционирует, когда в реакторе наблюдаются условия невоспламенения, и вследствие этого 96% или более конверсии СН4 необходимо при функционировании при соотношении O2 к СН4 во входящем газе 1,8:1 с целью создать в реакторе условия невоспламенения.
[72] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения газообразный субстрат, используемый в данном способе, содержит воздух как альтернативу O2. При функционировании с воздухом вместо O2 условия эксплуатации в реакторе можно поддерживать за пределами диапазона воспламеняемости в зависимости от конверсии СН4 в реакторе. Диапазон стехиометрии при эксплуатации с воздухом проиллюстрирован на фигуре 2, где (1) представляет собой диапазон воспламеняемости, (2) представляет собой диапазон стехиометрии, (3) представляет собой состав входящего газа и (4) представляет собой воздушный канал. Согласно определенным вариантам реализации настоящего изобретения конверсия СН4 более чем на 40% приведет к созданию условий невоспламенения в реакторе с применением соотношения O2 к СН4 во входящем газе 1,8:1, что упрощает конструкцию реактора с точки зрения уменьшения источника воспламенения.
[73] Когда источник углерода представляет собой метанол, концентрация СН3ОН в среде роста может варьировать от приблизительно 1% (об./об.) до приблизительно 5% (об./об.). Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения соотношение может составлять от 1:1,2 до приблизительно 1:1,5. Для оптимального использования метанола штамм необходимо выращивать в полностью аэробных условиях. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения субстрат, содержащий СН3ОН, вводят в реактор на начальных стадиях способа с целью оптимизировать рост микроорганизмов. После установления оптимальной скорости роста одного или нескольких микроорганизмов субстрат можно заменить субстратом, содержащим СН4 и O2.
[74] Источник углерода и источник кислорода могут поступать в биореактор в одном потоке или в виде отдельных потоков. Например, поток природного газа можно смешать с потоком, содержащим кислород, например, воздухом, для обеспечения желаемого соотношения O2:СН4.
[75] Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения субстрат, содержащий метан и метанол, может поступать в реактор, и поток, содержащий кислород, может отдельно поступать реактор. Жидкий поток метанола может поступать отдельно от газообразного потока метана.
[76] Потоки смешанных газов могут также обладать дополнительными преимуществами, в особенности в тех случаях, когда поток газа, содержащего СН4 или СН4 и O2, является прерывающимся по своей природе. Например, прерывающийся поток газа, содержащего СН4 или СН4 и O2, можно смешать с по существу непрерывным потоком, содержащим СН4 или СН4 и O2, и ввести в реактор. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения состав и скорость по существу непрерывного потока можно варьировать в соответствии с прерывающимся потоком с целью поддержания снабжения потоком субстрата по существу непрерывного состава и поддержания скорости потока, поступающего в ферментер.
[77] Вне зависимости от соотношения источник кислорода: источник углерода, которое поступает в реактор, важно, чтобы достаточное количество кислорода было растворено в жидкой питательной среде для облегчения потребления бактериями. Как правило, содержание растворенного кислорода должно варьировать от приблизительно 0,1% до приблизительно 100% насыщения воздухом при атмосферном давлении. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения содержание растворенного кислорода находится в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 40% насыщения воздухом при атмосферном давлении. Как правило, желательно, чтобы содержание растворенного кислорода составляло менее чем приблизительно 1 мМ/л O2.
[78] Способ согласно настоящему изобретению можно объединить с другим способом, включающим синтез продуктов из газообразных субстратов. Пример таких способов включает получение спиртов и/или кислот посредством анаэробной ферментации газообразных субстратов, содержащих СО, CO2 и/или Н2. Примеры способов включают способы, описанные, например, в публикациях WO 2007/117157 и WO 2008/115080, а также в патентах США №№6,340,581, 6,136,577, 5,593,886, 5,807,722 и 5,821,111, каждый из которых включен в настоящую заявку посредством ссылки. Согласно таким вариантам реализации настоящего изобретения потоки газа, содержащие СН4 вместе с СО, CO2 и/или Н2, например, природный газ или газ, образующийся при разложении отходов, можно подвергать любому способу разделения газа, известному в данной области техники, с целью разделения компонентов или элементов газа. Разделенный СН4 можно затем использовать в способе согласно настоящему изобретению, тогда как СО, CO2 и/или Н2 можно использовать в способе анаэробной ферментации.
Реактор
[79] Культивирование микроорганизма (микроорганизмов) и микробиологическую конверсию метана в один или несколько продуктов можно проводить в любом подходящем биореакторе, таком как реактор с иммобилизованными клетками, газлифтный реактор, барботажный колоночный реактор (BCR), реактор с циркуляционной петлей, мембранный реактор, такой как мембранный биореактор с системой полых волокон (HFM BR) или реактор с орошаемым слоем (TBR). Также согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения биореактор может содержать первый реактор для роста, в котором культивируется микроорганизм (микроорганизмы), и второй реактор для синтеза продукта, в который может поступать бульон из реактора для роста и в котором можно получить различные продукты (например, кислоты).
[80] Биореактор содержит жидкую питательную среду, содержащую необходимые бактерии, и в биореактор будет подаваться газообразный субстрат, содержащий СН4 и O2. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения жидкую питательную среду подают в реактор непрерывно. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения жидкую питательную среду насыщают O2 перед подачей в реактор. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения в жидкой питательной среде повышают давление, и среду насыщают O2 перед подачей в реактор.
[81] Жидкая питательная среда содержит питательные вещества, подходящие для микробиологической конверсии с применением желаемой бактерии, и будет также содержать витамины и/или минералы, достаточные для роста используемого микроорганизма или микроорганизмов. Среды, подходящие для культивирования усваивающих метан бактерий, известны в данной области техники. Например, подходящие среды описаны в публикациях Kaluzhnaya et al., 2001 и Ojala et al., 2011. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения среда представляет собой минимальную смесь солей. Состав может варьировать по содержанию соли. Типичные составы питательной среды приведены в таблице 1.
[82] Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения среда, используемая для роста штамма 5GB1 М. buryatense, содержит культуральную среду NMS. Согласно следующим вариантам реализации настоящего изобретения среда, используемая для роста штамма 5GB1 М. buryatense, содержит MgSO4 * 7H2O, содержание которого варьирует от приблизительно 0,04 г/л до приблизительно 1 г/л, CaCI2 * 6H2O, содержание которого варьирует от приблизительно 0,007 г/л до приблизительно 0,2 г/л, NaCl, KH2PO4, Na2CO3, Na2 - EDTA, FeSO4 * 7H2O, ZnSO4 * 7H2O, MnCl2 * 4H2O, H3BO3, содержание которых варьирует от приблизительно 0,02 г/л до приблизительно 0,03 г/л, CoCl2 * 6H2O, содержание которого варьирует от приблизительно 0,02 г/л до приблизительно 0,2 г/л, CuCl2 * 2H2O, NiCl2 * 6H2O и Na2MoO4 * 2H2O, содержание которых варьирует от приблизительно 0,003 г/л до приблизительно 0,05 г/л.
[83] Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения среда, используемая для роста штамма 5GB1 М. buryatense, содержит по меньшей мере один источник азота, такой как KNO3, NaNO3, NH4Cl, (NH4)2SO4, мочевина или комбинации указанных соединений. Согласно следующим вариантам реализации настоящего изобретения среда, используемая для роста штамма 5GB1 М. buryatense, содержит по меньшей мере один источник азота, содержащий KNO3, NaNO3 или комбинации указанных соединений.
[84] Было установлено, что некоторые питательные вещества при их добавлении влияют на скорость роста и количество липидов, образуемое конкретной бактерией. В частности, желательно, чтобы потребление Cu++составляло по меньшей мере 7,5 мкмоль/гСМК (грамм сухой массы клеток). Поскольку количество меди может со временем стать ядовитым для бактерий, желательно, чтобы концентрация Cu++находилась в диапазоне от приблизительно 7 мкМ до приблизительно 20 мкМ. Аналогично желательно, чтобы концентрация Fe++находилась в диапазоне от приблизительно 5 мкМ до приблизительно 15 мкМ (таблица 2). Аналогично потребление NO3 - должно варьировать от приблизительно 5 ммоль/гСМК до приблизительно 8 ммоль/гСМК. Дополнительно концентрация PO4 -3 должна варьировать от приблизительно 1,4 ммоль/гСМК до приблизительно 2 ммоль/гСМК.
[85] Биореактор спроектирован таким образом, чтобы обеспечивать достаточный массоперенос, позволяющий микроорганизму (микроорганизмам) получить доступ к СН4 (и или СН3ОН) и O2. Длительные времена пребывания газа приводят к высокому потреблению газа микроорганизмом (микроорганизмами). Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения реактор представляет собой реактор с циркуляционной петлей, содержащий вертикальный сегмент и выпускной сегмент, через которые циркулируют газообразный субстрат и жидкая среда. Реактор может дополнительно содержать широкий диапазон подходящих контактных модулей газ/жидкость, которые могут обеспечить эффективный массоперенос газообразного субстрата, необходимый для улучшения микробиологической конверсии. Контактный модуль обеспечивает уникальное геометрическое окружение, которое позволяет газу и жидкости смешиваться надлежащим образом вдоль пути течения потока, в результате чего поступивший газ растворяется в жидкости более равномерно. В качестве примера данные контактные модули включают, но не ограничены ими, матрицу структурированной гофрированной металлической укладки, неупорядоченную укладку, ситчатые пластинки и статические смесители, все из которых характеризуются диапазоном хорошо известных типов и плотностей и широко доступны из коммерческих источников.
[86] В соответствии с конкретными вариантами реализации настоящего изобретения скорость массопереноса газообразного субстрата к культуре микроорганизмов можно контролировать таким образом, что культура микроорганизмов снабжается субстратом при оптимальной скорости подачи или при скорости, приближенной к оптимальной скорости подачи. В реакторах скорость массопереноса можно контролировать посредством контроля парциального давления газообразного субстрата и/или посредством контроля скорости потока жидкости или задержки подачи газа. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения массоперенос контролируют посредством контроля парциального давления газообразного субстрата, поступающего в реактор.
[87] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения pH среды поддерживают при значении от приблизительно 6 до приблизительно 11. Более конкретно, pH варьирует от приблизительно 8,0 до приблизительно 9,5. pH можно контролировать посредством добавления карбоната или бикарбоната или посредством добавления кислот и оснований к среде в соответствии с требованиями. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения температуру жидкой питательной среды поддерживают от приблизительно 5 до приблизительно 65°С, предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 40°С и наиболее предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 35°С.
Получение продуктов
[88] Способ согласно настоящему изобретению позволяет получить продукты на основе липидов в результате микробиологической конверсии СН4 метанотрофными микроорганизмами в биореакторе. Согласно различным вариантам реализации настоящего изобретения липиды содержатся в мембранной фракции биомассы бактерий. Липидная фракция от общего объема биомассы будет определяться условиями роста в реакторе. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения липиды, которые содержатся в мембранной фракции биомассы бактерий, составляют приблизительно по меньшей мере 5% от сухой массы бактерий. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения липиды, которые содержатся в мембранной фракции биомассы бактерий, составляют по меньшей мере приблизительно 20% или по меньшей мере приблизительно 40% от сухой массы бактерий. Одним из побочных газов, образующихся в процессе микробиологической конверсии, является CO2. CO2 может оставаться с любыми не вступившими в реакцию газами в газовой фазе, или некоторая его часть может содержаться в жидком бульоне. Количество, которое остается в газовой фазе, по сравнению с количеством, которое поступает в жидкий бульон, зависит от pH бульона, причем более высокие значения pH способствуют нахождению CO2 в жидком бульоне.
[89] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения ограниченное поступление O2 в реактор будет способствовать образованию липидов микроорганизмом (микроорганизмами). Надлежащее снабжение СН4 с ограниченным поступлением O2 может привести к более высокой скорости роста и увеличенному образованию липидов культурой. Вследствие этого согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения газообразный субстрат, содержащий избыток СН4, вводят в реактор для образования культурой липидного продукта. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения ограниченное поступление СН4 в реактор будет способствовать образованию микроорганизмом (микроорганизмами) липидов. Надлежащее снабжение O2 с ограниченным поступлением СН4 может привести к более высокой скорости роста и к увеличенному образованию культурой липидов. Вследствие этого согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения газообразный субстрат, содержащий избыток O2, вводят в реактор для образования культурой липидного продукта. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения для способствования образованию липидов поглощение бактериями газообразного субстрата находится в соотношении O2 к СН4, которое варьирует от приблизительно 1:1 до приблизительно 2,5:1. Согласно предпочтительным вариантам реализации настоящего изобретения для способствования образованию липидов поглощение O2 и СН4 находится в соотношении, которое варьирует от приблизительно 1,3:1 до приблизительно 1:1. Желательно, чтобы скорость роста бактерий составляла по меньшей мере 0,08 ч-1, или по меньшей мере 0,12 ч-1, или по меньшей мере 0,2 ч-1 или по меньшей мере 0,4 ч-1. Диапазон стехиометрии при использовании ограничения O2 и способствования продукции липидов проиллюстрирован на фигуре 3, где (1) представляет собой диапазон воспламеняемости.
[90] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения в результате осуществления способа образуются липиды, включая жирные кислоты, гликолипиды, сфинголипиды, сахаролипиды, поликетиды, стероидные липиды, гопаноиды, фосфолипиды и пренольные липиды с жирной кислотой (и образующимся углеводородом) с длиной цепей приблизительно от 12 до 20 атомов углерода. Конкретные примеры липидов включают, но не ограничены ими, лауриновую кислоту, миристиновую кислоту, пальмитиновую кислоту, пальмитолеиновую кислоту, стеариновую кислоту, вакценовую кислоту, фосфатидилхолин, триглицерины, глицеролы и комбинации указанных липидов. Конкретное содержание жирной кислоты показано в примере 1, таблица 3.
[91] Помимо получения липидов, в результате осуществления способа согласно настоящему изобретению можно также получить аминокислоты. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения аминокислоты, образуемые микроорганизмом, включают, но не ограничены ими, эктоин, пролин, 5-оксопролин, аланин, аспартат, глутамин и глутамат. Пример образования аминокислоты представлен в таблице 3, которая приведена в примере 3. Образование аминокислот микроорганизмом может являться результатом культивирования при высоком содержании соли (3-8% NaCl).
[92] Реактор желательно эксплуатировать в условиях, соответствующих прохождению микробиологической конверсии газа в желаемые продукты. Условия реакции, которые следует принимать во внимание, включают давление, температуру, скорость потока газа, скорость потока жидкости, pH среды, окислительно-восстановительный потенциал среды, скорость перемешивания (при использовании реактора непрерывного действия с механическим перемешиванием), содержание инокулюма, максимальные концентрации субстрата для обеспечения того, что СН4, СН3ОН или O2 в жидкой фазе не становятся лимитирующими, и максимальные концентрации продукта во избежание ингибирования продуктом.
[93] Согласно определенным вариантам реализации настоящего изобретения может иметь преимущество процесс при увеличенном парциальном давлении. Более высокое давление в реакторе может повлиять на образование липидов и рост микроорганизмов. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения реактор поддерживают при давлении от приблизительно атмосферного до приблизительно 3000 кПа. Согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения давление может составлять от приблизительно 20 кПа до приблизительно 2000 кПа.
[94] Согласно определенным вариантам реализации настоящего изобретения концентрация натрия в среде может оказывать эффект на рост и скорости продукции метанотрофных микроорганизмов. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения концентрацию натрия в среде доводят до желаемого уровня с применением соли, предпочтительно NaCl. В таких случаях pH среды контролируют с применением кислот и оснований, которые не содержат натрия. Согласно предпочтительным вариантам реализации настоящего изобретения концентрацию натрия поддерживают от приблизительно 120 до приблизительно 210 мМ (в форме катиона).
[95] Согласно различным вариантам реализации настоящего изобретения состав газа по способу определяют с применением газовой хроматографии посредством регуляторного отбора проб входящего и выходящего газа. Данный подход позволяет контролировать СН4, CO2, O2 и инертные соединения, такие как азот, в газе, а также водород, образованный в результате метаболизма бактерий. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения уровень O2 в реакторе также контролируют посредством применения датчика растворенного кислорода, который измеряет концентрацию O2 в бульоне реактора. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения измерения, полученные с применением датчика кислорода, используют для контроля скорости подачи входящего O2 или воздуха.
[96] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть неиспользованного газа и/или газа, образуемого микроорганизмом (микроорганизмами), покидает реактор через газоотвод. Данный выходящий газ, как правило, содержит непотребленные СН4 и O2 вместе с CO2, образуемым микроорганизмом. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть выходящего газа возвращается в биореактор для последующего преобразования. Согласно таким вариантам реализации настоящего изобретения выходящий газ может сначала подвергаться любому способу разделения газа, известному в данной области техники, для удаления одного или нескольких нежелательных компонентов из потока выходящего газа, например, CO2. В качестве альтернативы, по меньшей мере часть выходящего газа можно использовать в качестве топлива.
Экстракция
[97] Согласно различным вариантам реализации настоящего изобретения липидные продукты содержатся в клетке или в клеточной мембране. В данных случаях липидные продукты необходимо экстрагировать из биомассы бактерий. Вследствие этого после процесса микробиологической конверсии в реакторе биомасса поступает в зону экстракции.
[98] Зона экстракции может содержать несколько блоков экстракции для различных стадий способа экстракции. На первой стадии биомасса может поступать в блок разрушения клеток при концентрации твердых веществ, пригодной для закачивания биомассы (менее 40% твердых веществ и предпочтительно от 1 до 10% твердых веществ) для предварительной обработки перед экстракцией липидов. Этап предварительной обработки может состоять из химической или физической обработки клеточной биомассы, предпочтительно гомогенизации под высоким давлением, инкубации при высокой температуре (от приблизительно 50°С до приблизительно 200°С, предпочтительно от приблизительно 75°С до приблизительно 90°С) или предварительной обработки кислотой или щелочью (в предпочтительных концентрациях от приблизительно 1 до приблизительно 10% H2SO4 или NaOH, предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 4% H2SO4 или NaOH) или любой комбинации указанных способов.
[99] Согласно следующим вариантам реализации настоящего изобретения разрушенные клетки могут сначала подвергаться этапу обезвоживания (удаления воды) для удаления некоторого количества воды, содержащейся в ферментативном бульоне, перед тем, как поступят на процесс экстракции растворителем. Удаление воды может включать, например, но не ограничиваясь ими, центрифугирование, фильтрацию, выпаривание или комбинации указанных способов. Удаление воды может привести к тому, что часть биомассы, содержащая разрушенные клетки, будет характеризоваться меньшим содержанием воды, чем содержание воды в исходном ферментативном бульоне. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения содержание воды в биомассе, содержащей разрушенные клетки и липиды, после удаления воды может варьировать от приблизительно 10 масс. % воды до приблизительно 60 масс. % воды.
[100] Затем разрушенные клетки можно подвергать процессу экстракции растворителем в соотношении влажная биомасса: растворитель от приблизительно 100:1 и приблизительно 1:100, или в соотношении от приблизительно 10:1 до приблизительно 1:10, или в соотношении от приблизительно 5:1 до приблизительно 1:5 или в соотношении от приблизительно 2:1 до приблизительно 1:2. Предпочтительный растворитель для использования на данной стадии представляет собой растворитель с полярностью, совместимой с полярностью липидной фракции, и с достаточно низкой температурой кипения для более легкого удаления растворителя; предпочтительные растворители представляют собой растворители на основе короткоцепочечного спирта для высокополярной липидной фракции в метанотрофных биомассах, например, бутанол или пентанол, или растворители на основе короткоцепочечных алканов для микробиологических неполярных липидов, например, гексан или гептан, или комбинацию полярного и неполярного растворителя. Другие примеры растворителей, которые можно использовать в способе согласно настоящему изобретению, выбраны из группы, включающей метанол, этанол, 1-пропанол, н-бутанол, изобутанол, изоамиловый спирт, 2-метил-1-бутанол, фенетиловый спирт, 1-пентанол, 1-гексанол, 1-гептанол, 1-октанол, 1-нонанол, 1-деканол, триптофол, изопропанол, 2-бутанол, 2-пентанол, 2-гексанол, циклогексанол, трет-бутиловый спирт, трет-амиловый спирт, 2-метил-2-пентанол, 2-метилгексан-2-ол, 2-метилгептан-2-ол, 3-метил-3-пентанол, 3-метилактан-3-ол, циклопентан, циклогексан, бензол, толуол, диэтиловый эфир, дихлорметан, тетрагидрофуран, этилацетат, ацетон, диметилформамид, ацетонитрил, диметилсульфоксид и комбинации указанных растворителей. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения продукт процесса экстракции дополнительно разделяют на легкую фазу, главным образом, содержащую экстрагированные липиды и растворитель, и тяжелую фазу, главным образом, содержащую воду, отработанную биомассу и остаток липида/растворителя. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения разделение легкой фазы и тяжелой фазы можно осуществлять гравиметрическими методами, включая, но не ограничиваясь ими, центрифугирование и фазовые разделители. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения на стадии разделения применяют центрифугу с коническими перегородками в роторе.
[101] Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем можно завершать при температуре, которая варьирует от приблизительно 0°С до приблизительно 100°С. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем можно завершать при температуре, которая варьирует от приблизительно 20°С до приблизительно 50°С. Согласно следующим вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем можно завершать при температуре приблизительно 0°С, приблизительно 10°С, приблизительно 20°С, приблизительно 30°С, приблизительно 40°С, приблизительно 50°С, приблизительно 60°С, приблизительно 70°С, приблизительно 80°С, приблизительно 90°С или приблизительно 100°С.
[102] Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем можно проводить при давлении, которое варьирует от приблизительно 35 кПа (5 фунт-сила/дюйм2) до приблизительно 13790 кПа (2000 фунт-сила/дюйм2), или от приблизительно 690 кПа (100 фунт-сила/дюйм2) до приблизительно 6900 кПа (1000 фунт-сила/дюйм2), или от приблизительно 6900 кПа (1000 фунт-сила/дюйм2) до приблизительно 13790 кПа (2000 фунт-сила/дюйм2), или от 97 кПа (14 фунт-сила/дюйм2) до приблизительно 172 кПа (25 фунт-сила/дюйм2).
[103] Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем может быть выполнен в период времени, варьирующий от приблизительно 1 минут до приблизительно 24 часов. Согласно некоторым следующим вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем может быть выполнен в период времени, варьирующий от приблизительно 1 минуты до приблизительно 60 минут. Согласно следующим вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем может быть выполнен в период времени приблизительно 1 минуту, приблизительно 10 минут, приблизительно 20 минут, приблизительно 30 минут, приблизительно 40 минут, приблизительно 50 минут или приблизительно 60 минут. Согласно следующим вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем может быть выполнен в период времени, варьирующий от приблизительно 1 часа до приблизительно 24 часов. Согласно следующим вариантам реализации настоящего изобретения этап экстракции растворителем может быть выполнен в период времени приблизительно 1 час, приблизительно 2 часа, приблизительно 3 часа, приблизительно 4 часа, приблизительно 5 часов, приблизительно 6 часов, приблизительно 7 часов, приблизительно 8 часов, приблизительно 9 часов, приблизительно 10 часов, приблизительно 11 часов, приблизительно 12 часов, приблизительно 13 часов, приблизительно 14 часов, приблизительно 15 часов, приблизительно 16 часов, приблизительно 17 часов, приблизительно 18 часов, приблизительно 19 часов, приблизительно 20 часов, приблизительно 21 час, приблизительно 22 часа, приблизительно 23 часа или приблизительно 24 часа.
[104] После разделения растворитель можно выделить из липидного продукта посредством перегонки и направить обратно в зону экстракции, оставляя поток по существу чистых липидов. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения тяжелая фаза, содержащая отработанную биомассу, поступает в модуль анаэробной ферментации. В качестве альтернативы, отработанную биомассу можно использовать для получения белка одноклеточных организмов.
[105] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения липиды, экстрагированные из биомассы, можно подвергнуть дополнительной обработке для получения топлива или других химических веществ. Например, по меньшей мере фракцию потока липидного продукта можно направить в блок гидрообработки, в котором липиды можно преобразовать в дизельное топливо или компоненты дизельного топлива.
[106] Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения липиды можно преобразовать в по меньшей мере одно химическое соединение, топливо или компонент топлива, которые выбраны из группы, включающей возобновляемое дизельное топливо, биодизельное топливо, углеводороды, сложные метиловые эфиры жирных кислот (FAME) и сложные этиловые эфиры жирных кислот (FAEE), посредством способов, хорошо известных в данной области техники. В различных производных химических веществ, таких как чистящие средства и средства личной гигиены, используются компоненты, например, поверхностно-активные вещества, жирные спирты и жирные кислоты, для всех из которых липиды или производные липидов могут использоваться в качестве заместителя. Также из липидов можно получить различные продукты переработки масел.
[107] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть тяжелой фазы, содержащей отработанную биомассу с этапа экстракции растворителем, направляют в блок анаэробного ферментера. В блоке анаэробного ферментера компоненты тяжелой фазы преобразуются в биогаз посредством анаэробной ферментации. Блок анаэробного ферментера может содержать ацидогенные бактерии, ацетогенные бактерии и/или метанобразующие бактерии. В типичном способе анаэробной ферментации ацидогенные бактерии сначала преобразуют органические полимеры и аминокислоты в CO2, Н2, NH3 и органические кислоты. Затем ацетогенные бактерии преобразуют полученные в результате органические полимеры в уксусную кислоту вместе с дополнительным CO2, Н2 и NH3. Наконец, метанобразующие бактерии преобразуют полученную уксусную кислоту в СН4 и CO2.
[108] Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть биогаза, образованного в анаэробном ферментере, вносят в биореактор, причем метан используют для последующей микробиологической конверсии метанотрофными бактериями в один или несколько продуктов. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть биогаза, образованного в анаэробном ферментере, поступает на газовую турбину для получения энергии. Энергию, полученную на газовой турбине, можно использовать для снабжения энергией любого этапа способа согласно настоящему изобретению, описанного в настоящей заявке.
Примеры
Пример 1
В данном примере представлена общая процедура проведения следующих экспериментов. Жидкую среду готовили в биореакторе посредством растворения следующих реактивов в 1000 мл деионизированной воды.
0,2 г MgSO4×7H2O
0,02 г CaCl2×6H2O
1,00 г KNO3
7,5 г NaCl
Затем биореактор автоклавировали при температуре 121°С в течение 20 минут, после чего охлаждали до температуры 30°С. В биореактор вводили датчик растворенного кислорода (РК) и датчик pH, оба из которых подсоединяли к контролеру. Затем воздух барботировали через среду со скоростью 100 сксм/м (стандартный кубический сантиметр) в течение 12 часов. Добавляли микроэлементы, карбонатный и фосфатный буферы (2 мл, 25 мл и 20 мл, соответственно).
Состав микроэлементов:
1,0 г Na2-EDTA
2,0 г FeSO4×7H2O
0,8 г ZnSO4×7H2O
0,03 г MnCl2×4H2O
0,03 г Н3ВО3
0,2 г CoCl2×6H2O
0,6 г CuCl2×2H2O
0,02 г NiCl2×6H2O
0,05 г Na2MoO×2H2O
Довести до 1000 мл
Фосфатный раствор:
5,44 г KH2PO4
10,73 г Na2HPO4
Довести до 1000 мл
Карбонатный раствор:
1 М NaHCO3 700 мл
1 М Na2CO3 300 мл
Контроль основности (3 М NaOH) присоединяли и устанавливали для поддержания pH 8,8.
Поток воздуха заменяли конкретным газом, исследование которого проводили, и образцы для анализа методом газовой хроматографии отбирали каждые 45 минут с применением автоматического отбора проб во время анализа. Наконец, добавляли 50 мл инокулюма.
Пример 2.
Метанотрофным бактериям для роста, окисления метанола, а также дыхания необходимо железо. Было показано, что метанотрофы могут образовывать Fe-хелатирующее соединение (Yoon et al., 2010; Matsen et al., 2013), и вследствие этого могут расти при очень низких концентрациях металла. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что скорость роста штамма 5GB1 зависит от наличия железа. Максимальный рост наблюдается при высоком содержании железа - 14,4 мкМ. Культуры штамма 5GB1 Methylomicrobium buryatense росли в 50 мл минеральной среды в закрытых флаконах объемом 250 мл с добавлением 50 мл метана и различных концентраций Fe++, добавляемых в форме FeSO4.
Пример 3
Клетки выращивали в периодической культуре с использованием различных условий роста. Урожай 1 получали от клеток, которые росли при неограниченном поступлении СН4 и O2; Урожай 2 получали от клеток, которые росли в условиях ограничения O2; и Урожай 3 получали от клеток, которые росли в условиях ограничения СН4. Переэтерификацию целых клеток использовали для количественного определения жирных кислот в виде сложных метиловых эфиров жирных кислот (суммарные FAME) и для определения профиля жирных кислот клеточных липидов. Содержание липидов в клетках и профили жирных кислот варьировали в зависимости от условий роста.
Пример 4
Культуры штамма 5GB1 Methylomicrobium buryatense выращивали в 250 мл минеральной среды, описанной выше, в сосудах объемом 1 л с добавлением 750 мл метана. Клетки собирали посредством центрифугирования, лиофилизировали и направляли на анализ аминокислот в AminoAcids (https://www.aminoacids.com) для составления профиля суммарных аминокислот. Состав аминокислот белка, полученного из Methylomicrobium, представлен в таблице 4. Было продемонстрировано, что содержание изолейцина и метионина в клеточном белке штамма 5GB1 аналогично содержанию таковых в рыбной муке и превышает содержание данных аминокислот в белке BP. Более того, в отличие от биомассы Methylococcus capsulatus, которая содержит 15% нуклеиновых кислот, биомасса штамма 5GB1 Methylomicrobium buryatense содержит всего 3-5% нуклеиновых кислот.
Пример 5
В данном примере описаны некоторые параметры ферментации, установленные в ходе культивирования с подпиткой и непрерывного культивирования. При культивировании с подпиткой исходную среду и установку реактора, описанную в примере 1, использовали до достижения стационарной фазы роста и уменьшения потребления газа. Газ на входе в реактор и на выходе из реактора измеряли каждый час с целью определить потребление газа, и оптическую плотность культуры также многократно измеряли для определения условий роста.
Для культивирования с подпиткой при использовании метанола применяли процедуру, аналогичную примеру 1, с целью проведения эксперимента с метанолом вместо метана в качестве источника углерода. Перед инокуляцией к стандартной среде NMS2 добавляли 0,5% об./об. метанола. Вместо предварительно смешанной смеси газов через среду барботировали воздух со скоростью 100 сксм/м. Контроль pH и отбор проб для газовой хроматографии оставались без изменений. Конкретные скорости поглощения СН4 и O2, достигавшие максимума при наибольшей скорости роста, обобщены в таблице 5 ниже.
В аналогичном эксперименте культуру с подпиткой переключали на непрерывное питание средой с компонентами среды, разделенными на различные растворы. Данной системе позволяли достичь равновесия. Скорости потока компонентов среды в реактор изменяли до тех пор, пока не было обнаружено, что один из компонентов стал лимитирующим. Специфичные требования к NO3 и PO4 для биомассы определяли на основании равновесной концентрации биомассы, поддерживаемой ограничением потока питательных веществ.
Пример 6
Хорошо известно, что медь играет ключевую роль в физиологии и активности аэробных метанотрофных бактерий. Рост штаммов, содержащих только конкретный вид метанмонооксигеназы, в большой степени зависит от наличия металла. Культуры с растворимой ММО могут расти без добавления меди, однако демонстрируют уменьшенную скорость роста. Штамм 5GB1 был способен переключаться с sMMO после ограничения поступления меди и рос в широком диапазоне содержания меди (0-20 мкМ). Скорость роста штамма без меди составляла 0,115 ч-1 (по сравнению с 0,24 ч-1 при оптимальном содержании меди). Было установлено, что оптимальные концентрации меди составляют 12 мкМ (добавлены в форме CuSO4). При концентрации меди более 24 мкМ рост штамма не наблюдался. Количество накопленных липидов было выше в культурах, росших с медью, как описано в таблице ниже.
Пример 7
В данном примере описана культура с высокой плотностью клеток микроорганизма согласно настоящему изобретению при периодическом культивировании в биореакторе объемом 0,5 л. Культуральная среда, используемая для данной культуры, была модифицирована и содержала 8Х источник азота, 2Х фосфатный раствор и 4Х раствор микроэлементов в жидкой среде, описанной в примере 1. Соотношение СН4 и O2 в смешанном газе составляло 1:0,8. pH культуры в биореакторе контролировали и поддерживали на значении pH 8,8. Максимальная плотность клеток 22 г/л была достигнута при данном культивировании в течение 48 ч и приведена ниже.
Пример 8
В данном примере описана периодическая культура, которую выращивали в биореакторе объемом 5 л. Для данной культуры использовали ту же культуральную среду, смешанный газ и рН культуры, что и в примере 7. Из данной культуры, культивируемой в течение 72 ч, получали 10 г/л СМК, что составило лишь половину от максимальной СМК, которая была достигнута в примере 7. Данный факт можно объяснить более низкой скоростью перемешивания, осуществляемой в данном биореакторе. Однако содержание FAME в ходе всего данного культивирования составило приблизительно 10%.
Пример 8. Совместимость растворителя с типами липидов
Селективное разделение полярных и неполярных интактных липидов в полярных и неполярных растворителях было продемонстрировано на чистых компонентах. Бутанол выбирали как типичный низкокипящий растворитель на основе короткоцепочечного спирта, образующий более легкую фазу с водной суспензией клеток, и проводили сравнение с гексаном как традиционным растворителем для экстракции липидов в случае липидов на основе триглицеридов. С использованием фосфатидилхолина как типичного полярного липида и чистого канолового масла как типичного неполярного липида - триглицерида, сравнение эффективности экстракции после растворения липидов в воде и последующей экстракции этиленгексаном или бутанолом (в соотношении 1:1) продемонстрировало экстракцию 2,7% полярных липидов в гексане с достаточным образованием эмульсии, ингибирующей разделение фаз, необходимое для экстракции, тогда как в бутаноле наблюдалось извлечение 70%, с извлечением нейтральных липидов 61-72% при использовании обоих типов растворителей. Разделение бутанолом было чистым и эффективным для полярной экстракции липидов.
Подтверждение полноты экстракции липидов из сухой биомассы, которую определяли посредством измерения соответствующих для получения топлива жирных кислот, продемонстрировало, что 1-бутанол был таким же эффективным растворителем, как более токсичная система растворителей хлороформ: метанол (2:1), которую используют для общих аналитических экстракций и, как правило, считают полной. Систему для ускоренной экстракции растворителем (accelerated solvent extractor, ASE, Dionex) использовали для экстракции из высушенной биомассы под давлением с применением следующих параметров: 75 мг сухой биомассы, экстрагированной при 50°С при 1500 фунт/дюйм2, для трех последовательных экстракций. Растворитель с экстрагированными липидами выпаривали досуха в потоке азота при температуре 40°С. Хлороформ: метанол стабильно экстрагировали 100% липидов, бутанол экстрагировал 70% липидов.
Профиль жирных кислот оставался неизменным, типичные жирные кислоты присутствовали в липидах, экстрагированных бутанолом, и представлены ниже.
Пример 9. Подтверждение увеличенной эффективности экстракции при термической обработке суспензии клеток 1-10% суспензию клеток при инкубации нагревали в течение 15 мин. при температуре 85°С с последующей экстракцией в течение 1 ч при комнатной температуре с применением выхода биомассы от 4 до 28% экстрагируемости жирных кислот при использовании гексана, тогда как при использовании бутанола полнота экстракции составляла 70%. Было установлено, что термическая обработка является эффективным способом разрушения клеток, позволяющим проводить экстракцию и разделение полярных и неполярных липидов. Потенциальные механизмы, благодаря которым тепло может помочь индуцировать разрушение клеток, включают денатурацию белков и разрушение слоя протеогликанов клеток, что делает липиды более доступными для экстракции растворителем.
[109] Варианты реализации настоящего изобретения описаны в качестве примера. Однако следует понимать, что конкретные этапы или стадии, необходимые в одном варианте реализации, могут не являться необходимыми в другом. И наоборот, этапы или стадии, включенные в описание конкретного варианта реализации, могут необязательно преимущественно использоваться в вариантах реализации, в которых такие этапы и стадии конкретно не упоминаются.
[110] Несмотря на то, что настоящее изобретение в общих чертах описано со ссылкой на любой тип потока, который может перемещаться по системе или поблизости от системы (систем) посредством любого известного способа переноса, согласно определенным вариантам реализации настоящего изобретения поток субстрата и/или выходящих веществ является газообразным. Специалисты в данной области техники понимают, что конкретные стадии можно объединить посредством подходящих трубопроводов или т.п., сконструированных для получения или пропускания потоков через систему. Для облегчения доставки потоков на конкретные стадии можно применять насос или компрессор. Более того, компрессор можно использовать для увеличения давления газа, который подается на одну или несколько стадий, например, в биореактор. Как обсуждается в настоящей заявке выше, давление газов в биореакторе может влиять на эффективность реакции ферментации, осуществляемой согласно настоящему изобретению. Вследствие этого, давление можно откорректировать для улучшения эффективности ферментации. Подходящие величины давления для общепринятых реакций известны в данной области техники.
[111] Кроме того, системы или способы согласно настоящему изобретению могут необязательно включать способы регулирования и/или контроля других параметров для улучшения общей эффективности способа. Для регулирования и/или контроля конкретных параметров процесса в систему можно ввести один или несколько процессоров. Например, конкретные варианты реализации настоящего изобретения могут включать определение способов мониторинга состава потока (потоков) субстрата и/или выходящих веществ. Кроме того, конкретные варианты реализации настоящего изобретения могут включать способы контроля доставки потока (потоков) субстрата на конкретные стадии или элементы в пределах конкретной системы, если с помощью средств для определения было установлено, что данный поток содержит состав, подходящий для конкретной стадии. Например, в случаях, когда поток газообразного субстрата содержит низкие уровни O2 или высокие уровни СН4, которые могут пагубно сказаться на микробиологической реакции, поток субстрата может быть отклонен от биореактора. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения система включает средства для мониторинга и контроля места назначения потока субстрата и/или скорости потока, так что поток с желаемым или подходящим составом может быть доставлен на конкретную стадию.
[112] Кроме того, может быть необходимо нагреть или охладить конкретные компоненты системы или поток (потоки) субстрата перед или в течение одной или нескольких стадий в способе. В таких случаях можно использовать известные способы для нагревания или охлаждения. Например, для нагрева или охлаждения потоков субстрата можно применять теплообменники.
[113] Более того, система может включать один или несколько этапов предварительной/последующей обработки для улучшения функционирования или эффективности конкретной стадии. Например, этап предварительной обработки может включать средства для удаления конкретного вещества и/или длинноцепочечных углеводородов или смол из потока газообразного субстрата. Другие операции предварительной или последующей обработки, которые можно проводить, включают разделение желаемого продукта (продуктов) из конкретных стадий, таких как, например, стадии получения в биореакторе.
[114] Настоящее изобретение было описано в настоящей заявке со ссылкой на предпочтительные варианты реализации с целью облегчить читателю реализацию настоящего изобретения на практике без чрезмерного экспериментирования. Специалисты в данной области техники понимают, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике в большом количестве вариантов и модификаций, отличных от тех, которые были конкретно описаны в настоящей заявке. Следует понимать, что настоящее изобретение включает все такие варианты и модификации. Более того, заголовки, названия разделов или т.п.приведены для облечения читателю понимания настоящего документа, и их не следует истолковывать как ограничивающие объем настоящего изобретения.
[115] Более конкретно, как понимает специалист в данной области техники, осуществление вариантов реализации настоящего изобретения могут включать один или несколько дополнительных элементов. Только элементы, необходимые для понимания настоящего изобретения в его различных аспектах, могут быть показаны в конкретном примере или в описании. Однако объем настоящего изобретения не ограничен описанными вариантами реализации и включает системы и/или способы, включающие один или несколько дополнительных этапов и/или один или несколько замененных этапов, и/или системы и/или способы, позволяющие избежать одного или нескольких этапов.
[116] Ссылка на любой предшествующий уровень техники в данной спецификации не является признанием или любой формой указания на то, что данный предшествующий уровень техники образует часть всеобщего обобщенного знания в данной области в стране, и данную ссылку не следует считать таковой.
[117] По всей данной спецификации и в любом пункте прилагаемой формулы изобретения, если контекст не диктует обратное, слова «содержит», «содержащий», «включает», «включающий» и т.п. следует истолковывать как имеющие включающий, а не исключающий смысл, то есть в смысле «включая, но не ограничиваясь ими».
Claims (33)
1. Способ получения по меньшей мере одного липидного продукта посредством микробиологической конверсии газообразного субстрата, включающий:
(a) обеспечение газообразного субстрата, содержащего СН4 и O2 в соотношении O2:СН4, которое варьируют от 5:1 до 0,9:1, в биореактор, который содержит культуру по меньшей мере одного метанотрофного микроорганизма в жидкой питательной среде; и
(b) микробиологическое преобразование газообразного субстрата в условиях ферментации в по меньшей мере один липидный продукт в клеточной мембране метанотрофного микроорганизма;
(c) выделение по меньшей мере одного липидного продукта из клеточной мембраны метанотрофного микроорганизма,
где указанный по меньшей мере один липидный продукт выбран из группы, состоящей из жирных кислот, гликолипидов, сфинголипидов, сахаролипидов, поликетидов, стероидных липидов, гопаноидов, фосфолипидов и пренольных липидов или их смесей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способом дополнительно получают по меньшей мере один продукт, выбранный из группы, состоящей из белков, аминокислот и выделяемых жирных кислот.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанные липиды дополнительно преобразуют в соединения, которые выбраны из группы, состоящей из возобновляемого дизельного топлива, биодизельного топлива, дизельного топлива, компонентов дизельного топлива сложных метиловых эфиров жирных кислот и сложных этиловых эфиров жирных кислот.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный газообразный субстрат содержит O2 и СН4 в соотношении O2:СН4 от 1,3:1 до 0,9:1.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный микроорганизм поглощает СН4 и O2 в соотношении O2 к СН4 от 1:1 до 2,5:1.
6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанная питательная среда содержит от 7 до 20 мкМ/гСМК Cu++.
7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанная питательная среда содержит от 5 до 8 ммоль/гСМК NO3 -.
8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанная питательная среда содержит от 1,4 до 2 ммоль/гСМК PO4 -3.
9. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанная культура по меньшей мере одного метанотрофного микроорганизма выбрана из группы, состоящей из родов Methylococcus, Methylomonas, Methylomicrobium, Methylobacter, Methylocaldum, Methylosphaera, Methylocystis и Methylosinus или комбинации указанных родов.
10. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанная культура включает Methylomicrobium buryatense.
11. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть не вступившего в реакцию газообразного субстрата и/или любого газа, образованного микроорганизмом, покидает биореактор, не вступив в реакцию, через газоотвод и поступает обратно в биореактор для последующего преобразования и/или используется в качестве топлива.
12. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий поддержание рН жидкой питательной среды в диапазоне от 6 до 11.
13. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий поддержание температуры жидкой питательной среды в диапазоне от 5 до 50°С.
14. Способ получения по меньшей мере одного липидного продукта посредством микробиологической конверсии субстрата, включающий:
(a) подачу субстрата, содержащего O2 и по меньшей мере одно соединение, которое выбрано из СН4, СН3ОН и комбинации указанных соединений, в биореактор, который содержит жидкую питательную среду и культуру по меньшей мере одного метанотрофного микроорганизма;
(b) микробиологическое преобразование субстрата для получения по меньшей мере одного липидного продукта, который выбран из группы, состоящей из жирных кислот, гликолипидов, сфинголипидов, сахаролипидов, поликетидов, стероидных липидов, гопаноидов, фосфолипидов и пренольных липидов или их смесей, в клеточной мембране метанотрофного микроорганизма; и
(c) выделение по меньшей мере одного липидного продукта из клеточной мембраны микроорганизма.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что способом дополнительно получают по меньшей мере один продукт, выбранный из группы, состоящей из белков, аминокислот и выделяемых жирных кислот.
16. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что указанный субстрат содержит O2 и СН4 и СН3ОН и соотношение O2:СН4 варьируют от 5:1 до 0,5:1.
17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что указанный микроорганизм поглощает СН4 и O2 в соотношении O2 к СН4 от 1:1 до 2,5:1.
18. Способ по п. 14 или 15, дополнительно включающий смешивание СН4 с СН3ОН перед поступлением в биореактор.
19. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что указанную культуру по меньшей мере одного метанотрофного микроорганизма выбирают из родов, включающих Methylococcus, Methylomonas, Methylomicrobium, Methylobacter, Methylocaldum/Methylothermus, Methylomarinum, Methylomarinovum, Methylocystis и Methylosinus или комбинаций указанных родов.
20. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что указанная культура содержит Methylomicrobium buryatense.
21. Способ по п. 14 или 15, отличающийся тем, что указанный этап выделения включает этап разрушения клеток и этап выделения растворителем.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что в результате указанного этапа выделения растворителем образуется легкая фаза, содержащая по меньшей мере один продукт, и тяжелая фаза, содержащая отработанную биомассу.
23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что по меньшей мере часть отработанной биомассы используют для получения белка одноклеточных организмов.
24. Способ по п. 22, дополнительно включающий поступление по меньшей мере части тяжелой фазы в анаэробный ферментер, в котором по меньшей мере часть тяжелой фазы преобразуется в биогаз.
25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что по меньшей мере часть образованного биогаза подается в биореактор.
26. Способ по п. 14 или 15, дополнительно включающий преобразование по меньшей мере части выделенного продукта в по меньшей мере одно соединение, которое выбрано из группы, состоящей из возобновляемого дизельного топлива, биодизельного топлива, дизельного топлива, производных дизельного топлива, сложных метиловых эфиров жирных кислот и сложных этиловых эфиров жирных кислот.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201361892547P | 2013-10-18 | 2013-10-18 | |
US61/892,547 | 2013-10-18 | ||
PCT/US2014/061424 WO2015058212A1 (en) | 2013-10-18 | 2014-10-20 | Microbial conversion of methane |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016116677A RU2016116677A (ru) | 2017-11-23 |
RU2658440C2 true RU2658440C2 (ru) | 2018-06-21 |
Family
ID=52826502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016116677A RU2658440C2 (ru) | 2013-10-18 | 2014-10-20 | Микробиологическая конверсия метана |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11220700B2 (ru) |
EP (1) | EP3058077A4 (ru) |
CN (1) | CN105722985A (ru) |
CA (1) | CA2927829C (ru) |
MY (1) | MY178412A (ru) |
RU (1) | RU2658440C2 (ru) |
WO (1) | WO2015058212A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020076190A1 (ru) * | 2018-10-11 | 2020-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОБИОСИНТЕЗ" | Штамм stenotrophomonas acidaminiphila для получения микробной биомассы |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3011017B1 (en) | 2013-06-18 | 2019-09-11 | Calysta, Inc. | Compositions and methods for biological production of lactate from c1 compounds using lactate dehydrogenase transformants |
US10883121B2 (en) * | 2015-05-09 | 2021-01-05 | String Bio Private Limited | Processes for fermentation and purification of value added products from gaseous substrates |
CN106590787A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-04-26 | 顾为东 | 一种煤制天然气单细胞蛋白制备*** |
WO2018098349A1 (en) | 2016-11-22 | 2018-05-31 | The Penn State Research Foundation | Devices and methods for generating electrical current from methane |
EP3589727A1 (en) | 2017-03-01 | 2020-01-08 | Unibio A/S | New fermentation medium for growth of methanotrophic bacteria and method for producing said medium |
EP3625327B1 (en) | 2017-05-19 | 2023-12-27 | Mango Materials, Inc. | High productivity methane fermentation processes |
CN108220202A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-06-29 | 西安交通大学 | 一种沼气生物资源化利用的方法 |
US20210403859A1 (en) * | 2018-11-09 | 2021-12-30 | String Bio Private Limited | A growth media composition and improved methods of producing biomass and value added product |
EP4179059A2 (en) * | 2020-07-07 | 2023-05-17 | Unibio A/S | Process for producing single cell protein |
CN115261415A (zh) * | 2021-04-30 | 2022-11-01 | 中夏新能源(上海)有限公司 | 基于常温常压下利用co2制造甲烷的方法及其装置 |
CN114045235B (zh) * | 2021-11-04 | 2022-11-08 | 西安交通大学 | 一种利用嗜甲烷菌生产单细胞蛋白和可发酵糖的方法 |
WO2023107901A2 (en) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | Calysta, Inc. | Integrated systems and methods for combining methanotrophic bacterial biomass production and methanation process |
WO2023131673A1 (en) * | 2022-01-07 | 2023-07-13 | Unibio A/S | Process for producing single cell protein |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5397473A (en) * | 1993-08-27 | 1995-03-14 | Cornell Research Foundation, Inc. | Biological treatment method for water |
SU1040797A1 (ru) * | 1982-02-01 | 1995-05-27 | Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ | Способ получения липидов |
WO2002020728A2 (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-14 | E.I. Dupont De Nemours And Company | High growth methanotrophic bacterial strain methylomonas 16a |
WO2012122343A2 (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | Newlight Technologies, Llc | Polyhydroxyalkanoate production method |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4533211A (en) | 1983-01-31 | 1985-08-06 | International Business Machines Corporation | Frequency multiplexed optical spatial filter based upon photochemical hole burning |
GB8319492D0 (en) | 1983-07-19 | 1983-08-17 | Ici Plc | Assembling filter press type electrolytic cell |
US5173429A (en) | 1990-11-09 | 1992-12-22 | The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Clostridiumm ljungdahlii, an anaerobic ethanol and acetate producing microorganism |
US6136577A (en) | 1992-10-30 | 2000-10-24 | Bioengineering Resources, Inc. | Biological production of ethanol from waste gases with Clostridium ljungdahlii |
US5593886A (en) | 1992-10-30 | 1997-01-14 | Gaddy; James L. | Clostridium stain which produces acetic acid from waste gases |
US5807722A (en) | 1992-10-30 | 1998-09-15 | Bioengineering Resources, Inc. | Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii |
US5821111A (en) | 1994-03-31 | 1998-10-13 | Bioengineering Resources, Inc. | Bioconversion of waste biomass to useful products |
KR100387301B1 (ko) | 1996-07-01 | 2003-06-12 | 바이오 엔지니어링 리소스 인코포레이티드 | 폐가스로부터의 생성물의 생물학적 제조방법 |
UA72220C2 (ru) | 1998-09-08 | 2005-02-15 | Байоенджініерінг Рісорсиз, Інк. | Translated By PlajНЕСМЕШИВАЕМАЯ С ВОДОЙ СМЕСЬ РАСТВОРИТЕЛЬ/СОРАСТВОРИТЕЛЬ ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ АНАЭРОБНОГО МИКРОБНОГО БРОЖЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ), МОДИФИЦИРОВАННЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ |
BR9917289B1 (pt) | 1999-05-07 | 2010-09-08 | processo para produção de etanol a partir de cepas clostridium. | |
GB0003620D0 (en) | 2000-02-16 | 2000-04-05 | Norferm Da | Method |
DE60121335T2 (de) | 2000-07-25 | 2007-08-02 | Emmaus Foundation, Inc., Fayetteville | Verfahren zur steigerung der ethanolproduktion bei der mikrobiellen fermentation |
GB0209007D0 (en) | 2002-04-19 | 2002-05-29 | Norferm Da | Product |
GB0315783D0 (en) | 2003-07-04 | 2003-08-13 | Norferm Da | Use |
US20060057726A1 (en) | 2003-12-03 | 2006-03-16 | Sharpe Pamela L | Method for the positive selection of chromosomal mutations in C1 metabolizing bacteria via homologous recombination |
NZ546496A (en) | 2006-04-07 | 2008-09-26 | Lanzatech New Zealand Ltd | Gas treatment process |
NZ553984A (en) | 2007-03-19 | 2009-07-31 | Lanzatech New Zealand Ltd | Alcohol production process |
US20110123835A1 (en) | 2008-05-28 | 2011-05-26 | President And Fellows Of Harvard College | Methane-powered microbial fuel cells |
MX2011006447A (es) * | 2008-12-15 | 2011-09-27 | Ebbe Busch Larsen | Fermentador en forma de u y/o de circuito en forma de u con boquillas y metodo de fermentacion. |
WO2010104922A1 (en) | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Srs Energy | Algae biomass fractionation |
US20110024453A1 (en) | 2009-07-29 | 2011-02-03 | Erez Fleisher | Pouring Device |
US9157058B2 (en) * | 2011-12-14 | 2015-10-13 | Kiverdi, Inc. | Method and apparatus for growing microbial cultures that require gaseous electron donors, electron acceptors, carbon sources, or other nutrients |
KR20150036502A (ko) * | 2012-07-13 | 2015-04-07 | 칼리스타, 인코포레이티드 | 바이오리파이너리 시스템, 이의 방법 및 조성물 |
US10501714B2 (en) | 2012-10-08 | 2019-12-10 | Calysta Energy, Inc. | Gas-fed fermentation systems |
US20160237398A1 (en) * | 2013-10-18 | 2016-08-18 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Methods of microbial production of excreted products from methane and related bacterial strains |
-
2014
- 2014-10-20 CA CA2927829A patent/CA2927829C/en active Active
- 2014-10-20 US US14/519,075 patent/US11220700B2/en active Active
- 2014-10-20 MY MYPI2016701148A patent/MY178412A/en unknown
- 2014-10-20 CN CN201480056376.2A patent/CN105722985A/zh active Pending
- 2014-10-20 RU RU2016116677A patent/RU2658440C2/ru active
- 2014-10-20 EP EP14854055.2A patent/EP3058077A4/en active Pending
- 2014-10-20 WO PCT/US2014/061424 patent/WO2015058212A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1040797A1 (ru) * | 1982-02-01 | 1995-05-27 | Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ | Способ получения липидов |
US5397473A (en) * | 1993-08-27 | 1995-03-14 | Cornell Research Foundation, Inc. | Biological treatment method for water |
WO2002020728A2 (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-14 | E.I. Dupont De Nemours And Company | High growth methanotrophic bacterial strain methylomonas 16a |
WO2012122343A2 (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | Newlight Technologies, Llc | Polyhydroxyalkanoate production method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KALUZHNAYA M., KHMELENINA V. and et al., Taxonomic Characterization of New Alkaliphilic and Alkalitolerant Methanotrophs from Soda Lakes of the Southeastern Transbaikal Region and description of Methylomicrobium buryatense sp.nov. // Systematic and Applied Microbiology, 2001, 24, стр.166-176. Biotech Bacteria Could Convert Methane to Liquid Diesel // Environment News Service, 04.01.2013. Взято 10.07.2017 из Интернет [http://ens-newswire.com/2013/01/04/biotech-bacteria-could-convert-methane-to-liquid-diesel/]. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020076190A1 (ru) * | 2018-10-11 | 2020-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОБИОСИНТЕЗ" | Штамм stenotrophomonas acidaminiphila для получения микробной биомассы |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015058212A1 (en) | 2015-04-23 |
MY178412A (en) | 2020-10-12 |
US11220700B2 (en) | 2022-01-11 |
EP3058077A1 (en) | 2016-08-24 |
US20150111265A1 (en) | 2015-04-23 |
EP3058077A4 (en) | 2017-09-27 |
CA2927829C (en) | 2019-06-04 |
CN105722985A (zh) | 2016-06-29 |
RU2016116677A (ru) | 2017-11-23 |
CA2927829A1 (en) | 2015-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2658440C2 (ru) | Микробиологическая конверсия метана | |
Anwar et al. | Recent advancement and strategy on bio-hydrogen production from photosynthetic microalgae | |
Ito et al. | Hydrogen and ethanol production from glycerol-containing wastes discharged after biodiesel manufacturing process | |
Razzak et al. | Integrated CO2 capture, wastewater treatment and biofuel production by microalgae culturing—a review | |
Lo et al. | Dark fermentative hydrogen production with crude glycerol from biodiesel industry using indigenous hydrogen-producing bacteria | |
EP2753700B1 (en) | A fermentation process | |
US11111510B2 (en) | Fermentation process for the production of lipids | |
Arias et al. | A review on cyanobacteria cultivation for carbohydrate-based biofuels: cultivation aspects, polysaccharides accumulation strategies, and biofuels production scenarios | |
Ananthi et al. | A review on the impact of various factors on biohydrogen production | |
WO2012012671A2 (en) | Organism co-culture in the production of biofuels | |
US20140154755A1 (en) | Fermentation process | |
US10301652B2 (en) | Process for hydrogen production from glycerol | |
Li et al. | Comparison of heterotrophic and mixotrophic Chlorella pyrenoidosa cultivation for the growth and lipid accumulation through acetic acid as a carbon source | |
ES2954747T3 (es) | Proceso de fermentación | |
Ayub et al. | Sustainable hydrogen production via microalgae: Technological advancements, economic indicators, environmental aspects, challenges, and policy implications | |
Pandey et al. | Carbon dioxide fixation and lipid storage of Scenedesmus sp. ASK22: A sustainable approach for biofuel production and waste remediation | |
US20190218576A1 (en) | Process for hydrogen production from glycerol | |
de Souza Candeo et al. | Microbial bioresources for biofuels production: fundamentals and applications | |
CA2945507C (en) | Process for hydrogen production from glycerol | |
EP4118222A1 (en) | Fermentation process for the production of lipids | |
Lidstrom et al. | Microbial conversion of methane | |
Soni et al. | Microbiofuels: The Sustainable Energy Source for the Future | |
Dey et al. | Biofuel production from algal biomass: Technologies and opportunities addressing the global energy crisis | |
Li et al. | Biological hydrogen production: A comprehensive review for converting wastes into wealth | |
Feng | Biomass and lipid production of Chlorella protothecoides under heterotrophic cultivation on brewer fermentation waste and crude glycerol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |