WO2009062601A2 - Verfahren zur fermentativen herstellung von butanol aus einer maische, aus der nichtfermentierbare substanzen und feststoffe vor der fermentation abgetrennt wurden - Google Patents

Verfahren zur fermentativen herstellung von butanol aus einer maische, aus der nichtfermentierbare substanzen und feststoffe vor der fermentation abgetrennt wurden Download PDF

Info

Publication number
WO2009062601A2
WO2009062601A2 PCT/EP2008/009162 EP2008009162W WO2009062601A2 WO 2009062601 A2 WO2009062601 A2 WO 2009062601A2 EP 2008009162 W EP2008009162 W EP 2008009162W WO 2009062601 A2 WO2009062601 A2 WO 2009062601A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fermentation
raw materials
vegetable raw
mash
biobutanol
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/009162
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2009062601A3 (de
Inventor
Martin Ehrig
Werner BÄCKER
Jürgen BAUSA
Andre Düx
Sebastian Schmidt
Michael Traving
Mitja Medved
Günter OLF
Georg Ronge
Rafael Warsitz
Original Assignee
Bayer Technology Services Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Technology Services Gmbh filed Critical Bayer Technology Services Gmbh
Publication of WO2009062601A2 publication Critical patent/WO2009062601A2/de
Publication of WO2009062601A3 publication Critical patent/WO2009062601A3/de

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/16Butanols
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of biobutanol by fermentation from vegetable raw materials using reverse osmosis as separation step.
  • Biobutanol can be obtained by fermentation from solutions containing sugar and starch, reviewed in D. Jones and D. Woods in their article “Acetone butanol revisited” (Microbiological Reviews, 1986, p.484-524) for the processes described
  • the process is characterized in that the dissolved glucose is converted to butanol in discontinuously operated fermenters, acetone, ethanol, hydrogen and carbon dioxide being produced as byproducts
  • fermentation mashes are limited to about 12-22 g / l, which corresponds approximately to proportions in the fermentation mash of 1.2 to 2.2% by weight, so that the direct product separation from the resulting suspension is quite complicated and influences the Economic efficiency of the process negative.
  • Albert Garcia III also discloses concentrating a butanol-containing ultrafiltration permeate by reverse osmosis (Dissertation, University of Missouri-Columbia, USA, 1984; Biotechnology and Bioengineering, (1986) 28, 785-791).
  • the starting material for fermentation is filtered corn mash.
  • ultrafiltration after fermentation is provided to effect cell retention.
  • the feed for the reverse osmosis should be cleaned to the extent that no fouling occurs in this process step.
  • the effect on the process step of reverse osmosis has been achieved, however, a rapid occupancy of the ultrafiltration membrane is also disclosed. Thus, there is no process step which previously separates those soluble components of the starting material which cause the coating to allow an economical and reliable operation of the process.
  • step ab) separating the microorganisms containing a fermentation product comprising biobutanol and a biomass solution comprising the microorganisms, and optionally at least partially recycling the biomass solution into the fermentation and / or blending the ground vegetable raw materials according to step ab)),
  • step d) separating at least a portion of the biobutanol contained in the fermentation product by a reverse osmosis, and optionally at least partially recycling the remaining fermentation product obtained from step d) into the transformation by a fermentation,
  • step e) optionally further treating the obtained from step d) by reverse osmosis
  • the process according to the invention can be carried out continuously or batchwise. Preference is given to a batchwise procedure.
  • biobutanol in the present invention, all isomers of an alcohol having four carbon atoms and mixtures and solutions containing at least one of these isomers and produced by a process containing at least one process step in which a biological reaction is carried out are referred to.
  • Plant raw materials are, in the context of the present invention, all plants and / or substances obtained from these plants or mixtures thereof, which contain poly-sugars for the purposes of the present invention.
  • Preferred as vegetable raw materials are cereals. Particularly preferred are rye, wheat, barley and corn.
  • Poly-sugars in the present invention designate all substances of the empirical formula (C n (H 2 O) n ) m , where m denotes the number of units of the sugar C n (H 2 O) n in the poly-sugar and a value> 1 has and n can be any number from 3 to 6.
  • the poly-sugars are preferred Hexoses or Pentoses (5 ⁇ n ⁇ 6) Particularly preferred are the poly-sugars, xylans, dextrins and cellulose
  • Microorganisms according to the invention include species from the domain of the bacteria and / or the domain of the eukaryotes and the kingdom of fungi. Species of the genus Clost ⁇ dien are preferred. The species Clostridium acetobutyhcum, Clostridium beije ⁇ nckn, Clostridium saccharobutyhcum or Clostridium saccharoperbutylacetonicum and / or mixed cultures thereof are particularly preferred.
  • the preferred microorganisms are listed under the following numbered species in the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ), and optionally the American Type Culture Collection (ATCC).
  • the preferred strains of the species Clostridium acetobutyhcum are available under the numbers DSM792 ( ATCC824), DSM1731 (ATCC4259), DSM1732, DSM1733, DSM1737 (ATCC3625), DSM1738 (ATCC8529), DSM4685 and DSM6228 (ATCC39236) deposited in the DSMZ
  • the preferred strains of the species Clostridium beije ⁇ nckii are under the numbers DSM51 (ATCC 7797), DSM53 (ATCC14949), DSM552, DSM791 (ATCC25752), DSM1739 (ATCC10132), DSM 1820 (ATCC858), DSM6422, DSM6423 and DSM 13821 deposited in the DSMZ
  • Usable sugars are poly-sugars according to the invention for which the microorganisms which can be used according to the invention have a metabolism for their utilization.
  • Poly-sugars of the hexoses and / or pentoses with m ⁇ 3 are preferred
  • the milling of the vegetable raw materials according to step aa) of the inventive method is preferably carried out by fractional milling, the detailed execution of which is known in the art a fractional grinding the interconnection of a mill known to the expert with a Klassiervor ⁇ chtung known in the art are very particularly preferred as mills known to those skilled in the buzzword mill types of Walzenstuhle, Hammer Mills and Impact Mills Also very particularly preferred are the Klassiervor ⁇ chtept known to those skilled in the buzzwords in their details Klassierertypen the drum screens, Plansichter and throw sieves
  • non-fermentable vegetable raw materials can be separated.
  • These non-fermentable vegetable raw materials may comprise, depending on the enzymes used in step ad) of the process according to the invention, for example proteins, cellulose or lignocellulosic raw material constituents
  • the Ve ⁇ nengen the ground vegetable raw materials from step aa) with water according to step ab) of the inventive method is preferably such that a mixture with 10 to 50% by weight ground vegetable raw material in water results particularly preferred is a resulting mixture with 20 to 40 wt -% ground plant raw material in water is further preferred blending elevated under compared to room temperature (20 0 C) temperature more preferably, the temperature amounts to at blending between 30 0 C and 70 0 C. most preferably, the temperature amounts to at blending about 55 ° C also the mixing of the ground vegetable raw materials from aa) with water according to (a) of the process according to the invention is preferred at a pH of less than 7. Mixing at a pH of from 5 to 6 is particularly preferred
  • the preferred proportions of ground vegetable raw material in water are particularly advantageous because the resulting mash is concentrated high enough to achieve economical space-time yields in the process, but is not yet so concentrated that its further treatment by the increased viscosity and Sedimentation is process technically too complex and thus uneconomical
  • the increase of the temperature to the very particularly preferred about 55 ° C is particularly advantageous because this difficult soluble poly-sugar fractions of the mash are better dissolved in the water and thus for the enzymatic treatment according to step ad) of the inventive
  • the particularly preferred reduction of the pH to 5 to 6 is particularly advantageous because it allows parts of the poly-sugars to be split by means of acidic hydrolysis the pH optimum of the at least one enzyme used in the slightly acidic to acidic, so that hereby a presetting of the pH value for the following process steps can be achieved This and the partial cleavage of poly-sugar lead to a further increase in the space-time yield of the overall process and are thus economically particularly advantageous
  • the process according to the invention can be carried out with or without separation of dissolved and / or dispersed non-fermentable substances from the mash and drying of the dissolved and / or dispersed non-fermentable substances according to step a).
  • the separation of dissolved and / or or dispersed, non-fermentable substances from the mash and drying of the dissolved and / or dispersed, non-fermentable substances Preferably separated, dissolved and / or dispersed, non-fermentable substances include gluten and / or lignin and / or cellulose. Particular preference is given to the separation of gluten
  • non-fermentable substances are substances which can not be converted into biobutanol by the microorganisms according to the invention in any further process step or in a combination of other process processes.
  • cellulose is a non-fermentable substance for the purposes of the present invention if it is not converted into usable sugars in step ad) by means of an enzyme (eg cellulase)
  • the separation according to step ac) is usually carried out using separators and / or hydrocyclones in their customary, known to those skilled embodiments
  • separators and / or hydrocyclones in their customary, known to those skilled embodiments
  • Particularly preferred conventional Embodiments for separators are Dusenseparatoren, press screw separators, chamber separators, Tellerseparatoren and / or Vollmanteltellerseparatoren
  • the drying according to step ac) is particularly preferably carried out by thermal and / or pressure treatment of the separated gluten.
  • thermal treatment at elevated temperatures (20 ° C.) together with a pressure treatment at pressures below ambient pressure (1013 hPa).
  • step ac) If a separation according to step ac) of the method according to the invention takes place, then the sequence of steps ac) and ad) is selectable. However, step ad) is preferably carried out after step ac)
  • step ac) The implementation of step ac) of the inventive method is particularly advantageous because achieved by the prior separation of z B also dissolved non-fermentable substances and the unresolved from the prior art remaining object of reducing or preventing the formation of deposits on membranes or surfaces subsequent Anlagenssch ⁇ tte can be (Fouhng)
  • the treatment of mash in Wass ⁇ gen with at least one enzyme for cleavage of poly-sugars according to step ad) of the inventive method can be carried out in one or two steps Preferably, a procedure in two steps
  • at least one enzyme the class of amylases and / or cellulases and / or xylanases and / or glucosidases are added preferred amylases sold under the trade name Novozyme 0O 50024 (Novozymes Germany GmbH) marketed enzyme and / or the (under the brand name Liquozyme °° SC DS Fa Novozymes GmbH) sold enzyme is particularly preferred as amylase Novozyme w 50024 in a ratio of 20 to 80 .mu.l per kg of ground vegetable raw material in the mash and / or milled as another amylase Liquozyme SC DS in a ratio of 150 to 250 .mu.l per kg vegetable raw material used in the
  • amylases are the enzyme marketed under the brand name Novozyme®50024 and / or the enzyme marketed under the brand name Spi ⁇ zyme®Fuel.
  • Amylase Novozyme® °° 50024 is preferred in a ratio of 400 to 600 ⁇ l per kg of ground vegetable raw material in the mash and / or as further e Amylase Spinzyme ⁇ uel (Fa Novozymes Germany GmbH) used in a ratio of 400 to 600 .mu.l per kg of ground vegetable raw material in the mash
  • This second step is preferably carried out at a temperature of 50 0 C to 70 0 C
  • this second Step at a pH value less than 6 is particularly preferably carried out this second step is carried out at a pH of 4 to 5.
  • the residence time of the mash in the second step is preferably between 12 and 36 hours, more preferably between 24 and 32 hours
  • the treatment of mash in Wass ⁇ gen with at least one enzyme for cleavage of poly-sugars according to step ad) of the inventive method in one step preferably the same enzyme classes or preferred enzymes from these classes of the two-stage process or mixtures thereof are used
  • the procedure for cleaving poly-sugars according to step ad) of the process according to the invention is preferably carried out using the same preferred proportions of ground vegetable raw materials in water as in a two-stage procedure. For carrying out the single-stage process, pH values less than 7 are preferred.
  • the temperature of the one-stage process for cleavage of poly-sugars according to step ad) of the inventive method amounts to between 50 0 C and 70 0 C
  • the preferred residence time of the mash in a one-step process is preferably between 24 and 32 hours
  • the procedure described in two steps for the cleavage of poly-sugars according to step ad) of the inventive method is particularly advantageous because the pre-treatment prevents the not yet completely split poly-sugar, which simplifies the process engineering treatment of the mash for both Processes (one or two steps) for the cleavage of poly-sugars according to step ad) of the inventive method given temperatures and pH values are particularly advantageous because they include the pH values and temperatures in which the enzymes used are particularly effective, so that a maximum space-time yield can be achieved
  • the separation of the solids fraction remaining after ad) in step ae) of the process according to the invention can be carried out with or without the use of a flocculant.
  • Possible separation processes include filtration, sedimentation, classification, decantation or centrifugation. Combinations and / or repetitions of the abovementioned separation processes with or without are also possible Use of a flocculant
  • Suitable flocculants include cationic and / or anionic and / or nonionic polymers. Preferred are cationic polymers, most preferably the flocculant Praestol® 853 BC, Stockhausen GmbH & Co. KG
  • the separated remaining solids fraction is fed to a biogas production
  • a biogas production This preferred embodiment is advantageous because the recovered biogas can be burned and the energy obtained from it can be used directly in the inventive process in the form of heat or electricity.
  • the separated remaining solids fraction is dried and further processed into animal feed.
  • This further preferred embodiment of the invention is advantageous because the sale of the animal feed the cost of the process can be increased.
  • the at least partially converting the usable in the glucose-rich fraction usable sugars in biobutanol by microorganisms by a fermentation according to step b) of the method according to the invention is preferably carried out in an anaerobic, operated at room temperature (20 0 C) elevated temperature fermentation.
  • the fermentation is particularly preferably operated anaerobically at an oxygen partial pressure of not more than 1 hPa at ambient pressure (1013 hPa) and a temperature of 30 ° C to 50 0 C.
  • the fermentation is operated anaerobically at an oxygen partial pressure of not more than 0.5 hPa at ambient pressure (1013 hPa) and a temperature of about 35 ° C.
  • the residence time in the fermentation according to step b) of the process according to the invention is preferably between 24 and 72 hours, more preferably about 48 hours.
  • step b) of the process according to the invention is carried out so that in the fermenter, the proportion of the high-glucose fraction in the total mass of the reactor contents is between 10 and 30% by weight. Particularly preferably, the proportion is between 20 and 25% by weight. Further preferably, step b) of the process according to the invention is carried out at a pH of between 4 and 5, more preferably at about 4.5.
  • step b) of the method according to the invention are particularly advantageous because the anaerobic operation of the fermenter, the microorganisms produce by means of a fermentation metabolism alcohols, especially butanol, in an increased amount.
  • the preferred temperatures and pH values are particularly advantageous conditions for the microorganisms and consequently also lead to an increased amount of produced biobutanols.
  • the separation of the microorganisms according to step c) to obtain a fermentation product comprising biobutanol and a biomass solution comprising the microorganisms can be carried out with or without at least partial recycling of the biomass solution into the fermentation and / or into the fermentation
  • the separation takes place by one of the abovementioned separation processes preferred for step ae) of the process according to the invention and / or by an ultrafiltration
  • step c) it is preferred to provide at least partial transfer of the biomass solution from step c) into the conversion by fermentation and / or mixing of the ground vegetable raw materials according to step ab) of the process according to the invention.
  • This embodiment is advantageous because it keeps the microorganisms as producers Dead microorganisms can be used at least partially as a substrate of the living microorganisms. This results in a higher space-time yield of the overall process. Furthermore, the separation of the microorganisms poses the risk of leaving the process in step d) of the process according to the invention used at least reduced membrane
  • step d) of the inventive method can be carried out with or without at least partial slaughteruck the obtained from step d) residual fermentation product in the conversion by a fermentation is preferably an at least partial return of the Step d) obtained residual fermentation product in the
  • Suitable membranes include film membranes
  • Preferred film membranes include cellulose or cellulose membranes, polyamides, polysulfones and / or polysiloxanes.
  • Preferred film membranes are film membranes sold by the company Lenntech under the name FiInUeC 00 BWGO
  • Cellulose derivatives in this context denote chemical compounds in which further chemical groups are covalently bound to the basic cellulose skeleton.
  • Carboxymethylcellulose is to be regarded as such (a part of the hydroxyl groups of the cellulose is as ether with a - CH 2 - COOH (carboxymethyl)) group linked) and hydroxypropylmethylcellulose (a part of the hydroxyl groups of the cellulose is linked as ether with a - CH 3 group, another than ether with - CH 2 - CHOH - CH 3 )
  • Reverse osmosis is usually operated in such a way that a predetermined proportion of biobutanol is obtained in the retentate.
  • the reverse osmosis is operated at a pressure of at least 30 bar, more preferably of at least 40 bar, most preferably of at least 50 bai
  • the reverse osmosis is carried out until the retentate contains between 3 and 30% by weight, more preferably between 5 and 10% by weight, of biobutanol
  • this z B comprises the further concentration of the biobutanol by extraction and / or distillation and / or rectification according to customary methods known to the person skilled in the art Forming of these Processes Further concentration of the biobutanol is preferred by distillation and / or rectification according to customary embodiments of these processes known to the person skilled in the art, wherein in a particularly preferred variant of the process the bottoms product of the distillation and / or rectification predominantly consists of water , in the fermentation according to step b) or the blending of the ground vegetable raw materials from step aa) with water according to step ab) of the inventive method is recycled
  • step e) of the inventive method is particularly advantageous because by this further treatment and the resulting bottom product of the distillation and / or rectification of the energy expenditure of the entire invention Process is reduced per unit of obtained biobutanol, in that parts of the process streams in the process can be demanded in a circle and thus the energy content of these process streams is not removed from the process
  • Grain is first subjected to a fractional grinding z B using a hammer and a drum screen, the bran being separated. Subsequently, in one step (mashing), the product of the fractional grinding is mixed with water (eg recycled water, rec).
  • water eg recycled water, rec
  • the subsequent treatment with enzymes is carried out here in two steps, wherein in the first (liquefying) and second (saccharification) step in addition to the enzymes used Auxiliary substances, for example in the form of co-enzymes, are added.
  • the product of the enzymatic treatment is then largely freed from solid with the prior addition of flocculants (solid-liquid separation), the solid fraction being dried and used as animal feed
  • the liquid fraction of the solid-liquid separation, comprising the usable sugar is therefore together with further water (eg Rec-water), which may also come from the reverse osmosis, but also from the distillation, the conversion (fermentation) fed in the Fermentation contains microorganisms to convert the usable sugars, for example, into biobutanol, CO 2 and hydrogen.
  • further nutrient media and auxiliaries are added to the fermentation.
  • Nutrient media and auxiliaries may here include yeast extract, salt solutions or the like
  • the entire product of the fermentation is a Bakte ⁇ enabtrennung, eg fed in the form of an ultrafiltration and the stream containing the larger proportion of microorganisms is the
  • the distillation is followed by a further step (product preparation) in which by-products which could not be separated from the biobutanol by means of the previous separation processes are separated.
  • by-products include, for example, other alcohols, such as ethanol and Methanol, or acetone and other ketones, or aldehydes of the alcohols produced in the process, and possibly also the acids of the alcohols.
  • a further step is interposed between mashing and enzymatic conversion (liquefaction, saccharification) (gluten separation).
  • the gluten separation leads to an already prepared product stream which is passed into the enzymatic conversion. so that after these two steps, no addition of flocculants for solid-liquid separation is necessary
  • the separated gluten is dried and thus represents another by-product of the inventive method, which increases the efficiency of the entire process z B for use in the Lifter technology for pasta can be sold
  • the solid fraction obtained from the solid-liquid separation is not supplied here for further utilization in the form of animal feed, but used for the production of biogas
  • the biogas can, for example, by fermenting the solids fraction with similar microorganisms, such as those in the Fermentation, but also done by means of other microorganisms or chemical-physical processes
  • the resulting biogas can be used in the sequence either in the form of a direct combustion to produce heat, which z is returned to the novel process in the distillation or fermentation, or the resulting biogas is burned and used to generate electricity, eg by evaporating water and passing it into a steam turbine.
  • the power generated can either be made available again to the process according to the invention in which, for example, the reverse osmosis pump is operated here in the sense of Steiger the economy of the whole process will be sold 4:
  • Example 1 Butanol fermentation with cereals in general (non-fermentable by-products to feed)
  • the liquefaction was carried out at 92 ° C and a residence time of 2 h. After cooling to 63 ° C, the saccharification took place with a residence time of 28 h.
  • the saccharification enzymes used were Novozyme Q ⁇ 50024 (500 ⁇ l / kg flour) and Spirizyme ⁇ uel (500 ⁇ l / kg flour).
  • the pH during the saccharification was 4.2 and was adjusted by the addition of 10 mol% phosphoric acid.
  • the permeate resulting from the ultrafiltration was treated batchwise by means of reverse osmosis.
  • a flat membrane from Lenntech of the type Filmtec °° BW30 with a membrane area of 0.0045 m 2 was used.
  • the reverse osmosis was operated at a

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Biobutanol mittels Fermentation aus pflanzlichen Rohstoffen unter Verwendung von Umkehrosmose als Trennschritt.

Description

Verfahren zur Herstellung von Biobutanol aus Biomasse
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Biobutanol mittels Fermentation aus pflanzlichen Rohstoffen unter Verwendung von Umkehrosmose als Trennschritt.
Biobutanol kann mittels Fermentation aus zucker- und stärkehaltigen Lösungen gewonnen werden, einen Überblick hierzu geben D. Jones und D. Woods in ihrem Artikel „Acetone-Butanol revisited" (Microbiological Reviews, 1986, p.484-524). Für die beschriebenen Prozesse werden Clostridien eingesetzt. Weiterhin ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die gelöste Glukose in diskontinuierlich betriebenen Fermentern zu Butanol umgesetzt wird, wobei als Nebenprodukte Aceton, Ethanol, Wasserstoff und Kohlendioxid entstehen. Da Butanol inhibierend auf den Prozess wirkt, ist die erreichbare Produktkonzentration in der Fermentationsmaische begrenzt, laut Jones und Wood auf ca. 12-22 g/l, was etwa Anteilen in der Fermentationsmaische von 1 ,2 bis 2,2 Gew-% entspricht. Die direkte Produktabtrennung aus der resultierenden Suspension ist daher recht aufwändig und beeinflusst die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens negativ.
Den Einsatz von Umkehrosmose zur partiellen Abtrennung des produzierten Butanols von 0,6 Gew-% auf 1 -2 Gew-% offenbaren Yiamsobat, S. et al (Microbial Utilization of renewable resources (1991 ) 7, 544-550), allerdings wird hier zuvor die Biomasse aus der Fermentationsmaische mittels Mikrofiltration abgetrennt und eine reine Glukoselösung als Ausgangsmaterial für die Umwandlung zu Butanol verwendet. Bedingt hierdurch wird die technische Einsatzmöglichkeit eines solchen Verfahrens nicht offenbart, da die verwendete Glukoselösung als Ausgangmaterial durch ihre hohen Kosten wirtschaftlich ungeeignet angesehen werden kann. Die entstehende Verschmutzungsproblematik beim Einsatz faser- und proteinhaltiger pflanzlicher Rohstoffe als Ausgangmaterial wird hierdurch ebenfalls nicht betrachtet und somit auch keine Ansätze zu deren Lösung offenbart. Die aus dem Verfahren resultierende Erhöhung des Anteils an Butanol um lediglich einen Faktor von etwa 3 auf 1 -2 Gew-% macht das offenbarte Verfahren weiter unvorteilhaft, da nachfolgende Behandlungsschritte einen vergleichbaren energetischen Aufwand erfordern würden, den es bedürfte eine direkte Produktabtrennung aus der resultierenden Mischung durchzuführen.
Albert Garcia III. offenbart ebenfalls die Aufkonzentrierung eines butanolhaltigen Ultrafiltrationspermeats durch Umkehrosmose (Dissertation, University of Missouri-Columbia, USA, 1984; Biotechnology and Bioengineering, ( 1986) 28, 785-791 ). Als Ausgangsmaterial für die Fermentation kommt hierbei filtrierte Mais-Maische zum Einsatz. Weiterhin wird eine Ultrafiltration nach der Fermentation vorgesehen, um eine Zellrückhaltung zu bewirken. Weiterhin soll offenbarungsgemäß der Zulauf für die Umkehrosmose soweit gereinigt werden, dass in diesem Verfahrensschritt kein Fouling auftritt. Die Wirkung auf den Verfahrensschritt der Umkehrosmose ist erreicht worden, allerdings wird eine schnelle Belegung der Ultrafiltrationsmembran ebenfalls offenbart. Es fehlt also ein Verfahrensschritt, der jene löslichen Komponenten des Ausgangsmaterials, die den Belag verursachen, zuvor abtrennt, um eine wirtschaftliche und verlässliche Betriebsweise des Verfahrens zu ermöglichen.
Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Biobutanol mittels Fermentation aus feststoffhaltigen, pflanzlichen Rohstoffen bereitzustellen, das die Probleme des Standes der Technik löst und wodurch sich ein verringerter Energiebedarf des Gesamtprozesses ergibt.
Es wurde überraschend gefunden, dass die Aufgabe mittels eines Verfahrens zur Herstellung von Biobutanol aus pflanzlichen Rohstoffen umfassend mindestens die Schritte:
a) Umwandeln der pflanzlichen Rohstoffe in eine glukosereiche Fraktion, umfassend verwertbare Zucker,
b) mindestens teilweises Umwandeln der in der glukosereichen Fraktion enthaltenen verwertbaren Zucker in Biobutanol mittels Mikroorganismen durch eine Fermentation,
c) Abtrennen der Mikroorganismen erhaltend ein Fermentationsprodukt umfassend Biobutanol und eine Biomasselösung umfassend die Mikroorganismen, sowie gegebenenfalls mindestens teilweises Rückführen der Biomasselösung in die Fermentation und/oder in das Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe gemäß Schritt ab),
d) Abtrennen mindestens eines Teils des im Fermentationsprodukt enthaltenen Biobutanols durch eine Umkehrosmose, sowie gegebenenfalls mindestens teilweises Rückführen des aus Schritt d) erhaltenen restlichen Fermentationsprodukts in das Umwandeln durch eine Fermentation,
e) gegebenenfalls weiteres Behandeln der aus Schritt d) durch Umkehrosmose erhaltenen
Biobutanollösung,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Umwandeln der pflanzlichen Rohstoffe in eine glukosereiche Fraktion, enthaltend verwertbare Zucker gemäß a) mindestens die Schritte
aa) Mahlen der pflanzlichen Rohstoffe, ab) Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe aus aa) mit Wasser, erhaltend eine Maische,
ac) gegebenenfalls Abtrennen von gelösten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffen aus der Maische und Trocknen der gelösten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffe,
ad) Behandeln der Maische im Wässrigen mit mindestens einem Enzym zur Spaltung von poly-Zuckem,
ae) Abtrennen der nach ad) verbleibenden Feststofffraktion, erhaltend die glukosereiche Fraktion, enthaltend verwertbare Zucker
umfasst, gelöst werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Bevorzugt wird eine diskontinuierliche Verfahrensweise.
Für alle erfindungsgemäßen Schritte und die im folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen derselben gilt, dass sie mehrfach einzeln, oder in den Gruppen a) bis e), sowie aa) bis ae) wiederholt werden können.
Als Biobutanol werden in der vorliegenden Erfindung alle Isomere eines Alkohols mit vier Kohlenstoffatomen sowie Mischungen und Lösungen, die mindestens eines dieser Isomere enthalten und die mittels eines Verfahren erzeugt werden, das mindestens einen Verfahrensschritt enthält, in dem eine biologische Reaktion durchgeführt wird, bezeichnet. Bevorzugt werden 1 - Butanol und/oder iso-Butanol und/oder deren wässrige Lösungen. Besonders bevorzugt werden wässrige Lösungen von 1 -Butanol.
Pflanzliche Rohstoffe sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung alle Pflanzen und/oder aus diesen Pflanzen erhaltenen Stoffe oder deren Gemische, die poly-Zucker im Sinne der vorliegenden Erfindung enthalten. Bevorzugt als pflanzliche Rohstoffe sind Getreide. Besonders bevorzugt sind Roggen, Weizen, Gerste und Mais.
Poly-Zucker bezeichnen in der vorliegenden Erfindung alle Stoffe der Summenformel (Cn(H2O)n)m, wobei m die Anzahl der Einheiten des Zuckers Cn(H2O)n im poly-Zucker bezeichnet und einen Wert > 1 hat und n jede Zahl von 3 bis 6 sein kann. Bevorzugt werden die poly-Zucker der Hexosen oder Pentosen (5 ≤ n < 6) Besonders bevorzugt werden die poly-Zucker Starke, Xylane, Dextrine und Cellulose
Erfindungsgemaße Mikroorganismen umfassen Arten aus der Domäne der Bakterien und/oder der Domäne der Eukaryoten und dem Reich der Pilze Bevorzugt werden Arten aus der Gattung der Clostπdien Besonders bevorzugt werden die Arten Clostridium acetobutyhcum, Clostridium beijeπnckn, Clostridium saccharobutyhcum oder Clostridium saccharoperbutylacetonicum und/oder Mischkulturen derselben
Die bevorzugten Mikroorganismen sind unter den folgenden, den Arten nach geordneten Nummern bei der Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ), sowie gegebenenfalls der American Type Culture Collection (ATCC) hinterlegt Die bevorzugten Stamme der Art Clostridium acetobutyhcum, sind unter den Nummern DSM792 (ATCC824), DSM1731 (ATCC4259), DSM1732, DSM1733, DSM1737 (ATCC3625), DSM1738 (ATCC8529), DSM4685 und DSM6228 (ATCC39236) in der DSMZ hinterlegt Die bevorzugten Stamme der Art Clostridium beijeπnckii sind unter den Nummern DSM51 (ATCCl 7797), DSM53 (ATCC14949), DSM552, DSM791 (ATCC25752), DSM1739 (ATCC10132), DSM 1820 (ATCC858), DSM6422, DSM6423 und DSM 13821 in der DSMZ hinterlegt Die bevorzugten Stamme der Art Clostridium saccharobutyhcum sind unter der Nummer DSMl 3864 (ATCC BAA- 1 17) in der DSMZ hinterlegt Die bevorzugten Stamme der Art Clostridium saccharoperbutylacetonicum unter der Nummer DSM2152 (ATCC27022) und DSM 14923 (ATCC27021 ) in der DSMZ hinterlegt Die jeweiligen Stamme sind bezuglich ihrer Eigenschaften und Gewinnung in der Literatur beschrieben und werden zusammenfassend in Keis et al (International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (2001 ), 51 , 2095-2103) dargestellt
Verwertbare Zucker bezeichnen erfindungsgemaße Poly-Zucker, fiir die die erfindungs gemäß verwendbaren Mikroorganismen einen Stoffwechsel zu deren Verwertung besitzen Bevorzugt werden Poly-Zucker der Hexosen und/oder Pentosen mit m < 3
Bei Umwandeln der pflanzlichen Rohstoffe in eine glukosereiche Fraktion, enthaltend verwertbare Zucker gemäß Schritt a) des erfindungsgemaßen Verfahrens erfolgt die Mahlung der pflanzlichen Rohstoffe gemäß Schritt aa) des erfindungsgemaßen Verfahrens bevorzugt durch fraktionierendes Mahlen, dessen detaillierte Ausführung dem Fachmann bekannt ist Besonders bevorzugt ist dann für ein fraktionierendes Mahlen die Verschaltung einer dem Fachmann bekannten Mühle mit einer dem Fachmann bekannten Klassiervorπchtung Ganz besonders bevorzugt sind als Mühlen die dem Fachmann unter den Schlagwortern bekannten Muhlentypen der Walzenstuhle, Hammermuhlen und Prallmuhlen Ebenfalls ganz besonders bevorzugt sind als Klassiervorπchtungen die dem Fachmann unter den Schlagwortern in ihren Einzelheiten bekannten Klassierertypen der Trommelsiebe, Plansichter und Wurfsiebe
Ein fraktionierendes Mahlen ist vorteilhaft, weil hierdurch bereits in Schritt aa) des erfϊndungsgemaßen Verfahrens nicht fermentierbare pflanzlichen Rohstoffe abgetrennt werden können Diese nicht fermentierbaren pflanzlichen Rohstoffe können je nach in Schritt ad) des erfindungsgemaßen Verfahrens verwendeten Enzymen z B Proteine, Cellulose oder ligninhaltige Rohstoffbestandteile umfassen
Das Veπnengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe aus Schritt aa) mit Wasser gemäß Schritt ab) des erfindungsgemaßen Verfahrens erfolgt bevorzugt so, dass eine Mischung mit 10 bis 50 Gew-% gemahlenem pflanzlichen Rohstoff in Wasser resultiert Besonders bevorzugt ist eine resultierende Mischung mit 20 bis 40 Gew-% gemahlenem pflanzlichen Rohstoff in Wasser Weiterhin bevorzugt ist das Vermengen unter gegenüber Raumtemperatur (200C) erhöhter Temperatur Besonders bevorzugt betragt die Temperatur beim Vermengen zwischen 300C und 700C Ganz besonders bevorzugt betragt die Temperatur beim Vermengen etwa 55°C Ebenfalls bevorzugt ist das Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe aus aa) mit Wasser gemäß ab) des erfindungsgemaßen Verfahrens bei einem pH-Wert kleiner als 7 Besonders bevorzugt ist das Vermengen bei einem pH-Wert von 5 bis 6
Die bevorzugten Anteile gemahlenen pflanzlichen Rohstoffs in Wasser sind besonders vorteilhaft, weil die resultierende Maische hoch genug konzentriert ist, um im Verfahren wirtschaftliche Raum-Zeit-Ausbeuten zu erzielen, aber noch nicht so hoch konzentriert ist, dass ihre weitere Behandlung durch die erhöhte Viskosität und Sedimentationsneigung prozesstechnisch zu aufwendig und damit unwirtschaftlich wird
Die Erhöhung der Temperatur auf die ganz besonders bevorzugten etwa 55°C ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch schwer losliche poly-Zucker Fraktionen der Maische besser im Wasser gelost werden und somit für das enzymatische Behanden gemäß Schritt ad) des erfindungsgemaßen
Verfahrens zur Verfügung stehen, wodurch eine größere Menge glukosereiche Fiaktion erhalten werden kann, was wiederum in der folgenden Fermentation eine erhöhte Raum-Zeit-Ausbeute bedingt Eine weitere Erhöhung der Temperatur ist energetisch aufwendiger und führt damit zu einer zunehmend unwirtschaftlichen Betriebsweise des Gesamtprozesses
Die besonders bevorzugte Verringerung des pH-Wertes auf 5 bis 6 ist besonders vorteilhaft, weil damit Teile der poly-Zucker bereits mittels saurer Hydrolyse gespalten werden Weiterhin befindet sich das pH-Optimum des verwendeten mindestens einen Enzyms im leicht sauren bis sauren, so dass hiermit eine Voreinstellung des pH-Wertes für folgende Prozessschritte erreicht werden kann Dies und die Teilspaltung der poly-Zucker fuhren zu einer weiteren Erhöhung der Raum-Zeit- Ausbeute des Gesamtprozesses und sind somit wirtschaftlich besonders vorteilhaft
Das erfindungsgemaße Verfahren kann mit oder ohne ein Abtrennen von gelosten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffen aus der Maische und Trocknen der gelosten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffe gemäß Schritt ac) durchgeführt werden Bevorzugt ist das Durchführen des Abtrennens von gelosten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffen aus der Maische und Trocknen der gelosten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffe Bevorzugt abzutrennende, geloste und/oder dispergierte, nicht fermentierbare Stoffe umfassen Gluten und/oder Lignin und/oder Cellulose Besonders bevorzugt ist das Abtrennen von Gluten
Als nicht fermentierbar werden im Zusammenhang mit dieser Erfindung Stoffe bezeichnet, die in keinem weiteren Verfahrensschritt oder in keiner Kombination von weiteren Verfahrensschπtten zumindest teilweise durch die erfindungsgemaßen Mikroorganismen zu Biobutanol umgewandelt werden können Cellulose ist zum Beispiel im Sinne der vorliegenden Erfindung genau dann ein nicht fermentierbarer Stoff, wenn sie nicht im Schritt ad) mittels eines Enzyms (z B Cellulase) in verwertbare Zucker umgewandelt wird
Das Abtrennen gemäß Schritt ac) erfolgt üblicherweise unter Verwendung von Separatoren und/oder Hydrozyklonen in ihren üblichen, dem Fachmann bekannten Ausführungsformen Bevorzugt ist eine Verschaltung von mindestens einem Hydrozyklon und/oder mindestens einem Separator jeweils in ihren üblichen, dem Fachmann bekannten Ausführungsformen Besonders bevorzugte übliche Ausführungsformen für Separatoren sind Dusenseparatoren, Pressschneckenseparatoren, Kammerseparatoren, Tellerseparatoren und/oder Vollmanteltellerseparatoren
Das Trocknen gemäß Schritt ac), erfolgt besonders bevorzugt durch thermische und/oder Druckbehandlung des abgetrennten Gluten Ganz besonders bevorzugt ist eine thermische Behandlung bei gegenüber Raumtemperatur (200C) erhöhten Temperaturen zusammen mit einer Druckbehandlung bei Drucken unterhalb von Umgebungsdruck (1013 hPa)
Findet ein Abtrennen gemäß Schritt ac) des erfindungsgemaßen Verfahrens statt, so ist die Reihenfolge der Schritte ac) und ad) wahlbar Bevorzugt wird aber Schritt ad) nach Schritt ac) ausgeführt Die Durchführung von Schritt ac) des erfindungsgemaßen Verfahrens ist besonders vorteilhaft, weil durch das vorherige Abtrennen von z B auch gelosten, nicht fermentierbaren Stoffen auch die aus dem Stand der Technik ungelöst verbleibende Aufgabe der Verringerung oder Verhinderung der Belagbildung auf Membranen oder Oberflachen nachfolgender Verfahrensschπtte erreicht werden kann (Fouhng)
Das Behandeln von Maische im Wassπgen mit mindestens einem Enzym zur Spaltung von poly- Zuckern gemäß Schritt ad) des erfindungsgemaßen Verfahrens kann in einem oder in zwei Schritten erfolgen Bevorzugt ist eine Verfahrensweise in zwei Schritten Hierbei wird in einem ersten Schritt der Maische mindestens ein Enzym aus der Klasse der Amylasen und/oder Cellulasen und/oder Xylanasen und/oder Glucosidasen zugegeben Bevorzugt sind als Amylasen das unter dem Markennamen Novozyme0O50024 (Fa Novozymes Deutschland GmbH) vertriebene Enzym und/oder das unter dem Markennamen Liquozyme°°SC DS (Fa Novozymes Deutschland GmbH) vertriebene Enzym Besonders bevorzugt wird als Amylase Novozymew50024 in einem Verhältnis von 20 bis 80 μl pro kg gemahlenen pflanzlichen Rohstoffes in der Maische und/oder als weitere Amylase Liquozyme SC DS in einem Verhältnis von 150 bis 250 μl pro kg gemahlenen pflanzlichen Rohstoffes in der Maische verwendet Dieser erste Schritt wird bevorzugt bei einer Temperatur von 900C bis 95°C durchgeführt Ebenfalls bevorzugt wird dieser erste Schritt bei einem pH-Wert kleiner als 7 durchgeführt Besonders bevorzugt wird dieser erste Schritt bei einem pH-Wert von 5 bis 6 durchgeführt Die Verweilzeit der Maische im ersten Schritt betragt bevorzugt eine bis sechs Stunden, besonders bevorzugt etwa zwei Stunden In einem zweiten Schritt der bevorzugt in zwei Schritten ausgeführten Verfahrensweise gemäß Schritt ad) des erfindungsgemaßen Verfahrens, wird der aus dem ersten Schritt resultierenden Maische wiederum mindestens ein Enzym der Klasse der Amylasen und/oder Cellulasen und/oder Xylanasen und/oder Glucosidasen zugegeben Bevorzugt sind als Amylasen das unter dem Markennamen Novozyme®50024 vertriebene Enzym, und/oder das unter dem Markennamen Spiπzyme®Fuel vertriebene Enzym Besonders bevorzugt wird als Amylase Novozyme°°50024 in einem Verhältnis von 400 bis 600 μl pro kg gemahlenen pflanzlichen Rohstoffes in der Maische und/oder als weitere Amylase Spinzyme^uel (Fa Novozymes Deutschland GmbH) in einem Verhältnis von 400 bis 600 μl pro kg gemahlenen pflanzlichen Rohstoffes in der Maische verwendet Dieser zweite Schritt wird bevorzugt bei einer Temperatur von 500C bis 700C durchgeführt Ebenfalls bevorzugt wird dieser zweite Schritt bei einem pH-Wert kleiner als 6 durchgeführt Besonders bevorzugt wird dieser zweite Schritt bei einem pH-Wert von 4 bis 5 durchgeführt Die Verweilzeit der Maische im zweiten Schritt betragt bevorzugt zwischen 12 und 36 Stunden, besonders bevorzugt zwischen 24 und 32 Stunden Wird das Behandeln von Maische im Wassπgen mit mindestens einem Enzym zur Spaltung von poly-Zuckern gemäß Schritt ad) des erfindungsgemaßen Verfahrens in einem Schritt durchgeführt, so werden bevorzugt die gleichen Enzymklassen oder bevorzugten Enzyme aus diesen Klassen des zweistufigen Verfahrens oder deren Mischungen verwendet Die einstufige Verfahrensweise zur Spaltung von poly-Zuckern gemäß Schritt ad) des erfindungsgemaßen Verfahrens wird bevorzugt unter Verwendung der gleichen, bevorzugten Anteile gemahlener pflanzlicher Rohstoffe in Wasser wie in zweistufiger Verfahrensweise durchgeführt Zur Durchführung des einstufigen Verfahrens sind pH- Werte kleiner 7 bevorzugt Die Temperatur des einstufigen Verfahrens zur Spaltung von poly-Zuckern gemäß Schritt ad) des erfindungsgemaßen Verfahrens betragt bevoizugt zwischen 500C und 700C Die bevorzugte Verweilzeit der Maische in einem einstufigen Verfahren betragt bevorzugt zwischen 24 und 32 Stunden
Die beschriebene Verfahrensweise in zwei Schritten zur Spaltung von poly-Zuckern gemäß Schritt ad) des erfindungsgemaßen Verfahrens ist besonders vorteilhaft, weil durch die Vorbehandlung eine Geherung der noch nicht vollständig gespaltenen poly-Zucker verhindert wird, was die prozesstechnische Behandlung der Maische vereinfacht Die für beide Verfahren (ein oder zwei Schritte) zur Spaltung von poly-Zuckem gemäß Schritt ad) des erfindungsgemaßen Verfahrens angegebenen Temperaturen und pH-Werte sind besonders vorteilhaft, weil sie die pH-Werte und Temperaturen umfassen, in denen die verwendeten Enzyme besonders wirksam sind, so dass eine maximale Raum-Zeit-Ausbeute erzielt werden kann
Das Abtrennen der nach ad) verbleibenden Feststofffraktion gemäß Schritt ae) des erfindungsgemaßen Verfahrens kann mit oder ohne Verwendung eines Flockungsmittels durchgeführt werden Mögliche Abtrennprozesse umfassen Filtration, Sedimentation, Klassierung, Dekantierung oder Zentπfugation Ebenfalls möglich sind Kombinationen und/oder Wiederholungen der vorgenannten Abtrennprozesse mit oder ohne Verwendung eines Flockungsmittels Bevorzugt ist das Abtrennen mit oder ohne Verwendung eines Flockungsmittels unter Nutzung des Abtrennprozesses der Dekantierung Geeignete Flockungsmittel umfassen kationische und/oder anionische und/oder nichtionische Polymere Bevorzugt werden kationische Polymere, besonders bevorzugt wird das Flockungsmittel Praestol®853 BC, der Firma Stockhausen GmbH & Co KG
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach Durchfuhrung von Schritt ae) des erfindungsgemaßen Verfahrens die abgetrennte verbleibende Feststofffraktion einer Biogaserzeugung zugeführt Diese bevorzugte Ausführungsform ist vorteilhaft, weil das gewonnene Biogas verbrannt werden kann und die hieraus gewonnene Energie im erfindungsgemäßen Verfahren direkt in Form von Wärme oder nach Verstromung verwendet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach Durchführung von Schritt ae) des erfindungsgemäßen Verfahrens die abgetrennte verbleibende Feststofffraktion getrocknet und zu Tierfutter weiterverarbeitet.
Diese weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist vorteilhaft, weil durch den Verkauf des Tierfutters die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gesteigert werden kann.
Das mindestens teilweise Umwandeln der in der glukosereichen Fraktion enthaltenden verwert- baren Zucker in Biobutanol mittels Mikroorganismen durch eine Fermentation gemäß Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevorzugt in einer anaerob, bei gegenüber Raumtemperatur (200C) erhöhter Temperatur betriebenen Fermentation. Besonders bevorzugt wird die Fermentation anaerob bei einem Sauerstoffpartialdruck von nicht mehr als 1 hPa bei Umgebungsdruck (1013 hPa) und einer Temperatur von 30°C bis 500C betrieben. Ganz besonders bevorzugt wird die Fermentation anaerob bei einem Sauerstoffpartialdruck von nicht mehr als 0,5 hPa bei Umgebungsdruck (1013 hPa) und einer Temperatur etwa 35°C betrieben. Die Verweilzeit in der Fermentation gemäß Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt bevorzugt zwischen 24 und 72 Stunden, besonders bevorzugt etwa 48 h.
Ebenfalls bevorzugt wird Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens so durchgeführt, dass im Fermenter der Anteil der glukosereichen Fraktion an der Gesamtmasse des Reaktorinhaltes zwischen 10 und 30 Gew-% beträgt. Besonders bevorzugt beträgt der Anteil zwischen 20 und 25 Gew-%. Weiterhin bevorzugt wird Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem pH-Wert zwischen 4 und 5, besonders bevorzugt bei etwa 4,5 durchgeführt.
Die bevorzugten Ausführungsformen von Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens sind besonders vorteilhaft, weil durch die anaerobe Betriebsweise des Fermenters die Mikroorganismen mittels eines Gärmetabolismus Alkohole, insbesondere Butanol, in vermehrter Menge herstellen. Die bevorzugten Temperaturen und pH-Werte stellen besonders vorteilhafte Bedingungen für die Mikroorganismen dar und führen infolgedessen ebenfalls zu einer vermehrten Menge produzierten Biobutanols.
Das Abtrennen der Mikroorganismen gemäß Schritt c) unter Erhalt eines Fermentationsprodukts umfassend Biobutanol und einer Biomasselösung umfassend die Mikroorganismen kann mit oder ohne mindestens teilweises Rückführen der Biomasselösung in die Fermentation und/oder in das Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe gemäß Schritt ab) des erfindungsgemaßen Verfahrens erfolgen Bevorzugt erfolgt das Abtrennen durch einen der vorgenannten, für Schritt ae) des erfindungsgemaßen Verfahrens bevorzugten Abtrennungsprozesse und/oder durch eine Ultra filtration
Es ist bevorzugt, ein mindestens teilweises Ruckführen der Biomasselosung aus Schritt c) in das Umwandeln durch eine Fermentation und/oder in das Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe gemäß Schritt ab) des erfindungsgemaßen Verfahrens vorzusehen Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, weil damit die Mikroorganismen weiter als Produzenten von Biobutanol zur Verfügung stehen Abgestorbene Mikroorganismen können als Substrat der noch lebendigen Mikroorganismen zumindest teilweise genutzt weiden Es ergibt sich somit eine höhere Raum- Zeit-Ausbeute des Gesamtprozesses Weiterhin wird durch die Abtrennung der Mikroorganismen das Risiko des Fouhngs der im Schritt d) des erfindungsgemaßen Verfahrens verwendeten Membran mindestens verringert
Das Abtrennen mindestens eines Teils des im Fermentationsprodukt enthaltenen Biobutanols durch Umkehrosmose gemäß Schritt d) des erfindungsgemaßen Verfahrens kann mit oder ohne mindestens teilweises Ruckführen des aus Schritt d) erhaltenen restlichen Fermentationsprodukts in das Umwandeln durch eine Fermentation ausgeführt werden Bevorzugt ist ein mindestens teilweises Ruckführen des aus Schritt d) erhaltenen restlichen Fermentationsprodukts in das
Umwandeln durch eine Fermentation Dies ist vorteilhaft, weil so verwertbare Zucker, die durch die Mikroorganismen noch nicht in Biobutanol umgewandelt worden sind, weiterhin zur
Umwandlung zu Biobutanol zur Verfügung stehen
Ebenfalls bevorzugt ist das Abtrennen mindestens eines Teils des im Fermentationsprodukt enthaltenen Biobutanols durch Umkehrosmose unter Verwendung von Membranen Geeignete Membranen umfassen Folienmembranen Bevorzugte Folienmembranen umfassen Fohen- membranen aus Cellulose oder Cellulosedeπvaten, Polyamiden, Polysulfonen und/oder PoIy- siloxanen Besonders bevozugte Folienmembranen sind Folienmembranen, die von der Firma Lenntech unter dem Namen FiInUeC00BWGO vertrieben werden
Cellulosedeπvate bezeichnen in diesem Zusammenhang chemische Verbindungen, bei denen weitere chemische Gruppen an das Cellulosegrundgerust kovalent gebunden sind Als solche zu bezeichnen sind zum Beispiel Carboxymethylcellulose (ein Teil der Hydroxylgruppen der Cellulose ist als Ether mit einer - CH2 - COOH-(Carboxymethyl-)Gruppe verknüpft) und Hydroxypropylmethylcellulose (ein Teil der Hydroxylgruppen der Cellulose ist als Ether mit einer - CH3 Gruppe verknüpft, ein anderer als Ether mit - CH2 - CHOH - CH3) Das erhaltene Retentat des Abtrennens durch Umkehrosmose bildet den erfindungsgemaßen Biobutanol Das Permeat bildet das restliche Fermentationsprodukt Die Umkehrosmose wird üblicherweise derart betrieben, dass ein vorbestimmter Anteil an Biobutanol im Retentat erhalten wird Entsprechende Techniken sind dem Fachmann bekannt Als nicht abschließende Beispiele hierfür seien genannt, die Anpassung des über die Membran angelegten Druckgradienten mittels z B einer Pumpe auf der Retentatseite, die einen geeigneten Überdruck erzeugt und so den Durchtritt des Permeats durch die Membran hervorruft, oder die Einstellung geeigneter Verweilzelten z B des Fermentationsprodukts in der Umkehrosmose z B unter oben genannten geeigneten Drucken, bis die z B über Leitfähigkeit oder optische Methoden, wie Brechungsindex, oder optische Dichte bei einer bestimmten Wellenlange bestimmten Anteile z B des Biobutanols erreicht werden
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Abtrennens durch Umkehrosmose gemäß Schritt d) des erfindungsgemaßen Verfahrens wird die Umkehrosmose bei einem Druck von mindestens 30 bar, besonders bevorzugt von mindestens 40 bar, ganz besonders bevorzugt von mindestens 50 bai betrieben
In einer ebenfalls bevorzugten Ausfuhrungsform des Abtrennens durch Umkehrosmose gemäß Schritt d) des erfindungsgemaßen Verfahrens wird die Umkehrosmose so lange ausgeführt, bis das Retentat zwischen 3 und 30 Gew-%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 10 Gew-% Biobutanol enthalt
Wird ein weiteres Behandeln der aus Schritt d) durch Umkehrosmose erhaltenen Biobutanol losung gemäß Schritt e) des erfindungsgemaßen Verfahrens vorgesehen, so umfasst diese z B die weitere Aufkonzentπerung des Biobutanols durch Extraktion und/oder Destillation und/oder Rektifikation nach üblichen, dem Fachmann bekannten Ausführungs formen dieser Verfahren Bevorzugt wird weitere Aufkonzentrierung des Biobutanols durch Destillation und/oder Rektifikation nach üblichen, dem Fachmann bekannten Ausfuhrungsformen dieser Verfahren, wobei in einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens das Sumpfprodukt der Destillation und/oder Rektifikation, das hierdurch zum überwiegenden Teil aus Wasser besteht, in die Fermentation gemäß Schritt b) oder das Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe aus Schritt aa) mit Wasser gemäß Schritt ab) des erfindungsgemaßen Verfahrens zurückgeführt wird
Die Ausführung des weiteren Behandeins gemäß der Destillation und/oder Rektifikation der bevorzugten Ausführungs form des Schrittes e) des erfindungsgemaßen Verfahrens ist besonders vorteilhaft, da durch dieses weitere Behandeln und das hierdurch erhaltene Sumpfprodukt der Destillation und/oder Rektifikation der Energieaufwand des gesamten erfindungsgemaßen Verfahrens pro Einheit erhaltenen Biobutanols verringert wird, indem Teile der Prozessstrome im Prozess im Kreis gefordert werden können und somit der Energieinhalt dieser Prozessstrome dem Verfahren nicht entzogen wird
Die Erfindung und bevorzugte Ausfuhrungsformen werden nachstehend anhand der Figuren beispielhaft naher erläutert ohne sie jedoch auf diese zu beschranken
Fig 1
Getreide wird zunächst einer fraktionierenden Mahlung z B unter Verwendung einer Hammer- muhle und eines Trommelsiebes unterworfen, wobei die Kleie abgetrennt wird Nachfolgend wird in einem Schritt (Maischen) das Produkt der fraktionierenden Mahlung mit Wasser (z B Recycling - Wasser, kurz Rec- Wasser) vermengt, wobei das verwendete Rec- Wasser z B Wasser aus der Umkehrosmose oder der Destillation sein kann Die nachfolgende Behandlung mit Enzymen wird hier in zwei Schritten ausgeführt, wobei im ersten (Verflüssigen) und zweiten (Verzuckerung) Schritt zusätzlich zu den verwendeten Enzymen weitere Hilfsstoffe, z B in Form von Co-Enzymen zugesetzt werden Das Produkt des enzymatischen Behandeins wird dann unter vorheriger Zugabe von Flockungsmitteln von Feststoff weitgehend befreit (Fest-Flussig-Abtrennung), wobei die Feststofffraktion getrocknet und als Tierfutter verwendet wird
Die flussige Fraktion der Fest-Flussig-Trennung, umfassend die verwertbaren Zucker wird demnach zusammen mit weiterem Wasser (z B Rec-Wasser), das ebenfalls aus der Umkehrosmose, aber auch aus der Destillation stammen kann, der Umwandlung (Fermentation) zugeführt In der Fermentation befinden sich Mikroorganismen zur Umwandlung der verwertbaren Zucker z B in Biobutanol, CO2 und Wasserstoff In diesem besonderen Fall werden weitere Nahrmedien und Hilfsstoffe der Fermentation zugegeben Nahrmedien und Hilfsstoffe können hier z B Hefeextrakt, Salzlosungen oder ahnliches umfassen
Das gesamte Produkt der Fermentation wird einer Bakteπenabtrennung, z B in Form einer Ultra- filtration zugeführt und der Strom enthaltend den größeren Anteil an Mikroorganismen wird der
Fermentation wieder zugeführt Der andere Teilstrom der Bakterienabtrennung wird nachfolgend einer Umkehrosmose zur Aufkonzentrierung des Biobutanols unterworfen, deren Biobutanol- fraktion einer anschließenden Destillation zugeführt wird und deren verbleibende Fraktion als
Recycling-Wasser (Rec-Wasser) z B im Prozessverbund wieder verwendet, oder als Abwasser verworfen wird In der nachfolgenden Destillation wird der Biobutanol weiter aufkonzentπert, wobei wiederum das abgetrennte Rec-Wasser im Prozessverbund wieder verwertet werden kann In dem dargestellten Sonderfall der Ausführung der Erfindung, wird der Destillation ein weiterer Schritt nachgeschaltet (Produktaufbereitung), in dem Nebenprodukte, die mittels der vorherigen Trennverfahren nicht vom Biobutanol getrennt werden konnten, abgetrennt werden Solche Nebenprodukte umfassen zum Beispiel andere Alkohole, wie etwa Ethanol und Methanol, oder Aceton und andere Ketone, oder Aldehyde der im Verfahren erzeugten Alkohole, sowie unter Umstanden auch die Sauren der Alkohole Dies resultiert in einem weiter gereinigten Biobutanol (Produkt) und einer Mischung der Nebenprodukte
Fig 2
Im Unterschied zu der in Fig 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfah- rens, wird dem Maischen und enzymatischen Umwandeln (Verflüssigung, Verzuckerung) eine weiterer Schritt zwischengeschaltet (Glutenseparation) Die Glutenseparation fuhrt zu einem bereits aufbereiteten Produktstrom, der in das enzymatische Umwandeln geführt wird, so dass nach diesen zwei Schritten keine Zugabe von Flockungsmitteln für die Fest-Flussig-Trennung notwendig wird Das separierte Gluten wird getrocknet und stellt damit ein weiteres Nebenprodukt des erfindungsgemaßen Verfahrens dar, das zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens z B für den Einsatz in der Lebensrrutteltechnologie für Teigwaren verkauft werden kann
Im Unterschied zu Fig 1 wird die aus der Fest-Flussig-Trennung erhaltene Feststofffraktion hier nicht der weiteren Verwertung in Form von Tierfutter zugeführt, sondern zur Erzeugung von Biogas verwendet Das Biogas kann z B durch Vergaren der Feststofffraktion mit ahnlichen Mikroorganismen, wie jenen in der Fermentation, aber auch mittels anderer Mikroorganismen oder auch chemisch-physikalischen Verfahren geschehen Das entstandene Biogas kann in der Folge entweder in Form einer direkten Verbrennung zur Erzeugung von Warme genutzt werden, die z B dem erfindungsgemaßen Verfahren in der Destillation oder der Fermentation wieder zugeführt wird, oder das entstandene Biogas wird verbrannt und zur Stromerzeugung, z B mittels Verdampfen von Wasser und Leiten in eine Dampfturbine verwendet Der erzeugte Strom kann entweder wieder dem erfindungsgemaßen Verfahren zur Verfügung gestellt werden, in dem zum Beispiel hiermit die Pumpe der Umkehrosmose betrieben wird, oder kann im Sinne der Steigerung der Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses verkauft werden Fig. 4:
In dieser besonderen Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden die besonderen Verfahrensmerkmale aus Fig. 2, mit Möglichkeit zur Erzeugung von Biogas gemäß der Darstellung in Fig. 3 kombiniert.
Die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend anhand der Beispiele näher erläutert ohne sie jedoch auf diese zu beschränken.
Beispiele
Beispiel 1: Butanolfermentation mit Getreide allgemein (nicht fermentierbare Nebenprodukte zu Futtermittel)
Bei der fraktionierten Vermahlung von 100 kg Roggen wurden etwa 20 kg Kleie abgetrennt, so dass sich, abzüglich des Wasserverlusts ca. 79 kg Mehl ergaben. Zum Anmaischen wurden zu diesem Roggenmehl etwa 144 kg Wasser, welches bereits die zur Verflüssigung erforderlichen Enzyme enthielt CNovozymes(*50024: 50 μl/kg Mehl; Liquozyme^'SC DS: 200 μl/kg Mehl), hinzugefügt und die Mischung auf eine Temperatur von 55°C gebracht. Mittels Zugabe einer 2-Mol% Schwefelsäurelösung wurde ein pH-Wert von 5,5 eingestellt.
Anschließend erfolgte die Verflüssigung bei 92°C und einer Verweilzeit von 2 h. Nach Abkühlung auf 63°C erfolgte die Verzuckerung mit einer Verweilzeit von 28 h. Als Verzuckerungsenzyme wurden Novozyme50024 (500 μl/kg Mehl) und SpirizymeΥuel (500 μl/kg Mehl) verwendet. Der pH-Wert lag während der Verzuckerung bei 4,2 und wurde durch die Zugabe von 10-Mol% Phosphorsäure eingestellt.
Nach der Verzuckerung wurde der Maische eine Menge von 200 g an Praestol<lή853 BC (Fa. Stockhausen GmbH & Co KG) als Fällungs- bzw. Flockungsmittel zugegeben, um die gelösten Proteine und Gluten in einen Feststoff zu überführen. Somit konnten diese zusammen mit den übrigen unlöslichen Feststoffbestandteilen der Süßmaische in einem Dekanter abgetrennt werden. Dabei fielen etwa 96 kg Feststoffkonzentrat an, was 43 % bezogen auf den Strom an Süßmaische entspricht. Diese Fraktion wurde zusammen mit der Kleie einer Trocknung zugeführt.
Zu der feststofffreien glukosereichen Fraktion von etwa 126 kg wurden 400 kg Wasser zur weiteren Verdünnung zugegeben und diese Lösung einer Fermentation zugeführt. Danach wurden etwa 20 kg an aktiven Zellkulturen von Clostridium acetobutylicum ebenfalls in den Fermenter gegeben. Anschließend wurde durch die Zugabe von 10-Mol% Phosphorsäure ein pH-Wert von 4,3 eingestellt. Die Fermentation wurde bei 36°C und einer Verweilzeit von 48 h betrieben. Danach betrug die Butanolkonzentration in der Lösung ca. 16 g/l. Anschließend wurden die Bakterienkulturen mittels Ultrafiltration abgetrennt, so dass diese erneut einsetzbar waren und das Permeat der Ultrafiltration der Umkehrosmose zugeführt werden konnte.
Das aus der Ultrafiltration resultierende Permeat wurde batchweise mittels Umkehrosmose behandelt. Hierfür wurde eine Flachmembran der Firma Lenntech des Typs Filmtec°°BW30 mit einer Membranfläche von 0,0045 m2 verwendet. Betrieben wurde die Umkehrosmose bei einem
Druck von 50 bar (gemessen auf der Retentatseite) und einer Temperatur von 200C. Jedes Batch der Umkehrosmose wurde solange obigen Prozessbedingungen unterworfen, bis im Retentat eine Konzentration des Biobutanols von 60 g/L nachgewiesen werden konnte.
Aus diesem Retentat wurde das Butanol abschließend destillativ abgetrennt.

Claims

Patentansprüche
1 Verfahrens zur Herstellung von Biobutanol aus pflanzlichen Rohstoffen umfassend mindestens die Schritte
a) Umwandeln der pflanzlichen Rohstoffe in eine glukosereiche Fraktion, umfassend verwertbare Zucker,
b) mindestens teilweises Umwandeln der in der glukosereichen Fraktion enthaltenen verwertbaren Zucker in Biobutanol mittels Mikroorganismen durch eine Fermentation,
c) Abtrennen der Mikroorganismen erhaltend ein Fermentationsprodukt umfassend Biobutanol und eine Biomasselosung umfassend die Mikroorganismen, sowie gegebenenfalls mindestens teilweises Ruckfuhren der Biomasselosung in die Fermentation und/oder in das Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe gemäß Schritt ab),
d) Abtrennen mindestens eines Teils des im Fermentationsprodukt enthaltenen Biobutanols durch eine Umkehrosmose, sowie gegebenenfalls mindestens teilweises Ruckführen des aus Schritt d) erhaltenen restlichen Fermentationsprodukts in das Umwandeln durch eine Fermentation,
e) gegebenenfalls weiteres Behandeln der aus Schritt d) durch Umkehrosmose erhaltenen Biobutanollosung,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Umwandeln der pflanzlichen Rohstoffe in eine glukosereiche Fraktion, enthaltend verwertbare Zucker gemäß a) mindestens die Schritte
aa) Mahlen der pflanzlichen Rohstoffe,
ab) Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe aus aa) mit Wasser, erhaltend eine Maische,
ac) gegebenenfalls Abtrennen von gelosten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffen aus der Maische und Trocknen der gelosten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffe, ad) Behandeln der Maische im Wassπgen mit mindestens einem Enzym zur Spaltung von poly-Zuckern,
ae) Abtrennen der nach ad) verbleibenden Feststofffraktion, erhaltend die glukosereiche Fraktion, enthaltend verwertbare Zucker
umfasst
2 Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroorganismen Arten aus der Gattung der Clostπdien umfassen
3 Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Mahlen der pflanzlichen Rohstoffe gemäß Schritt aa) ein fraktionierendes Mahlen ist
4 Vei fahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Maische 10 bis 50 Gew-%, bevorzugt 20 bis 40 Gew-% gemahlenen pflanzlichen Rohstoff in Wasser umfasst
5 Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtrennen von gelosten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffen aus der Maische und Trocknen der gelosten und/oder dispergierten, nicht fermentierbaren Stoffe gemäß Schritt ac) durchgeführt wird
6 Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandeln von Maische im Wassπgen mit mindestens einem Enzym zur Spaltung von poly-Zuckern gemäß Schritt ad) in zwei Schritten erfolgt
7 Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt bei einer
Temperatur von 9O0C bis 950C und der zweite Schritt bei einer Temperatur 500C bis 700C durchgeführt werden
8 Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Enzym zur Spaltung von poly-Zuckern aus der Klasse der Amylasen oder der Xylanasen oder der Glucosidasen oder der Cellulasen ist
9 Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen gemäß Schritt ae) der nach ad) verbleibenden Feststofffraktion unter Verwendung eines Flockungsmittels stattfindet
10. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umwandeln durch eine Fermentation gemäß Schritt b) anaerob, bei gegenüber Raumtemperatur (200C) erhöhter Temperatur betriebenen wird.
1 1. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen der Mikroorganismen gemäß Schritt c) durch eine Ultrafiltration geschieht.
12. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mindestens teilweises Rückführen der Biomasselösung aus Schritt c) in das Umwandeln durch eine Fermentation und/oder in das Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe gemäß Schritt ab) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mindestens teilweises Rückführen des aus Schritt d) erhaltenen restlichen Fermentationsprodukts in das Umwandeln durch eine Fermentation erfolgt
14. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Behandeln der aus d) durch Umkehrosmose erhaltenen Biobutanollösung durch Destillation und/oder Rektifikation erfolgt.
15. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sumpfprodukt der Destillation und/oder Rektifikation in das Umwandeln durch eine Fermentation und/oder das Vermengen der gemahlenen pflanzlichen Rohstoffe zurückgeführt wird.
16. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennte verbleibende Feststofffraktion zur Biogaserzeugung verwendet wird.
17. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgetrennte verbleibende Feststofffraktion getrocknet und als Tierfutter verwendet wird.
PCT/EP2008/009162 2007-11-12 2008-10-30 Verfahren zur fermentativen herstellung von butanol aus einer maische, aus der nichtfermentierbare substanzen und feststoffe vor der fermentation abgetrennt wurden WO2009062601A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007054150A DE102007054150A1 (de) 2007-11-12 2007-11-12 Verfahren zur Herstellung von Biobutanol aus Biomasse
DE102007054150.5 2007-11-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009062601A2 true WO2009062601A2 (de) 2009-05-22
WO2009062601A3 WO2009062601A3 (de) 2009-08-06

Family

ID=40530684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/009162 WO2009062601A2 (de) 2007-11-12 2008-10-30 Verfahren zur fermentativen herstellung von butanol aus einer maische, aus der nichtfermentierbare substanzen und feststoffe vor der fermentation abgetrennt wurden

Country Status (4)

Country Link
AR (1) AR069259A1 (de)
CL (1) CL2008003199A1 (de)
DE (1) DE102007054150A1 (de)
WO (1) WO2009062601A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015503328A (ja) * 2011-12-22 2015-02-02 ザイレコ,インコーポレイテッド バイオマス処理

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2974311A1 (fr) * 2011-04-21 2012-10-26 Metabolic Explorer Sa Recyclage de l'eau par osmose inverse dans un procede de production d'un produit d'interet par fermentation
CN102978274A (zh) * 2012-12-09 2013-03-20 哈尔滨工业大学宜兴环保研究院 一种应用厌氧干发酵技术处理水稻秸秆制取生物絮凝剂的方法
US10427996B2 (en) 2013-12-02 2019-10-01 Braskem S.A. Fermentation hydrocarbon gas products separation via membrane

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361651A (en) * 1980-07-18 1982-11-30 Keim Carroll R Process for making fermentable sugars and high-protein products
DE3438024A1 (de) * 1983-10-17 1985-04-25 Institut National de Recherche Chimique Appliquée, Paris Verfahren zur konzentrierung von vergorenen saeften durch umkehrosmose
US20070031919A1 (en) * 2005-04-12 2007-02-08 Dunson James B Jr Treatment of biomass to obtain a target chemical
WO2008025522A1 (de) * 2006-08-30 2008-03-06 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur fermentativen herstellung von alkohol aus einer maische, aus der vor der fermentation feststoffe abgetrennt wurden
US20080102502A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-01 Brian Foody Inorganic salt recovery during processing of lignocellulosic feedstocks

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361651A (en) * 1980-07-18 1982-11-30 Keim Carroll R Process for making fermentable sugars and high-protein products
DE3438024A1 (de) * 1983-10-17 1985-04-25 Institut National de Recherche Chimique Appliquée, Paris Verfahren zur konzentrierung von vergorenen saeften durch umkehrosmose
US20070031919A1 (en) * 2005-04-12 2007-02-08 Dunson James B Jr Treatment of biomass to obtain a target chemical
WO2008025522A1 (de) * 2006-08-30 2008-03-06 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur fermentativen herstellung von alkohol aus einer maische, aus der vor der fermentation feststoffe abgetrennt wurden
US20080102502A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-01 Brian Foody Inorganic salt recovery during processing of lignocellulosic feedstocks

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GARCIA III, A. ET AL.: "Butanol Fermentation Liquor Production and Separation by Reverse Osmosis" BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING, Bd. 28, Nr. 6, 1986, Seiten 785-791, XP002529134 in der Anmeldung erwähnt *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015503328A (ja) * 2011-12-22 2015-02-02 ザイレコ,インコーポレイテッド バイオマス処理
JP2017192388A (ja) * 2011-12-22 2017-10-26 ザイレコ,インコーポレイテッド バイオマス処理

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009062601A3 (de) 2009-08-06
DE102007054150A1 (de) 2009-05-14
CL2008003199A1 (es) 2009-08-07
AR069259A1 (es) 2010-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60213343T2 (de) Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Xylitol und Ethanol
DE10327954B4 (de) Verbesserte Verfahren zur Herstellung von Ethanol und Methan aus Getreide
US10927388B2 (en) Method for preparing sugar, bioethanol or microbial metabolite from lignocellulosic biomass
US20150305370A1 (en) Methods for managing the composition of distillers grain co-products
EP2059603A1 (de) Verfahren zur fermentativen herstellung von alkohol aus einer maische, aus der vor der fermentation feststoffe abgetrennt wurden
CN101220381A (zh) 利用玉米芯或农林废弃物制备木糖醇的方法
CN103502460A (zh) 用于改善发酵工艺的***和方法
DE102006033791A1 (de) Verbesserte Verfahren zur Herstellung von Ethanol, Gluten und und Kleie aus Getreide
CN109790556A (zh) 一种微生物共培养制备生物质单体的***
EP2120595A1 (de) Verfahren zur gewinnung eines wertproduktes, insbesondere stärke, aus einem getreidemehl
WO2009062601A2 (de) Verfahren zur fermentativen herstellung von butanol aus einer maische, aus der nichtfermentierbare substanzen und feststoffe vor der fermentation abgetrennt wurden
EP3950914B1 (de) Verfahren zur durchführung eines kombinierten betriebs einer bioethanolgewinnungsanlage und einer biogasanlage
CN101942485A (zh) 一种汽爆秸秆木糖发酵丙酮丁醇及提取剩余物的方法
US10597688B2 (en) Method for preparing fermentable sugar from wood-based biomass
DE102007001614A1 (de) Energieautarkes Verfahren zur Herstellung von Bioethanol aus lignocellulose-, protein- und stärke- und/oder zuckerhaltigen Einsatzstoffen
EP2167672B1 (de) Verfahren zur fermentativen Herstellung von Ethanol aus einem aus Zuckerrohrbagasse gewonnenem Hemicellulose Hydrolysat unter Verwendung von Pichia stipitis
KR101504197B1 (ko) 목질계 바이오매스로부터 바이오에탄올을 제조하는 방법
DE102007040068A1 (de) Verfahren zur Ethanolherstellung aus stärkehaltigen Rohstoffen, insbesondere aus Getreide
DE102007055503A1 (de) Darstellung von Alkoholen aus Biomasse unter Einsatz von in situ Destillation
DE102015002830B4 (de) Bioraffinerie-Verfahren
US20190002931A1 (en) Method for producing compound derived from herbaceous plant of family gramineae or cucurbitaceae
DE102007033988A1 (de) Verbesserte Verfahren zur Herstellung von Ethanol, Gluten und Kleie aus Getreide
DE3025098A1 (de) Verfahren zum vorbehandeln von aus lignozellulosematerialien gewonnenen hydrolysaten, danach gewonnene produkte sowie deren verwendung zur herstellung von aethylalkohol
Kumar et al. Recent Developments of Bioethanol Production
JP2021137001A (ja) 高蛋白質菜種ミールの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08850365

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08850365

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2