碳?xì)浠衔锏闹苽浞椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種從各種生物質(zhì)制備碳氨化合物的方法。獲得的碳氨化合物尤其旨 在用作綠色燃料或生物燃料。
【背景技術(shù)】
[0002] 多年W來，許多國家尋求各種方法W代替石油，其趨于變得稀有，并且從經(jīng)濟(jì)和生 態(tài)的角度而言，具有許多缺點(diǎn)。
[0003] 作為第一步，已經(jīng)提出了所謂的第一代綠色燃料，但是由于其與食物生產(chǎn)直接競(jìng) 爭(zhēng)，并且由于間接地與改變用于繼續(xù)供給全球人口的±地相關(guān)而釋放C02,其抗溫室效應(yīng)的 性能已經(jīng)遭受質(zhì)疑。
[0004] 同樣，已經(jīng)開發(fā)了對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的生物甲燒的利用，但是其需要建立非常昂貴 的分配系統(tǒng)W及專用裝置W使用天然氣工作的車輛。
[0005] 其他生物燃料來自于糖或者脂肪材料，通過去除氧氣的氨化作用獲得碳氨化合 物，運(yùn)是昂貴的，因?yàn)槠湫枰罅康陌薄?br>[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種克服運(yùn)些缺點(diǎn)的方法，其通過可用于所有現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī) 而實(shí)現(xiàn)，并且屬于第二代和第Ξ代生物燃料的產(chǎn)品。
[0007] 為此，本發(fā)明提供了一種方法，通過厭氧發(fā)酵從不同的生物質(zhì)生產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸， 并且通過電解作用將運(yùn)些揮發(fā)性脂肪酸轉(zhuǎn)化成碳氨化合物。
[0008] Ξ十多年前，通過電解揮發(fā)性脂肪酸來生產(chǎn)碳氨化合物就已知了。為此，可W例如 引用法國專利FR2303854和美國專利US3992268。但是，直至今日，該方法也尚未在工業(yè)上 實(shí)施，因?yàn)槠鋬H當(dāng)為比例提高（90%的等級(jí)）、具有至少5至6個(gè)碳原子的酸（戊酸和己酸） W及比例提高的（大于50%)具有大于6個(gè)碳原子的酸時(shí)，才具有較好的單位產(chǎn)量和能量， 而厭氧發(fā)酵產(chǎn)生了更短的揮發(fā)性脂肪酸（己酸通常只有百分之幾，并且在通過LEVY獲得的 工程結(jié)果，根據(jù)Dynatech在1980年從生物質(zhì)制備的液體燃料，即使在增加醋酸醋之后，該 比例也不超過12% )。
[0009] 更近的是，已經(jīng)公開了通過特殊細(xì)菌克氏梭狀芽胞桿菌（Clostridiumkluyveri) 發(fā)酵而延長揮發(fā)性脂肪酸的可能性（MatthewT.Agler等，chain(Elongationwith reactormicrobiomes:upgradingdiluteethanoltomediumchaincarboxylates， E：nergyandlinvironmentalsciences, 2012)。然而，該方法需要使用大量的乙醇或氨，因 此運(yùn)從經(jīng)濟(jì)上并不可行，獲得的產(chǎn)品過于昂貴。
[0010] 此外，已知可W從常用的食用糖（葡萄糖、薦糖）獲得己酸，但是考慮到含糖植物 的糖的實(shí)際成本（每噸1000美元的等級(jí)）W及反應(yīng)的最終單位產(chǎn)量（約4噸糖獲得一噸 碳氨化合物），完全不可能從糖中經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)碳氨化合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為了克服運(yùn)些缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種方法，包括如下步驟：
[0012] -a)對(duì)可發(fā)酵原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵，W獲得揮發(fā)性脂肪酸，
[0013] -b)通過用至少一種巨球型菌屬（Megas地aera)的細(xì)菌、優(yōu)選埃氏巨球型菌 (Megas地aera elsdenii)發(fā)酵來延長步驟a)中獲得的揮發(fā)性脂肪酸，并且從發(fā)酵的植物 汁中提取運(yùn)些酸，
[0014] -C)通過將在步驟b)中獲得的運(yùn)些脂肪酸經(jīng)過Κο化e電解獲得碳氨化合物。
[0015] 有利的是，通過巨球型菌屬的細(xì)菌、優(yōu)選埃氏巨球型菌發(fā)酵糖和揮發(fā)性脂肪酸，能 夠大量獲得具有至少五個(gè)碳原子的鏈?zhǔn)街舅?，而無需必須具有乙醇或氨。
[0016] 該方法完全可用于工業(yè)生產(chǎn)，并且還經(jīng)濟(jì)，因?yàn)槠湟子趯?shí)施。
[0017] 獲得的碳氨化合物可W作為綠色燃料與汽油、柴油或煤油混合，或者作為生物燃 料。
[0018]另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，能夠使用的原料中，指定了許多作為第二代和第Ξ代綠色燃料。
[0019] 根據(jù)隨后對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，其他特征和優(yōu)勢(shì)將顯而易見。
[0020] 因此，本發(fā)明旨在提供一種生產(chǎn)碳氨化合物的方法，包括至少實(shí)施W下步驟：
[0021] -a)對(duì)可發(fā)酵的原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵，W獲得揮發(fā)性脂肪酸， 陽0巧 -b)通過用至少一種巨球型菌屬的細(xì)菌、優(yōu)選埃氏巨球型菌發(fā)酵來延長步驟a)中 獲得的揮發(fā)性脂肪酸，并且從發(fā)酵的植物汁中提取運(yùn)些酸，
[0023] -C)使在步驟b)中獲得的運(yùn)些脂肪酸經(jīng)過Κο化e電解獲得碳氨化合物。
[0024] 第一步驟包括通過厭氧發(fā)酵來發(fā)酵生物質(zhì)，W獲得揮發(fā)性脂肪酸。
[00巧]而可發(fā)酵原料或生物質(zhì)，指的是所有能夠通過發(fā)酵而產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸的原料。 [00%] 優(yōu)選地，原料選自于植物的木質(zhì)纖維素廢物和植物副產(chǎn)品、動(dòng)物源性材料，尤其是 面粉和動(dòng)物脂肪材料、海藻或海藻的副產(chǎn)品W及有機(jī)廢物和污水。
[0027] 在實(shí)施步驟a)之前，原料可W通過酸、堿、溶劑、物理方法或酶進(jìn)行預(yù)處理。
[0028] 尤為適應(yīng)的是，未預(yù)處理或預(yù)處理之后的原料選自：
[0029]-含糖或淀粉的植物，例如甜菜、甘薦或谷物的副產(chǎn)品（廢糖蜜、酒糟、含糖水滴 (6goutsdesucrerie)、啤酒糟（化6ches))，，
[0030]-通過水解陸生源生物質(zhì)（木頭、短耕種期的矮林、稻草、賴桿）、優(yōu)選在除木質(zhì)纖 維之前，而獲得的糖，
[0031]-收割的陸生植物的"完整植株"，例如玉米或高梁，
[0032]-通過水解水生源生物質(zhì)，諸如小型海藻、大型海藻或者水風(fēng)信子獲得的糖，
[0033]-工業(yè)、城市、農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)廢水或殘?jiān)?br>[0034] 有利的是，用于厭氧發(fā)酵原料的微生物，通過利用簡(jiǎn)單的預(yù)處理而無需利用如許 多現(xiàn)有方法的情況中所采用的昂貴的酶，能夠確保水解纖維素和半纖維素的第一階段。
[0035] 步驟a)優(yōu)選通過細(xì)菌池實(shí)現(xiàn)，如用于發(fā)酵產(chǎn)生沼氣或細(xì)菌進(jìn)而產(chǎn)生單種或混 合的短鏈揮發(fā)性脂肪酸（例如熱乙酸梭菌（ClostridiumThermoaciHicum)、酪下酸梭菌 (Tyrobutyricum)或丙酸桿梭菌（Propionibact紅ium))。其尤其是指嗜溫性（接近37°C) 或嗜熱性（接近60-70°C)發(fā)酵。
[0036] 獲得的揮發(fā)性脂肪酸大部分是短鏈酸：乙酸、丙酸和下酸。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟b)包括通過用至少一種巨球型菌屬細(xì)菌、優(yōu)選采用埃 氏巨球型菌發(fā)酵來延長步驟a)中獲得的揮發(fā)性脂肪酸的碳鏈。
[003引在本發(fā)明中，巨球型菌屬細(xì)菌（或者埃氏巨球型菌）指的是包括巨球型菌屬細(xì)菌 基因的重組細(xì)菌（或者包括埃氏巨球型菌細(xì)菌基因的重組細(xì)菌）。
[0039] 巨球型菌屬細(xì)菌尤其可W是來自瘤胃或者反當(dāng)流出液或工業(yè)方法殘余物、諸如啤 酒工業(yè)的野生菌，或者在微生物菌株庫的細(xì)菌。此外，埃氏巨球型菌還指的是埃氏巨球型酵 母（Megasphaeracerevisae)。
[0040] 步驟b)可W在甲燒液相或汽泡下實(shí)施。
[0041] 術(shù)語氣體的"液相"是指氣體W液相存在。
[0042] 術(shù)語氣體的"氣泡"是指在液體中W氣泡的形式引入氣體。
[0043] 步驟b)還可W按如下方式實(shí)施：
[0044]-處于液相或氣泡甲燒中，
[0045] -處于比例變化的甲燒、二氧化碳?xì)怏w和氨氣的混合物的液相或氣泡中，
[0046] -存在于Μ還原酶輔酶抑制劑添加物的發(fā)酵液體中，諸如2-漠乙基橫酸鹽度ES) 或者另一種本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的Μ還原酶輔酶抑制劑。
[0047] 氣體的液相或氣泡或者存在Μ還原酶輔酶抑制劑，通過加快使用糖和短鏈脂肪酸 的速度并且避免延長的脂肪酸從中部斷裂并且恢復(fù)成更短鏈的脂肪酸，而能夠改善該方 法。