[发明专利]利用光合细菌藻及温室蒸馏从二氧化碳和水生产乙醇

说明书

技术领域

本发明涉及生物燃料生产技术。更具体地说，本发明公开了一种设计产氧光合细菌藻及温室蒸馏系统利用二氧化碳和水生产乙醇的方法.本设计所创建的转基因的产氧光合细菌藻使用光合作用获得的氧化还原力(NADPH)和能量(ATP)把二氧化碳(C02)和水(H₂O)转化合成乙醇(CH3CH2OH)。

相互参照相关专利申请

这项专利申请要求受益于在2008年2月22日提交申请的美国临时专利申请编号US61/066770和US61/066,771，和在2008年2月23日提交申请的美国临时专利申请编号US61/066,832。这三个美国临时专利申请的全部披露纳入本专利申请的参考。

背景技术

乙醇(CH3CH2OH)可作为液体燃料使用，例如用其于运行汽车引擎。在当前的交通和能源系统中，乙醇作为一种液体燃料已有重要的市场。在美国，目前，乙醇产生主要是使用酵母发酵过程从玉米淀粉产生的。然而，“玉米淀粉酒精生产”过程需要许多消耗能量的步骤，包括：农业玉米作物种植，玉米谷物收获，玉米籽粒淀粉加工，从淀粉到糖，再从糖到酒精发酵。独立研究表明，最近的“玉米淀粉酒精生产”过程中能源净增益非常有限。也就是说，“玉米淀粉酒精生产”过程中的能量成本消耗几乎与其产品乙醇的能量值一样。这并不奇怪，可以理解，因为目前的技术可使用的玉米淀粉，只占玉米作物的生物量(其中包括玉米秸秆，叶子和根部)的一小部分。玉米秸秆(cornstovers)通常被丢弃在农田，它们慢慢被分解为二氧化碳，因为它们主要代表木质纤维素生物质原料，目前的生物炼制行业不能有效地用玉米秸秆于乙醇生产。历来有试图从木质纤维植物生物质生产乙醇的研究工作，一个概念叫“纤维素乙醇”。然而，植物生物体已演变为抗拒其微生物和动物攻击的细胞壁结构糖的有效机制。这就是顽固的木质素纤维素生物质原料自然属性的基础，它为木质素纤维素生物质转化为可发酵糖造就严重路障。因此，有“木质素纤维素顽固”之称的问题是对植物生物量转化为可发酵糖类的一个大技术壁垒。也就是说，由于这个顽固的问题，木质纤维生物量(如玉米秸秆，柳枝草(switchgrass)，和木质材料)不能随时转换为可发酵糖类和乙醇，除非使用一定的预处理，但这常常带来高处理成本。尽管有超过50年的有关木质纤维素生物质预处理和发酵加工的研发努力，木质纤维素的顽固问题仍然是一个严重的技术障碍，到目前为止还没有被功破。此外，木质纤维素生物质种植，收获，加工预处理，纤维素到糖到酒精发酵的一切步骤都有许多能量消耗的代价。因此，任何新技术，可以绕过这些生物技术的瓶颈难题将是有益的。