[发明专利]整合发酵和电解工艺

说明书

本发明提供用于整合发酵工艺与电解工艺和生成C1工业工艺的方案。具体地说，本发明提供用于利用电解产物例如H₂和/或O₂以改进所述发酵工艺或所述生成C1工业工艺中的至少一种的工艺效率的工艺。更具体地说，本发明提供一种工艺，其中将通过电解生成的H₂用于改进发酵工艺的基质效率，并将通过所述电解工艺生成的O₂用于改进由所述生成C1工业工艺生成的含C1尾气的组成。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月01日提交的美国临时专利申请第62/289,900号的权益，其全文以引用的方式并入本文。

背景技术

二氧化碳(CO₂)占人类活动全球温室气体排放量的约76％，其中甲烷(16％)、一氧化二氮(6％)和氟化气体(2％)占余数(美国环境保护局(United States EnvironmentalProtection Agency))。尽管工业和林业实践也向大气中排放CO₂，但大部分CO2来自燃烧化石燃料以产生能量。减少温室气体排放，特别是CO₂，对于制止全球变暖的进程和随之而来的气候和天气变化至关重要。

人们早已认识到，催化工艺可用于将含有二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)和/或氢气(H₂)的气体如工业废气或合成气转化为各种燃料和化学品。然而，最近，气体发酵已经出现为此类气体的生物固定的替代平台。具体地说，已经证明C1固定微生物将含有CO₂、CO和/或H₂的气体转化为产物如乙醇和2,3-丁二醇。有效生产此类产品可能受限，例如，通过缓慢的微生物生长、有限的气体上气道、对毒素的敏感性或碳基质转移到并非期望的副产物中。

人们早已认识到，催化工艺，如费托(Fischer-Tropsch)工艺，可用于将含有二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)和/或氢气(H₂)的气体转化为各种燃料和化学品。然而，最近，气体发酵已经出现为此类气体的生物固定的替代平台。具体地说，已经证明了厌氧C1固定微生物将含有CO₂、CO和/或H₂的气体转化为产物，如乙醇和2,3-丁二醇。

此类气体可以衍生自例如工业工艺，包括黑色或非铁金属产品制造、石油精炼、气化、电力生产、碳黑生产、氨生产、甲醇生产和焦炭生产。然而，这些工业气体可能需要处理或重组以优化用于气体发酵系统。具体地说，工业气体可能缺乏足够量的H₂以通过气体发酵驱动CO₂净固定并减少CO₂排放到大气中。

高氢气流有利于发酵产物，其具有低能量需求并且其中CO₂可以用作反应物，如乙醇生产。

因此，仍然需要工业工艺与气体发酵系统的改进整合，包括富集输送到气体发酵系统的工业气体H₂含量的工艺。

发明内容

本发明提供一种在整合发酵和工业工艺中改进碳捕获的方法，其中所述方法包含将一种或多种原料传递至电解工艺中以产生电解衍生基质，将至少一部分电解衍生基质与来自工业工艺的含C1尾气混合，以提供混合的含C1气态基质，将混合的含C1气态基质传递至含有至少一种C1固定细菌的培养物的生物反应器中，并发酵培养物以产生至少一种发酵产物。在优选实施例中，电解衍生基质包含至少一种电子源和/或至少一种碳源。