[发明专利]从发酵液中分离乙酸盐

说明书

本公开的方法包括：使气体底物和微生物发酵以生成包括所述微生物和靶组分的发酵液；在连续离子交换模拟移动床中将所述发酵液通入到具有离子交换树脂的分离单元；通过与所述树脂的离子交换选择性地保留靶组分，同时使所述微生物通过所述床；使所述离子交换树脂再生；以及回收靶组分。可替代地，将所述发酵液通入到第一分离区以将包括所述微生物的所述发酵液的第一部分分离并再循环到生物反应器，并且然后将所述发酵液的第二部分通入到包括离子交换树脂的第二分离区，所述第二部分通过与所述树脂的离子交换选择性地保留所述靶组分。使剩余部分通过。使所述离子交换树脂再生，并且回收靶组分。

交叉引用

本申请要求于2019年10月22日提交的美国临时申请序列号62/924,666和于2020年10月19日提交的美国申请第17/074,342号的权益。所述两个申请的内容通过引用整体明确地并入本文。

技术领域

本申请涉及从在气体底物的存在下培养微生物所产生的发酵液中分离一种或多种靶组分，所述分离是在模拟移动床模式下使用连续离子交换进行的。

背景技术

缓解迫切的气候变化需要大幅减少温室气体(GHG)的排放，所述GHG如通过煤和石油等化石燃料的燃烧生成的那些。虽然化学品和运输燃料的可持续来源目前不足以显著取代对化石碳的依赖，但气体发酵最近已成为用于将如二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)和/或氢气(H₂)等气体生物固定为可持续燃料和化学品的替代性平台。具体地，气体发酵技术可以利用包含气化的有机物(例如，市政固体废物或农业废物)或工业废气(例如，来自钢厂或炼油厂)在内的广泛范围的原料来产生乙醇、喷气燃料和各种其它产品。仅靠气体发酵就可以取代30％的原油使用量并使全球CO₂排放量减少10％，但是，与任何破坏性技术一样，在充分发挥这一潜力之前，必须克服许多技术挑战。

发明内容

公开了一种用于从发酵液中分离靶组分的方法。所述方法包括使气体底物和微生物发酵以生成包括所述微生物和所述靶组分的发酵液；在连续离子交换模拟移动床中将所述发酵液通入到具有离子交换树脂的分离单元；通过与所述树脂的离子交换选择性地保留所述靶组分，并使所述微生物通过连续离子交换模拟移动床；使所述离子交换树脂再生；以及回收靶组分。所述靶组分可以是如甲酸盐、乙酸盐、乳酸盐或两者等任何低分子量有机酸的共轭碱。所述靶组分可以发生反应以形成一种或多种产物。所述微生物可以衍生自选自由以下组成的组的亲代微生物：伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)、巴氏嗜喊菌(Alkalibaculum bacchii)、长生布劳特氏菌(Blautia producta)、食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、醋酸梭菌(Clostridium aceticum)、产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)、食一氧化碳梭菌(Clostridium carboxidivorans)、克氏梭菌(Clostridium coskatii)、德氏梭菌(Clostridium drakei)、蚁酸醋酸梭菌(Clostridium formicoaceticum)、扬氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)、马氏梭菌(Clostridium magnum)、拉氏梭菌(Clostridium ragsdalei)、粪味梭菌(Clostridiumscatologenes)、粘液真杆菌(Eubacterium limosum)、热自养穆尔氏菌(Moorellathermautotrophica)、热醋穆尔氏菌(Moorella thermoacetica)、普氏产醋杆菌(Oxobacter pfennigii)、卵形鼠孢菌(Sporomusa ovata)、森林土壤醋酸鼠孢菌(Sporomusa silvacetica)、球形鼠孢菌(Sporomusa sphaeroides)和凯伍热厌氧菌(Thermoanaerobacter kivui)。所述微生物可以是梭菌属(genus Clostridium)的成员。所述微生物可以衍生自产乙醇梭菌、扬氏梭菌、拉氏梭菌或克氏梭菌。所述气体底物可以是工业废气、工业尾气、合成气、气化废物或气化生物质。所述靶化合物可以是乙酸盐，并且所述一种或多种产物可以是乙酸乙烯酯。所述乙酸乙烯酯可以进一步发生反应以形成聚乙酸乙烯酯或聚乙烯醇。