[发明专利]利用气/液分离容器的进气发酵反应器、系统和方法

说明书

描述了利用非垂直减压区的通过在水性液体培养基循环内环反应器中培养微生物来生产生物质的反应器、系统和方法。描述了回收和处理培养微生物以获得产物如蛋白质或烃。

本申请是国际申请日为2018年8月13日、国际申请号为PCT/US2018/046518、进入中国国家阶段的申请号为201880061467.3且发明名称为“利用气/液分离容器的进气发酵反应器、系统和方法”的中国发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及利用气/液分离容器的可用于发酵的进气发酵反应器、系统和方法，并且尤其涉及使用气态底物的发酵系统。

背景技术

随着化石燃料沉积物不断增加的消耗、温室气体的产生增加和最近关于气候变化的关注，用生物燃料(例如，乙醇、生物柴油)替代化石燃料已成为工业重点。然而，迄今为止所产生的生物燃料具有其自身的困难和问题。第一代生物燃料来源于植物(例如，淀粉；蔗糖；和玉米、油菜籽、大豆、棕榈和其他植物油)，但是这些燃料作物与为了人和动物消耗而种植的作物竞争。全球可用的农用土地的量不足以满足食物和燃料二者的日益增长的需求。为了减少食品生产者承担的对于生物燃料相容谷物的需求，使用替代性生物材料如纤维素或藻类的第二代生物燃料正在开发中。然而，生产中的技术困难，以及高生产成本，还未使得第二代生物燃料更具成本效益或可使用。

第三代或下一代生物燃料使用替代性非食物基碳原料制成。作为这种努力的一部分，在生产高级烃化合物(包括燃料、润滑剂和塑料)中使用替代性非生物基的原料正获得不断增长的势头。这样的原料可以包括一种或多种含碳化合物或者含碳和非含碳化合物的混合物(尤其包括甲烷和合成气)。例如，甲烷是相对丰富的、天然存在的并且发现于世界各地的许多位置。甲烷也在许多生物腐烂过程期间产生，并且因此可以从废物处理和垃圾掩埋场设施中捕获。由于它的相对丰度，甲烷是有效温室气体，具有CO₂的23x相对温室气体贡献。从历史上看，甲烷被看作是一种稍微有价值的副产物，其难以转化为更高价值的产物或难以从远程或滞留位置如远程气田或近海生产平台输送到市场。来自这样的来源的甲烷以及由在污水处理设施和垃圾掩埋场发生的生物分解过程产生的甲烷主要被排放或燃烧掉。经济地并有效地将甲烷和类似含碳气体转化为一种或多种较高价值的C₂或高级烃的能力将允许生产者利用相对丰富的、非生物产生的原料，同时提供显著的环境益处。

国内的甲烷生产能力的增加使得甲烷更容易在国内获得。国内的天然气主要通过水力压裂(hydraulic fracturing)(“压裂(fracking)”)生产，但是甲烷也可以从其他来源如垃圾掩埋场和污水获得。但是，甲烷的挥发性使得甲烷的输送和/或作为燃料的直接使用是成问题的。