[发明专利]用于通过二氧化碳的吸收和生物转化来生物产生氢气和/或甲烷的工艺

说明书

一种用于通过二氧化碳的吸收和生物转化来生物产生氢气和/或甲烷的工艺，该工艺通过在至少一个第一反应器中的一种或更多种产氢细菌和在至少一个第二反应器中的一种或更多种产乙酸细菌和/或在至少一个第三反应器中的一种或更多种产甲烷微生物的共培养来进行。

本发明涉及用于从二氧化碳(CO₂)开始产生氢气和/或甲烷的工艺。

近年来，气体排放物，特别是具有高二氧化碳含量的气体排放物向大气中的释放已经成为问题，公众舆论以及负责处理环境问题的政府和机构两者都越来越多地感受到这个问题。大气中二氧化碳(其是造成全球气候变化现象的主要原因)的浓度主要由于燃烧活动的增加以及我们星球吸收二氧化碳的能力的降低而不断地增加，这是由于砍伐森林以及具有调节生态链能力的生物体浮游动物和浮游植物的减少。

出于上文原因，温室气体(GHG)的减少目前是全球优先事项之一，以将地球温度的升高控制在由2015年巴黎气候协定设定的限度内。在温室气体(GHG)中，二氧化碳是优先问题；事实上，在2018年，来自燃烧的CO₂排放物占总的全球温室气体排放物的约70％(“2019年排放差距报告(The Emissions Gap Report 2019)”，联合国环境规划署(UNEnvironment Programme))。

尽管来自科学界和学术界的不断警告，二氧化碳排放物仍继续上升。在全球碳项目年度报告中呈现的最新数据指示，在2019年底，全球CO₂排放物达到368亿公吨的新纪录，而大气中的浓度自2016年以来继续稳定地保持在高于400ppm的值(“2019年全球碳预算(Global Carbon Budget2019)”，全球碳项目(Global Carbon Project))。

这些浓度水平代表了这样的明显迹象，即海洋和森林无法吸收不断增加的二氧化碳的排放物，二氧化碳通过保持滞留在大气中来促进全球温度的上升。

为了避免这种增加以及对我们星球不可避免的灾难性后果，因此绝对有必要采取一系列目的是减少排放物和有效吸收二氧化碳两者的联合行动，以便促进已经导致大气中浓度的目前创记录水平的量的逐步减少。

关于具体提到第一个方面，明显的是，为了实现气候变化的气体排放物的有效且大幅度减少，有必要对能源部门采取行动，不仅采取目的是控制消耗的行动，而且最重要的是通过引入具有气候变化气体的减少的排放物的新的产生能量方式。

在这方面，通过生物手段借助于产甲烷微生物的作用来产生甲烷是背景技术中已知的程序，并且已经在用于处理固体废物和液体废物的多种工厂中以及在所谓的“电转气(power to gas)”(PtG)工厂中进行。然而，在前者中，通过发酵具有非常复杂和不均匀的组成的材料(如实际上是废物)来产生甲烷总是伴随着平行发酵(parallel fermentation)，该平行发酵通过由于产生不合意的气体诸如CO₂、NO_X、SO₂等而降低甲烷收率来使得有必要采用将沼气纯化成生物甲烷(提质)的系统，对投资和操作成本产生影响。

在另一方面，在PtG工厂中，将二氧化碳转化为甲烷的反应所必需的氢气是通过电解，即具有高电力吸收的过程产生的。