可持续生物质生产制造技术

本发明专利技术涉及一种用于生产生物质的方法，所述方法包括以下步骤：(i)从含CO2的气体料流中捕获CO2，随后将所捕获的CO2还原成还原的CO2产物；以及(ii)厌氧发酵，其中将碳底物用于生产有机原料；以及(iii)需氧发酵，其中将有机原料用于生产生物质；其中将所述还原的CO2产物进料至所述厌氧发酵和/或所述需氧发酵，并且将共产生的氧气进料至所述需氧发酵。共产生的氧气进料至所述需氧发酵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可持续生物质生产


[0001]本专利技术涉及一种用于生产生物质，特别是单细胞蛋白质的方法。

技术介绍

[0002]单细胞蛋白(single cell protein,SCP)是指可用于富含蛋白质的人类和动物饲料的微生物生物质。SCP可以替代常规蛋白质补充来源，例如豆粕或鱼粉。
[0003]工业中正在尝试使用可再生能源和可再生原料从废料生产有机化学品。挑战是提供新途径来使得能够生产多种化学品。
[0004]WO 2016/187494描述了一种用于通过培养(例如厌氧)微生物以产生微生物生物质来生产动物饲料的方法。所述动物饲料是通过气态底物的发酵产生的。所述底物是指微生物的碳源和/或能量源。所述底物可以来源于作为工业工艺的副产物获得的废物或排放烟气。所述底物优选地包含约15
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70mol％的CO。WO 2016/187494中提到的合适底物的示例是钢厂或高炉煤气、碱性氧气转炉煤气和合成气。因此，从WO 2016/187494已知使用来自钢铁工业的排放烟气(例如碱性氧气转炉(basic oxygen furnace,BOF)煤气)作为产生SCP的微生物的碳源和/或能量源。
[0005]WO 2016/187494的缺点是排放烟气中的大部分仍作为废物离开所述工艺。例如，工业排放烟气中的CO2含量可为高的。进一步，CO的部分转换为附加CO2。然而，WO 2016/187494没有提供用于排放烟气中存在的CO2的用途。
[0006]EP3715464A1涉及一种用于培养能够利用有机原料的微生物的方法，所述方法包括在一个或多个生物反应器中培养微生物；在捕获单元中从一个或多个生物反应器中捕获CO2；以及例如在还原单元中将CO还原成有机原料；以及将所述有机原料的至少部分进料到一个或多个生物反应器中。在EP3715464A1的方法中，水在需要大量电力的单独电解单元中电解成H2和O2，并且所产生的H2用于在另一单独的反应器中在高温下还原CO2。这种用于还原CO2的两步法的缺点是它是能源和资本密集型的。EP3715464A1中所公开的方法的另一个缺点是在微生物的培养中仍然使用糖并且需氧发酵中产生的CO2的至少部分离开系统。
[0007]WO2016/070160公开了一种用于通过将气态底物进料到厌氧发酵器以产生酸或醇产物(例如乙酸盐)来生产生物质或脂质的方法。气态底物可以是作为工业工艺的副产物获得的含CO或CO2的废气。酸或醇产物被进料到需氧发酵器中，其中脂质和非脂质生物质由微藻产生。WO2016/070160中所公开的方法的缺点是在发酵中产生的CO2仍然离开发酵系统。
附图说明
[0008]图1示出了本专利技术方法的一个实施方式的示意图。将含有CO和CO2的第一废气进料到厌氧发酵中。在所述厌氧发酵中，使用来自废气的CO作为碳底物来生产有机原料。来自厌氧发酵的排放烟气含有CO2，所述CO2被捕获并随后被电化学还原，从而形成还原的CO2产物和O2。所述还原的CO2产物是进料到厌氧发酵和需氧发酵的碳底物。在需氧发酵中，所述还原的CO2产物用作碳底物，并且有机原料被转换为生物质。来自需氧发酵的排放烟气含有CO2并
被进料至碳捕获。此外，还从第二废气中捕获CO2。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种更可持续的途径来从工业排放烟气中制备(微生物)生物质或SCP。
[0010]特别地，目的是提供一种用于制备(微生物)生物质的方法，其中所产生的废物的净量为零。
[0011]更特别地，目的是提供一种用于制备(微生物)生物质的方法，其中形成的所有副产物用于改进(微生物)生物质生产。
[0012]这些目的中的至少一个目的已经通过提供用于生产生物质的方法实现，所述方法包括以下步骤：(i)从含CO2的气体料流中捕获CO2，并经由电化学还原将所捕获的CO2还原成还原的CO2产物并产生O2料流；以及(ii)厌氧发酵，其中将碳底物用于生产有机原料；以及(iii)需氧发酵，其中将有机原料用于生产生物质；并且其中将还原的CO2产物进料至厌氧发酵和/或需氧发酵。
具体实施方式
[0013]在第一方面中，本专利技术提供了一种用于生产生物质的方法，所述方法包括以下步骤：
[0014](i)从含CO2的气体料流中捕获CO2，随后经由电化学还原将所捕获的CO2还原成还原的CO2产物并产生O2料流；以及
[0015](ii)厌氧发酵，其中将碳底物用于生产有机原料；以及
[0016](iii)需氧发酵，其中将有机原料用于生产生物质；以及
[0017]其中将还原的CO2产物进料至厌氧发酵或需氧发酵。
[0018]通过捕获和转换CO2，获得了可提高厌氧或需氧发酵的(碳)效率的碳产物。例如，还原的CO2产物可以在需氧和/或厌氧发酵中用作碳底物，特别是用作微生物的碳源或能量源。此外，CO2捕获和随后的CO2还原的组合允许这样的工艺，其中废气可以为发酵提供大部分的碳源和/或能量源。
[0019]优选地，所捕获的CO2的至少部分和/或在厌氧发酵中使用的碳底物的至少部分源自废气。因此，可将废气进料至厌氧发酵或进料至CO2捕获，或两者。进料至厌氧发酵的废气可以是与进料至CO2捕获的废气相同或不同的气体。废气优选地包含气态碳底物(特别是CO)和CO2。在优选的实施方式中，厌氧发酵从废气中去除至少部分CO，并且CO2捕获从废气中去除至少部分CO2。从废气中去除CO和CO2的次序不是特别关键。然而，优选的是首先去除CO，随后去除CO2。首先去除CO的优点是CO可以直接用于发酵，并且需要首先还原CO2。在还原步骤之前去除CO可防止在发酵中形成有毒的甲醛。
[0020]在一个实施方式中，如本文所公开的用于生产生物质的方法的步骤(ii)中的碳底物包含还原的CO2产物、来自废气的气态碳底物(优选地CO)，或还原的CO2产物和和来自废气的气态底物的混合物。
[0021]废气可以是工业废气，例如来自钢铁工业的排放烟气。优选地，所述废气选自碱性氧气转炉(BOF)煤气、高炉(blast furnace,BF)煤气、焦炉煤气(coke oven gas,COG)，以及
这些气体中的两种或更多种的混合物。废气可包含H2，例如1
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10％的量的H2。气体中存在的H2可能对发酵步骤具有积极影响。H2例如存在于BF气体中。废气可能包含大量的CO，例如在5
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75体积％的范围内。BOF气体通常含有50
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75体积％的CO，而BF气体通常含有15
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25体积％的CO。气体中存在的CO可能对发酵步骤具有积极影响。废气还可包含氮气(N2)。或者，废气可以是来自能源密集型工业工艺(例如化肥工业(例如来自Haber工艺))的工业废气、从蒸汽甲烷重整(Steam Methane Reforming,SMR)和/或自热重整(AutoThermal Reforming,ATR)获得的废气、在TiO2生产中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产生物质的方法，所述方法包括以下步骤：i.从含CO2的气体料流中捕获CO2，随后经由电化学还原将所述所捕获的CO2还原成还原的CO2产物并产生O2料流；以及ii.厌氧发酵，其中将碳底物用于生产有机原料；以及iii.需氧发酵，其中将有机原料用于生产生物质；以及其中将所述还原的CO2产物进料至所述厌氧发酵和/或所述需氧发酵。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物质包括单细胞蛋白。3.根据权利要求1至2所述的方法，其中所述需氧发酵包括培养用于生产生物质的微生物。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述微生物是细菌、酵母、丝状真菌或藻类。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述有机原料选自由以下组成的组：乙酸、乙醇、丁醇、丙酮和异丙醇以及它们的混合物。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中不将糖进料至所述厌氧和需氧发酵。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤i)中，不产生H2。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包括将所述O2料流进料至所述需氧发酵。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(i)包括从来自所述厌氧发酵和/或来自所述需氧发酵的排放烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：翰德里克，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：