[发明专利]生物甲烷生产的方法和组合物

说明书

提供了处理城市固体废物(MSW)的方法，其中同时酶促水解和微生物发酵废物导致可降解组分的液化以及微生物代谢产物的积聚。然后将液化的可降解组分与不可降解的固体分离以产生包含大百分比的溶解固体的生物液体，所述溶解固体的大部分包含乙酸盐、乙醇、丁酸盐、乳酸盐、甲酸盐或丙酸盐的一些组合。该生物液体本身是新型生物甲烷底物组合物，其允许非常快速地转化为生物甲烷。进一步提供使用该生物液体以及采用其他通过同时酶促水解和微生物发酵有机材料而产生的生物甲烷底物组合物来生产生物甲烷的方法。

发明人：Jacob Wagner Jensen,Georg和Sebastian BuchAntonsen

本申请是申请日为2013年6月12日、申请号为201380030920.1、 发明名称为“生物甲烷生产的方法和组合物”的发明专利申请的分案 申请。

城市固体废物(MSW)，尤其包括家庭日常废物、来自饭店和食 品加工厂的废物和来自办公楼的废物，含有大量可被进一步加工成能 源、燃料和其他有用产品的有机材料组分。目前，只有小部分的可用 MSW被回收，而绝大部分被扔到垃圾填埋场。

发展高效而环境友好的处理固体废物的方法来最大限度地回收 其固有能量潜力，以及回收可回收材料已经引起了非常大的兴趣。 “废物到能源”加工中一个重大的挑战是MSW的异质性。固体废物 通常包含大量混入了塑料、玻璃、金属和其他不可降解材料的有机可 降解材料的组分。未分类废物可直接焚烧，就像在依赖于区域供热系 统的国家如丹麦和瑞典广泛应用(Strehlik 2009)。然而，焚烧方法与负 面环境后果相关，也不能完成原材料的有效回收。清洁和高效地利用 MSW的可降解组分与回收组合通常需要一些分类法将可降解的材料 和不可降解的材料分开。

MSW中的可降解组分可采用热化学和生物方法用于“废物到能 源”加工中利用。MSW可以经历高温分解或其他方式的热化学气化。 有机废物在极高温下的热分解会产生挥发性组分，例如焦油和甲烷以 及与直接焚烧相比，燃烧产生较低毒性后果的固体残留或“焦炭”。 或者，有机废物可以热转化为包含一氧化碳、二氧化碳和氢气的“合 成气”，其可以进一步被转化为合成燃料。参见例如Malkow 2004综 述。

用于转化MSW中可降解组分的生物方法包括发酵，以生产特定 有用的终产物例如乙醇。参见例如WO2009/150455；WO2009/095693； WO2007/036795；Ballestero s等，2010；Li等，2007。

或者，生物转化也可以通过厌氧消化生成生物甲烷或“沼气”实 现。参见例如Hartmann and Ahring 2006综述。预分类的MSW有机 成分可以直接转化为生物甲烷，参见例如US2004/0191755，或涉及 在添加水的存在下的切碎的相对简单的“制浆”过程之后，参见例如 US2008/0020456。

然而，预分类MSW而获得的有机组分通常是昂贵、低效或无用 的。源分类需要庞大的基础设施和运营费用以及废物收集所在社区的 积极参与和支持，这在现代都市社会已被证明难以实现。机械分类是 典型的资金密集型，且与有机材料的大量损失有关，大约至少30％且 通常更高。参见例如Connsonni 2005。

有关分拣系统的这些问题中的一些已经通过将未分拣废物中有 机可降解组分进行液化而成功避免。液化后的有机材料可轻易与不可 降解材料分离。一旦被液化为可泵浆料，有机组分可以容易地用于热 化学或生物转化过程。通过高压高温的“压热器”法液化可降解组分 已经被广泛报道。参见例如US2013/0029394；US2012/006089； US20110008865；WO2009/150455；WO2009/108761；WO2008/081028； US2005/0166812；US2004/0041301；US5427650；US 5190226。