[发明专利]用于使用富氢气的含有C1的底物生产代谢物的方法和系统

说明书

本发明涉及用于在包括接种反应器和至少一个生物反应器的多级过程中产生一种或多种发酵产物的方法。向所述接种反应器进料含有减少量的氢气的含有C1的气态底物。减少所述氢气以增大在被提供到所述接种反应器的所述含有C1的气态底物中的CO的比例。所述接种反应器使所述富CO的含有C1的气态底物发酵，并且产生将进料到至少一个生物反应器的接种物。所述生物反应器接收所述含有C1的气态底物，其可含有或可能不含有减少量的氢气，以产生一种或多种发酵产物。通过将富CO的含有C1的气态底物提供到所述接种反应器，所述接种反应器和所述随后的(一个或多个)生物反应器两者能够具有提高的稳定性和产物选择性。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月8日提交的美国临时申请第62/556,099号的益处，所述申请的内容由此以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及用于通过包括接种反应器和至少一个生物反应器的多级气体发酵过程产生一种或多种发酵产物的方法。具体来说，本发明涉及将其中富CO的含有C1的气态底物进料到接种反应器中以生产接种物的方法。

背景技术

二氧化碳(CO₂)占由人类活动引起的全球温室气体排放量的约76％，其中剩下的是甲烷(16％)、一氧化二氮(6％)和氟化气体(2％)(美国环境保护局)。减少温室气体排放，特别是CO₂排放，对于制止全球变暖的进程以及随之而来的气候和天气变化至关重要。

早已认识到，催化方法(如费托法)可用于将含有二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)和/或氢气(H₂)的气体，如工业废气或合成气转化成各种燃料和化学品。然而，最近，气体发酵已成为用于对这种气体进行生物固定的替代平台。具体来说，已证明C1固定性微生物将含有CO₂、CO和/或H₂的气体转化成如乙醇和2，3-丁二醇的产物。

这类气体可例如来源于包括以下的工业过程：碳水化合物发酵的气体、水泥制造的气体、纸浆和纸张制造、炼钢，炼油和相关过程、石化生产、焦炭生产，厌氧或好氧消化、合成气体(来源于包括但不限于生物质、液体废料物流、固体废料物流、市政物流、化石资源(包括天然气、煤和油)的源)、天然气开采、石油开采、冶金过程、用于铝、铜和/或铁合金的生产和/或精炼、地质储层和催化过程(来源于包括但不限于蒸汽甲烷重整、蒸汽石脑油重整、石油焦气化、催化剂再生-流体催化剂裂化、催化剂再生-石脑油重整，和干燥甲烷重整的蒸汽源)。

特定的工业过程的情况下，气体的组成对于发酵可能不是理想的。当气体的组成不理想时，细胞生长、产物选择性和稳定性可能并非最佳。

因此，仍然需要一种发明，其优化来自工业过程的气体的组成以在下游发酵过程中促进细胞生长、产物选择性和稳定性。

发明内容

本发明提供一种用于生产一种或多种发酵产物的方法，其中将富CO的含有C1的气态底物传递到包含含有一种或多种C1固定性微生物的培养物的液体营养物培养基的接种反应器包括，其中含有富CO的C1的气态底物发酵以产生接种物，将至少一部分接种物传递到生物反应器系统，所述生物反应器系统限定至少一个含有处于液体营养物培养基中的一种或多种C1固定性微生物的培养物的生物反应器，将富H₂的含有C1的气态底物传递到生物反应器系统，其中富H₂的含有C1的气态底物发酵以产生至少一种发酵产物。

在特定实施例中，被传递到接种反应器的富CO的含有C1的气态底物包含H₂∶CO摩尔比小于1∶1的H₂。

在某些情况下，被传递到接种反应器的富CO的含有C1的气态底物包含H₂∶CO摩尔比小于0.5∶1的H₂。