[发明专利]在连续细胞保留条件下的生物反应器中的甲烷化方法

权利要求书

1.一种在甲烷生产阶段在生物反应器中通过产甲烷微生物将H₂和CO₂转化为甲烷的方法，所述方法包括以下步骤：

i.以连续工艺在包含矿物质的合适液体培养基中培养所述产甲烷微生物；

ii.在细胞保留条件下培养所述产甲烷微生物；

iii.使所述产甲烷微生物与至少一种包含CO₂和H₂的进料气体接触；

iv.从所述生物反应器中连续去除所述培养基中的代谢水；

v.收集甲烷或富含甲烷的气体组合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤i.包括在以下阶段培养所述产甲烷微生物的至少一个循环：

-连续工艺中的第一阶段，在包含减少供应的至少一种矿物质的合适的含矿物质液体培养基中；接着是

-第二阶段，特征在于更新所述培养基；

-任选地接着是连续工艺中的第三阶段，包括减少供应至少一种矿物质。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中步骤ii.包括在以下阶段培养所述产甲烷微生物的至少一个循环：

-在细胞保留条件下的第四阶段；接着是

-第五阶段，特征在于在无细胞保留条件下培养所述细胞；

-任选地接着是在细胞保留条件下的第六阶段。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中培养所述产甲烷生物的步骤包括：

-控制和减少所述甲烷生产阶段中氮源的供应以在所述培养基中接收0.2摩尔/升/天至0摩尔/升/天或0.02摩尔/升/天至0.005摩尔/升/天、优选介于0.11摩尔/升/天和0.005摩尔/升/天之间的量的氮源浓度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中培养所述产甲烷生物的步骤还包括：

-在所述培养基中提供硫化物源，优选以Na₂S的形式；

-保持所述培养条件厌氧或兼性厌氧；

-任选地搅拌培养物；

-将温度保持在32℃至85℃的范围内。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述产甲烷生物的培养包括在所述甲烷生产阶段之前的细胞生长阶段，包括以下步骤：

-控制和调节所述培养基内氮源的浓度在0.2摩尔/升/天至0.005摩尔/升/天、优选0.02摩尔/升/天至0.01摩尔/升/天的范围内以实现所述产甲烷微生物的细胞分裂和细胞生长；

-培养所述产甲烷微生物直至在所述培养基中以OD₆₁₀测量的密度为至少1.9至200或至少20至120，优选至少60至100，并且对应于培养物中所述微生物的干重分别为至少0.5g/L且至多50g/L或者至少6.5g/L且至多31.3g/L或者至少18.3g/L且至多26.1g/L。

7.根据权利要求4或6中任一项所述的方法，其中所述氮源选自铵化合物，优选以NH₄OH或NH₄Cl或上述铵化合物的组合的形式。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括将初始pH值设定为低于pH9、低于pH 8或处于pH 7的给定值并且随后连续控制所述pH值的步骤。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述代谢水的去除包括从所述培养基中滤除过量水的步骤和/或包括从所述培养基中蒸发过量水的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中从所述培养基中滤除过量水的步骤是通过使用至少一个与所述培养基接触的水半透膜的反渗透来进行的。