用于提升的碳利用率的生物催化工艺和材料
阅读：64发布：2020-05-22
专利汇可以提供用于提升的碳利用率的生物催化工艺和材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于生产产物的 生物 催化工艺，其中将包括至少一种能 发酵 的底物的含 水 物流和/或包括CO2/H2、H2、甲烷、和/或CO的至少一种的气态物流提供至发酵区，所述发酵区包括至少一种能够代谢所述物流之一中存在的物质的生物体。发酵可在以混合营养方式代谢至少一种气态底物和存在于所述含水物流中的至少一种底物的条件下操作。，下面是用于提升的碳利用率的生物催化工艺和材料专利的具体信息内容。
1.生物催化工艺，其包括：
将包括至少一种能发酵的底物的含水物流、和/或其衍生物提供至发酵区；和将气态物流提供至所述发酵区，其中所述气态物流包括选自CO2、H2、CO2/H2、甲烷、和CO的至少一种底物，其中任选地使所述含水物流和气态物流在所述发酵区中接触和/或混合；
所述发酵区包括至少一种能够代谢所述含水物流和所述气态物流的生物体，其中发酵在以混合营养方式代谢所述气态物流中的至少一种气态底物和所述含水物流中的至少一种底物的条件下操作；和
经由所述发酵形成至少一种产物。
2.权利要求1的工艺，其中所述至少一种生物体为天然存在的生物体、或其衍生物。
3.权利要求2的工艺，其中所述生物体或者其等同物或工程化等同物为甲烷营养菌、代谢氢气的化能无机营养生物体、或者代谢CO的化能无机营养生物体。
4.权利要求3的工艺，其中所述生物体为钩虫贪铜菌或梭菌(Clostridium sp.)、或者其等同物或工程化等同物。
5.权利要求4的工艺，其中所述生物体为钩虫贪铜菌、或者其等同物或工程化等同物。
6.权利要求1的工艺，其中所述气态物流为或者得自天然气，其在至少一个组合式热电(CHP)单元中燃烧以产生电力。
7.权利要求6的工艺，其中来自所述组合式热电单元的热产生蒸汽，所述蒸汽用于驱动涡轮发电机以产生电力。
8.权利要求1的工艺，其中所述气态物流为或得自天然气，和所述气态物流的至少一部分被提供至燃气涡轮发电机以产生电力。
9.权利要求1的工艺，其中所述气态物流为或得自合成气，和所述气态物流的至少一部分驱动非燃烧涡轮发电机以产生电力。
10.权利要求1的工艺，其中所述气态物流为或得自天然气，使得所述气态物流的至少一部分被提供至蒸汽甲烷重整以产生合成气，并且所产生的合成气的至少一部分被提供至燃气发电机以产生电力。
11.权利要求6-10任一项的工艺，其中所述电力产生经由水电解，从而产生H2和O2而保证H2生产，其中所述H2用于所述发酵中。
12.权利要求11的工艺，其中所述O2用于所述发酵中。
13.权利要求12的工艺，其中所产生的电力：被整合或者输出；用于生物乙醇生产过程中；经由水电解，从而产生H2而保证H2生产来用于所述发酵中；或其组合。
14.权利要求1的工艺，其中所述气态物流包括H2并且任选地包括CO2，其中所述H2和任选地CO2得自蒸汽甲烷重整，其任选地进一步包括水煤气变换过程。
15.生物催化工艺，其包括：
将包括至少一种能发酵的底物的含水物流、和/或其衍生物提供至发酵区；和将气态物流提供至所述发酵区，其中所述气态物流至少包括H2，其中任选地使所述含水物流和气态物流在所述发酵区中接触和/或混合；
所述发酵区包括至少一种能够代谢所述含水物流和所述气态物流的代谢氢气的化能无机营养生物体，其中发酵在以混合营养方式代谢所述气态物流中的至少H2和/或所述含水物流中的至少一种底物的条件下操作；和
经由所述发酵形成至少一种产物。
16.权利要求15的工艺，其中所述氢气化能无机营养生物体为钩虫贪铜菌或其衍生物。
17.权利要求15的工艺，其中所述含水物流包括甘油和乳酸。
18.权利要求17的工艺，其中所述发酵在以混合营养方式代谢所述气态物流中的至少H2和所述含水物流中的甘油和乳酸的条件下操作。
19.前述权利要求任一项的工艺，其中所述含水物流包括如下的至少一种：废发酵物流，来自生物乙醇生产过程的釜馏物，来自生物乙醇生产过程的稀釜馏物物流，来自生物乙醇生产过程的全釜馏物物流，和包括甘油、碳水化合物、碳水化合物低聚物、蛋白质、羧酸、乙酸、和乳酸的一种或多种的含水物流。
20.前述权利要求任一项的工艺，其进一步包括：
从所述发酵区除去发酵液放液物流；
处理所述发酵液放液物流以除去生物质和产生不含生物质的发酵液；
和
将所述不含生物质的发酵液再循环至所述生物催化工艺的发酵步骤。
21.前述权利要求任一项的工艺，其中在所述发酵区中所述气态物流底物具有范围0-
0.35mol CO2/mol H2的CO2:H2摩尔比。
22.前述权利要求任一项的工艺，其中以混合营养方式代谢所述气态物流中的至少一种气态底物和存在于所述含水物流中的至少一种底物的条件为范围6-8的pH、范围30℃-40℃的温度、和1atm以上绝对压力的压力。
23.权利要求22的工艺，其中所述压力范围为1.5-5atm绝对压力。
24.权利要求22的工艺，其中所述压力为2.5atm以上绝对压力。
25.前述权利要求任一项的工艺，其中所述至少一种生物体包括如下的至少一种：(1)基因改变，(2)化学改变，和(3)非天然发生的改变。
26.生物催化工艺，其包括：
将含水物流提供至发酵区，其中所述含水物流包括(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸；
所述发酵区包括至少一种能够代谢所述含水物流中的多元醇的至少一种和羧酸的至少一种的细菌或经基因修饰的细菌，其中发酵在代谢所述含水物流中的多元醇的至少一种和羧酸的至少一种的条件下操作；和形成至少一种生物衍生产物。
27.根据权利要求26的生物催化工艺，其中所述含水物流包括甘油和乳酸和所述发酵区包括至少一种能够代谢所述甘油和所述乳酸的细菌或经基因修饰的细菌，和其中发酵在代谢所述含水物流中的所述甘油和乳酸的条件下操作。
28.根据权利要求26或27的生物催化工艺，其中所述至少一种细菌或经基因修饰的细菌为钩虫贪铜菌。
29.前述权利要求任一项的工艺，其中发酵或生物衍生产物包括挥发性产物。
30.权利要求29的工艺，其中所述挥发性产物在所述发酵区的条件下为气体。
31.权利要求30的工艺，其中所述挥发性产物包括选自如下的至少一种链烯烃：丁二烯、异戊二烯、和异丁烯，或其衍生物。
32.前述权利要求任一项的工艺，其中发酵或生物衍生产物包括选自如下的至少一种链烯烃前体：3-羟基-烯酸、烯醇、和3-羟基酸或其衍生物。
33.前述权利要求任一项的工艺，其中发酵或生物衍生产物包括选自如下的一种或多种化合物、或其盐：氨基酸、羟基羧酸、羟基胺、二胺、内酰胺、羧型醇、羧型二醇、羧型多元醇、羧型二胺、或羧型二酸。
34.前述权利要求任一项的工艺，其中发酵或生物衍生产物包括选自如下的一种或多种化合物、或其盐：6-氨基己酸、7-氨基庚酸、六亚甲基二胺、己二酸、己内酰胺、1,6-己二醇、或1,5-五亚甲基二胺。
35.前述权利要求任一项的工艺，其中发酵或生物衍生产物包括生物质。
36.权利要求35的工艺，其中所述生物质包括聚羟基丁酸、或其盐。
37.前述权利要求任一项的工艺，其中所述含水物流得自研磨乙醇生产过程。
38.组合物，其包括通过至少一种根据前述权利要求任一项的、或者如任意附图中描述的工艺生产的发酵或生物衍生产物。
39.组合物，其包括含水物流、气态物流、和生物体，其中所述生物体或者其等同物或工程化等同物为甲烷营养菌或代谢氢气的或代谢CO的化能无机营养生物体，和其中所述生物体能够混合营养代谢所述气态物流中的至少一种气态底物和所述含水物流中的至少一种底物。
40.组合物，其包括含水物流和气态物流，其中所述组合物能够用作用于根据权利要求
1的生物催化工艺的原料。
41.组合物，其包括含水物流、气态物流、和生物体，其中所述组合物能够用作用于根据权利要求1的生物催化工艺的原料。
42.组合物，其包括：含水物流；气态物流；和生物体；和根据权利要求1的生物催化工艺的至少一种产物。
43.用于生产发酵或生物衍生产物的系统，其包括：
用于将含水物流或其衍生物提供至发酵区的部件；
用于将气态物流或其衍生物提供至发酵区的部件；
发酵区，所述发酵区包括至少一种能够混合营养代谢含水物流底物和气态物流底物的生物体，其中发酵在同时发酵所述气态物流中的至少一种气态底物和所述含水物流中存在的至少一种底物的条件下操作；
用于控制发酵条件的一个或多个发酵区控制部件；和
用于处理产物的区。
44.用于生产产物的生物催化工艺，其包括：
将具有至少一种能发酵的底物的含水物流、和/或其衍生物提供至发酵区；
将包括CO2、H2、CO2/H2、甲烷、和CO的至少一种的气态物流提供至所述发酵区，所述发酵区包括至少一种能够代谢所述含水物流中的至少一种物质的生物体；
其中所述含水物流包括(1)至少一种甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸；
和其中所述生物体能够代谢所述气态物流中的至少一种物质。
45.权利要求44的生物催化工艺，其中所述羧酸选自脂肪酸、乳酸、和乙酸或其衍生物。
46.前述权利要求任一项的工艺，其中所述含水物流来自生物乙醇工艺。
用于提升的碳利用率的生物催化工艺和材料
技术领域
[0002] 本公开内容涉及生物催化工艺、材料、和系统。具体地，本公开内容涉及用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将包括超过一种可代谢的底物的含水物流和/或含水物流和气态物流、或其衍生物提供至发酵区，和使所述含水物流中的至少一种底物和使所述气态物流中的至少一种底物同时发酵和/或使所述含水物流中的超过一种底物同时发酵。
背景技术
[0003] 从生物质原料生产化学品(例如，乙醇)具有商业意义。例如，乙醇通常是使用将基于植物的原料中的淀粉转化为乙醇的常规发酵工艺生产的。然而，常规发酵工艺可仅能够转化这些原料中的有限浓度的淀粉或者产生低价值的副产物，并且因此废发酵物流可包括能发酵的淀粉以及作为发酵副产物的其它材料。本文中描述的是用于(例如通过使用发酵副产物作为用于进一步发酵的原料)提升在生产得自生物质的产物时的碳利用率的生物催化工艺和系统。
[0004] 为了改善乙醇生产的经济性，多个公司正着眼于将较低价值的副产物物流升级为较高价值产物的路线。将在处理发酵液(发酵肉汤，fermentation broth)以除去未溶解的固体和乙醇之后产生的废发酵物流(稀釜馏物)典型地浓缩以形成浓缩的玉米酒糟可溶物(CDS)物流，将其与之前收取的固体共混以形成干酒糟及可溶物(DDGS)产物并且作为动物饲料出售。DDGS产物是相对低价值的产物并且对于分离较高价值组分组分以提高体系的总价值感兴趣。稀釜馏物物流包含潜在地能发酵的组分，其可被升级为更有价值的产物。稀釜馏物物流的典型组成示于表1中。
[0006]
[0007] (Kim等，Bioresource Technology 99(2008)5165-5176)
[0008] 对于典型的5000万加仑/年(149千公吨/年)乙醇厂，一年产生以干重计超过70千公吨的稀釜馏物，其包括几乎17千公吨/年的甘油和19.5千公吨/年的乳酸。除了所述稀釜馏物物流之外，5000万加仑/年乙醇厂还产生150千公吨/年的二氧化碳废气，其典型地被排放至大气。
[0009] 甘油是可被许多生物体容易地发酵的，所述生物体包括大肠杆菌(E.coli)(Gonzalez等，Biotechnology Letters，2010，第32卷，第3期，第405-411页)和巴斯德梭菌(Clostridium pasteurianum)(Ahn等，Bioresource Technology，2011，第102卷，第7期，第4934-4937页]。这些生物体可用于将稀釜馏物物流(或者由稀釜馏物产生的浓缩的酒糟可溶物)中的甘油发酵为更高价值产物的系统中。由于除了期望的产物之外发酵过程还副产二氧化碳，因此来自甘油的产物的典型最大产率小于50％(0.5公吨产物/公吨可用甘油)并且在该发酵中还形成等量的二氧化碳。对于5000万加仑/年乙醇厂，这意味着对于期望的产物而言最大的生产能力小于8千公吨/年。
[0010] Fast等人(Current Opinion in Biotechnology，2015，33:60-72)利用包含Wood-Ljungdahl途径的产乙酸厌氧非光合作用生物体例如梭菌(Clostridium sp.)以经由通过用碳水化合物和气态进料(例如，CO2/H2、或CO)共发酵的混合营养发酵提高产物的产率。展现出2-35％的基于碳水化合物进料的产率提高。梭菌(Clostridium sp.)被证明产生包括乳酸在内的许多潜在产物。
[0011] 在另一实例中，Shi等人(Journal of Fermentation and Bioengineering，第84卷，第6期，579-587，1997)展现了钩虫贪铜菌(Cupriavidus necator)能够由数种酸性原料(包括乙酸、乳酸、和丁酸)产生聚(β-羟基丁酸)(PHB)和生物质。
[0012] 在另一实例(Karst等，Journal of General Microbiology，1984，130，第1987-1994页)中，好氧的化能无机营养生物体例如钩虫贪铜菌能够用CO2/H2和琥珀酸来混合营养生长以产生聚(β-羟基丁酸)(PHB)和生物质。
[0013] 此状，丝状真菌菌株例如间型脉孢菌(N.intermedia)可用于用在乙醇生产的工业工艺中的基于小麦的稀釜馏物的发酵(Ferreira等，Energies，2014，7，第3872页)。间型脉孢菌培养也可用于获得作为次生产物的食品级生物质。发明内容
[0014] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述了用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将包括至少一种能发酵的底物的含水物流(AS)和/或其衍生物提供至发酵区；将包括H2、CO2/H2、甲烷、和/或CO的至少一种的气态物流(GS)提供至所述发酵区，其中任选地使所述GS和AS物流接触和/或混合；所述发酵区包括至少一种能够代谢AS底物和GS底物的生物体，其中发酵在以混合营养方式代谢所述GS中的至少一种气态底物和所述AS中的至少一种底物的条件下操作；和经由所述发酵形成至少一种产物。
[0015] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述了组合物，其包括AS、GS、和生物体，其中所述生物体或者其等同物或者工程化等同物为甲烷营养菌或者代谢氢气的或代谢CO的化能无机营养生物体，和其中所述生物体能够混合营养代谢所述GS中的至少一种气态底物和所述AS中的至少一种底物。
[0016] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产发酵或生物衍生产物的系统，其包括：用于将AS或其衍生物提供至发酵区的部件；用于将GS或其衍生物提供至发酵区的部件；发酵区，所述发酵区包括至少一种能够混合营养代谢AS底物和GS底物的生物体，其中发酵在同时发酵所述GS中的至少一种气态底物和所述AS中的至少一种底物的条件下操作；用于控制发酵条件的一个或多个发酵区控制部件；和用于处理产物的区。
[0017] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将具有至少一种能发酵的底物的含水物流(AS)和/或其衍生物提供至发酵区；将包括H2、CO2/H2、甲烷、和CO的至少一种的气态物流(GS)提供至所述发酵区，所述发酵区包括至少一种能够代谢所述AS底物中的至少一种物质的生物体；其中所述AS包括(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或者碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸；和其中所述生物体能够代谢所述GS中的至少一种物质。
[0018] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将至少具有甘油和乳酸的含水物流(AS)和/或其衍生物提供至发酵区；将包括H2或任选的CO2/H2的气态物流(GS)提供至所述发酵区，所述发酵区包括至少一种能够代谢甘油和乳酸的生物体和其中所述生物体能够代谢所述GS中的至少一种物质。
[0019] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将至少具有甘油和乳酸的含水物流(AS)和/或其衍生物提供至发酵区；将包括H2或任选的CO2/H2的气态物流(GS)提供至所述发酵区，所述发酵区包括至少一种能够代谢甘油和乳酸的钩虫贪铜菌生物体和其中所述生物体能够代谢所述GS中的至少一种物质。
[0020] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将来自具有至少一种能发酵的底物的废发酵液和/或其衍生物的含水物流(AS)提供至发酵区；将包括H2或任选的CO2/H2的气态物流(GS)提供至所述发酵区，所述发酵区包括至少一种能够代谢甘油和乳酸的生物体和其中所述生物体能够代谢所述GS中的至少一种物质。
[0021] 在一个或多个实施方式中，提供气态物流(GS)是任选的。在一些实施方式中，本公开内容描述用于生产产物的生物催化工艺，其包括：提供包括如下的含水物流(AS)和/或其衍生物：(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸；所述发酵区包括至少一种能够同时代谢所述多元醇的至少一种和所述羧酸的至少一种的生物体，其中发酵在代谢所述AS中的所述多元醇的至少一种和所述羧酸的至少一种的条件下操作；和经由所述发酵形成至少一种产物。
[0022] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述组合物，其包括AS和生物体，其中所述生物体或者其等同物或工程化等同物能够同时代谢所述AS中的(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸。
[0023] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产发酵或生物衍生产物的系统，其包括：用于将包含(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸或其衍生物的AS提供至发酵区的部件；发酵区，所述发酵区包括至少一种能够混合营养代谢AS底物中的(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸的生物体，其中发酵在同时发酵所述AS中存在的(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸的条件下操作；用于控制发酵条件的一个或多个发酵区控制部件；和用于处理产物的区。
[0024] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将具有(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸的含水物流(AS)和/或其衍生物提供至发酵区；所述发酵区包括至少一种能够代谢所述AS底物中的(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸的生物体。
[0025] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将具有(1)甘油、和(2)乳酸的含水物流(AS)和/或其衍生物提供至发酵区；所述发酵区包括至少一种能够代谢甘油和乳酸的生物体。
[0026] 在一个或多个实施方式中，本公开内容描述用于生产产物的生物催化工艺，其包括：将具有(1)甘油、和(2)乳酸的含水物流(AS)和/或其衍生物提供至发酵区；所述发酵区包括至少一种能够代谢甘油和乳酸的钩虫贪铜菌生物体。附图说明
[0027] 以下描述是作为解释而提供的。附图的公开内容不限于以下描述。
[0028] 图1为将作为原料的玉米生物质提供至发酵区并且产生CO2物流、含水物流、和乙醇物流的示意图。
[0029] 图2为将气态物流和含水物流提供至发酵区并且通过混合营养发酵而产生产物并且任选地产生CO2的示意图。
[0030] 图3A为如下的示意图：将作为原料的玉米生物质提供第一发酵区，产生CO2物流、含水物流、和乙醇物流，其中所述含水物流随后被提供至第二发酵区，从而通过发酵而产生产物和CO2。
[0031] 图3B为如下的示意图：将作为原料的玉米生物质提供至第一发酵区，产生CO2物流、含水物流、和乙醇物流，其中随后将所述含水物流、和H2物流提供至第二发酵区，从而通过混合营养发酵而产生产物和任选地产生CO2。
[0032] 图3C为如下的示意图：将作为原料的玉米生物质提供至第一发酵区，产生CO2物流、含水物流、和乙醇物流，其中随后将所述CO2物流、所述含水物流、和H2物流提供至第二发酵区，从而通过混合营养发酵而产生产物和任选地产生CO2。
[0033] 图4为如下的示意图：(1)将作为原料的玉米生物质提供至第一发酵区，产生CO2物流、含水物流、和乙醇物流，(2)将水和天然气物流提供至蒸汽甲烷重整(SMR)和水煤气变换(WGS)区，产生包括CO2和/或H2的物流，(3)将所述CO2物流、所述含水物流、所述CO2/H2物流、和H2物流提供至第二发酵区，通过混合营养发酵而产生产物和任选地产生CO2。
[0034] 图5为如下工艺的示意图：其中(1)天然气在组合式热电(CHP)单元中的燃烧产生电力并且产生热，所述电力驱动电解池，所述热驱动锅炉，所述锅炉产生高压蒸汽，所述高压蒸汽驱动蒸汽涡轮机(蒸汽轮机)，所述蒸汽涡轮机产生电力，所述电力驱动电解池，所述电解池通过水电解而产生H2，其被用于与图4中所示并且在以上描述的混合营养发酵过程类似的混合营养发酵过程中，(2)由天然气通过蒸汽甲烷重整(SMR)过程(任选地包括水煤气变换(WGS)过程)得到CO2和/或H2，其被用于与图4中所示并且在以上描述的混合营养发酵过程类似的混合营养发酵过程中；(3)以与图4中所示并且在以上描述的过程类似的过程通过混合营养发酵而产生产物并且任选地产生CO2。
[0035] 图6为如下工艺的示意图：其中(1)由天然气通过蒸汽甲烷重整(SMR)过程(任选地包括水煤气变换(WGS)过程)得到CO2和/或H2，其被用于与图4中所示并且在以上描述的混合营养发酵过程类似的混合营养发酵过程中；(2)天然气或者从所述WGS过程收取的合成气可用于驱动燃气涡轮机(燃气涡机)，所述燃气涡轮机产生电力，其驱动电解池，所述电解池通过水电解而产生H2；(3)通过所述燃气涡轮机产生的热可用于驱动锅炉，所述锅炉产生高压蒸汽，所述高压蒸汽驱动蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机产生电力，所述电力驱动电解池，所述电解池通过水电解而产生H2；(4)通过水电解而产生H2，其被用于与图4中所示并且在以上描述的混合营养发酵过程类似的混合营养发酵过程中；(5)与图4中所示并且在以上描述的混合营养发酵过程类似的混合营养发酵过程产生产物并且任选地产生CO2。
[0036] 图7为如下工艺的示意图：(1)将作为原料的玉米生物质提供至第一发酵区，产生CO2物流、含水物流、和乙醇物流；(2)其中随后将所述CO2物流、所述含水物流的至少一些和H2物流提供至第二发酵区，从而通过混合营养发酵而产生产物并且任选地产生CO2；(3)其中将来自第二发酵区的发酵液放液(肉汤放液，broth bleed)通过生物质除去而处理并且将所得不含生物质的发酵液(肉汤，broth)提供至第一发酵区。
具体实施方式
[0037] 应理解，前面的一般描述和以下的详细描述两者均仅是示例性的和说明性的并且不限制如要求保护的发明。
[0038] 本文中的公开内容包括：生物催化工艺、生物催化剂、发酵或生物衍生产物、包括通过生物催化工艺生产的产物的组合物、包括发酵或生物衍生产物的组合物、用于生物催化工艺的包括生物催化剂的组合物、用于生产发酵或生物衍生产物的系统、和用于生物催化工艺中的生物体。
[0039] 在一些实施方式中，通过使用第一生物质发酵过程的副产物例如玉米发酵过程的副产物、例如由玉米原料生产生物乙醇的过程的副产物作为用于进一步发酵的原料，本文中公开的生物催化工艺可容许改善的碳利用率。在一些实施方式中，本文中公开的生物催化工艺消耗第一生物质发酵过程的副产物并且将那些副产物升级为更大价值的产物。在一些实施方式中，第一生物质发酵过程的作为用于本文中公开的生物催化工艺的原料而让人感兴趣的副产物包括，但不限于，CO2废气、和釜馏物的能发酵的成分。
[0040] 本公开内容部分地涉及用于生产产物的生物催化工艺，其包括将含水物流(AS)和气态物流(GS)、或其衍生物提供至发酵区和以混合营养方式代谢所述含水物流中的至少一种底物和所述气态物流中的至少一种底物。在一些实施方式中，所述AS和GS在被提供至所述发酵区之前混合。在一些实施方式中，将所述AS和GS在所述发酵区中初始地、定期地(按时地，regularly)、或者不断地混合。
[0041] 本公开内容部分地涉及用于生产产物的生物催化工艺，其包括将包括(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸的含水物流(AS)提供至发酵区，和将(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸同时代谢。
[0042] 在一些实施方式中，所述含水物流包括如下的至少一种：废发酵物流、来自生物乙醇生产过程的釜馏物、来自生物乙醇生产过程的稀釜馏物物流、浓缩的玉米酒糟可溶物(CDS)、来自生物乙醇生产过程的全(whole)釜馏物物流、甘油、碳水化合物、碳水化合物低聚物、蛋白质、羧酸、乙酸、乳酸、或者其衍生的含水物流。
[0043] 如本文中使用的，“废发酵物流”意指在除去产物之后的发酵过程的剩余物，其包括但不限于发酵副产物和未反应的原料。
[0044] 如本文中使用的，“全釜馏物”意指在除去产物之后的发酵过程的液体和固体剩余物。
[0045] 如本文中使用的，“稀釜馏物”意指在除去产物之后的发酵过程的液体剩余物。
[0046] 如本文中使用的，“浓缩的玉米酒糟可溶物”(CDS)意指在除去至少一部分水之后的浓缩的稀釜馏物。此处，稀釜馏物应包括CDS。
[0047] 如本文中使用的，“生物乙醇”意指由生物质原料得到的乙醇。
[0049] 在一些实施方式中，所述AS包括选自如下的化合物：有机酸、脂肪酸、多元醇、甘油、碳水化合物、和碳水化合物低聚物、肽、多肽、甜菜碱、碳水化合物、维生素、和酶。例如，所述AS可包括有机酸例如琥珀酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、富马酸、叶酸、和植酸。例如，所述AS可包括脂肪酸例如饱和、单不饱和、和多不饱和脂肪酸。例如，所述AS可包括脂肪酸例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、棕榈油酸、异油酸、肉豆蔻脑酸、芥酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸(eicopentanoic acid)、二十二碳六烯酸、以及具有与此处所列出的那些相比更长或更短的碳链、或者更多或更少的碳键、和/或以顺式和反式构型排列的双键的脂肪酸。例如，所述AS可包括碳水化合物例如单糖、二糖、低聚糖、多糖，其各自可包括糖醇作为它们的整个结构或者作为它们结构的一部分。
[0050] 在至少一个实施方式中，所述AS包括(1)至少一种甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸。例如，所述羧酸可选自脂肪酸、乳酸、和乙酸。
[0051] 在至少一个实施方式中，所述AS包括(1)至少一种甘油，和(2)乳酸。
[0052] 在至少一个实施方式中，所述AS得自生物乙醇过程。
[0053] 在如本文中描述的生物催化工艺的一些实施方式中中，发酵液放液物流意指所述发酵液的从所述发酵区转移的部分，其中所述放液物流的组分可被任选地添加回所述发酵液。
[0054] 在如本文中描述的生物催化工艺的一些实施方式中，将发酵液放液物流从所述发酵区除去，处理以除去生物质，和将所得不含生物质的发酵液提供至所述发酵区，从而将所述发酵液放液物流再循环。在至少一个实施方式中，发酵液放液物流的再循环容许原料的改进的利用率。通过稀釜馏物的能发酵的成分的收取而无需蒸发步骤，如当前描述的发酵液放液物流的再循环可容生物质发酵体系中的改进的碳利用率。
[0055] 在一些实施方式中，所述气态物流包括H2。在一些实施方式中，所述气态物流包括合成气。在一些实施方式中，所述气态物流包括CO2/H2、H2和/或CO。在一些实施方式中，所述气态物流包括CO2和/或H2，其任一种或全部两者可得自蒸汽甲烷重整(SMR)过程，其可任选地进一步包括水煤气变换(WGS)过程。
[0056] 在一些实施方式中，所述气态物流包括CO2和/或H2并且在所述发酵区中所述GS具有范围0-0.35mol CO2/mol H2的CO2:H2摩尔比。在另一实施方式中，所述GS具有范围0.15-0.25mol CO2/mol H2的CO2:H2摩尔比。在一个实施方式中，可进料纯的H2并且CO2的唯一来源可来自所述AS，例如来自稀釜馏物的代谢。在另一实施方式中所述GS在H2方面可为低的。
[0057] 在一些实施方式中，所述气态物流包括天然气。在一些实施方式中，所述GS得自天然气、例如可在至少一个组合式热电(CHP)单元中燃烧以产生电力的天然气。在至少一个实施方式中，所述CHP单元中产生的电力被用于经由水电解而产生H2。在至少一个实施方式中，将所述通过水电解而产生的H2用于本文中描述的发酵过程中。在至少一个实施方式中，所述CHP单元产生蒸汽，所述蒸汽可用于驱动涡轮发电机以产生电力。所产生的电力可被输出，被输出用于本文中描述的生物催化工艺中，被输出用于生物乙醇生产中，和/或保证H2和O2生产，从而生产H2来用于本文中描述的发酵过程中。在至少一个实施方式中，所产生的电力经由水电解，从而生产H2和O2而保证H2生产。在至少一个实施方式中，由此生产的H2被用于如本文中描述的生物催化工艺中。在至少一个实施方式中，由此生产的O2被用于如本文中描述的生物催化工艺中。
[0058] 在一些实施方式中，将所述气态物流的至少一部分提供至燃气涡轮发电机以产生电力。在一个实施方式中，由此生产的电力经由水电解，从而生产H2和O2而保证H2生产。在至少一个实施方式中，由此生产的H2被用在如本文中描述的生物催化工艺中。在至少一个实施方式中，由此生产的O2被用在如本文中描述的生物催化工艺中。
[0059] 在一些实施方式中，所述气态物流的至少一部分驱动非燃烧涡轮发电机以生产电力。在一个实施方式中，由此生产的电力经由水电解，从而生产H2和O2而保证H2生产。在至少一个实施方式中，由此生产的H2被用在如本文中描述的生物催化工艺中。在至少一个实施方式中，由此生产的O2被用在如本文中描述的生物催化工艺中。
[0060] 在一些实施方式中，所述气态物流的至少一部分被提供至蒸汽甲烷重整(SMR)过程用于生产合成气。在至少一个实施方式中，由此生产的合成气的至少一部分被提供至燃气涡轮发电机以产生电力。在一些实施方式中，所述气态物流的至少一部分被提供至蒸汽甲烷重整(SMR)过程用于生产CO2、H2和/或CO。在至少一个实施方式中，由此生产的CO2、H2和/或CO的至少一部分被提供至燃气涡轮发电机以产生电力。在一个实施方式中，由此生产的电力经由水电解，从而生产H2和O2而保证H2生产。在至少一个实施方式中，由此生产的H2被用在如本文中描述的生物催化工艺中。在至少一个实施方式中，由此生产的O2被用在如本文中描述的生物催化工艺中。
[0061] 在本文中描述的生物催化工艺中，所述发酵区包括至少一种能够代谢AS底物和GS底物的生物体并且发酵在以混合营养方式代谢所述GS中的至少一种气态底物和所述AS中的至少一种气态底物的条件下操作。如本文中使用的，“以混合营养方式代谢”意指代谢不同来源的能量和碳。因此，所述至少一种生物体为可以利用来自多种多样来源的底物的生物体，例如能够在发酵区条件下代谢来自所述AS的至少一种底物和来自所述GS的至少一种底物的生物体。
[0062] 在一些实施方式中，用于以混合营养方式代谢所述GS中的至少一种气态底物和存在于所述AS中的至少一种底物的条件为约6-约8的pH、约30℃-约40℃的温度、和1atm以上绝对压力的压力。在一些实施方式中，发酵区压力为1atm以上绝对压力、例如2atm以上绝对压力、例如2.5atm以上绝对压力。在一些实施方式中，发酵区压力为约1.5-约10atm绝对压力、例如约1.5-约8atm绝对压力、例如约1.5-约5atm绝对压力、例如约2.5-约4atm绝对压力。
[0063] 在一些实施方式中，用于代谢存在于所述AS中的至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物、和(2)至少一种羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸的条件为约6-约8的pH和约30℃-约40℃的温度。
[0064] 在一些实施方式中，所述发酵过程为好氧的或者微好氧的。
[0065] 在一些实施方式中，本文中描述的生物催化工艺包括生物催化剂的使用。如本文中使用的术语“生物催化剂”指的是处于溶液中或固定在固体基质上的经分离或纯化的酶，(细)胞外(的)酶，存在于细胞裂解物中的酶，由进行有机分子的单一化学转变的宿主细胞、或者催化一种或多种有机分子的一系列的序列转变的全细胞原位产生的酶。在一些实施方式中，使用经分离的或者细胞外的酶作为生物催化剂。在一些实施方式中，使用全细胞作为生物催化剂。在一些实施方式中，使用经分离的或细胞外的以及全细胞两者作为生物催化剂。经分离的或纯化的酶可购自商业来源、或者纯化自天然地或非天然地表达所述酶的宿主细胞。所述宿主细胞可为天然存在的或者重组的，例如，工程化细胞。所述宿主细胞可为原核生物例如细菌或古菌、或真核生物例如真菌(例如，酵母)或动物细胞(例如，哺乳动物细胞)。所述宿主细胞可表达和分泌能够催化特定反应例如水解的酶。
[0066] 在一些实施方式中，本文中描述的生物催化工艺包括使用微生物例如天然存在的微生物和重组微生物例如工程化微生物。在一些实施方式中，所述生物体包括如下的至少一种：(1)基因改变(遗传改变，genetic alteration)，(2)化学改变，和(3)非天然发生的改变。
[0067] 在一些实施方式中，所述生物体或者其等同物或工程化等同物为甲烷营养菌、代谢氢气的化能无机营养生物体、或者代谢CO的化能无机营养生物体。
[0068] 在一些实施方式中，所述生物体或等同物或工程化等同物能够代谢甘油。
[0069] 在一些实施方式中，所述生物体或等同物或工程化等同物能够代谢一种或多种羧酸例如乙酸、乳酸、或丁酸。
[0070] 在一些实施方式中，所述生物体能够既代谢甘油，又代谢一种或多种羧酸例如乙酸、乳酸、或丁酸。
[0071] 在一些实施方式中，所述生物体能够代谢甘油和乳酸两者。
[0072] 在一些实施方式中，所述生物体为甲烷营养菌、代谢氢气的化能无机营养生物体、或者代谢CO的化能无机营养生物体，其能够代谢甘油和乳酸两者。
[0073] 所述宿主细胞可为原核生物例如细菌或古菌、或者真核生物例如真菌(例如，酵母)或动物细胞(例如，哺乳动物细胞)。所述宿主细胞可表达和分泌能够催化特定反应例如水解的酶。所述宿主细胞可包含催化不同反应的另外的酶促途径。所述宿主细胞可包含在本文中描述的生物催化工艺中活性的多个酶促途径。
[0074] 在一些实施方式中，所述宿主微生物为原核生物。例如，所述原核生物可为来自梭菌属的细菌例如杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)、或克氏梭菌(Clostridium kluyveri)；来自贪铜菌属的细菌例如钩虫贪铜菌(也称作罗尔斯通氏菌(Ralstonia eutropha))或耐金属贪铜菌(Cupriavidus metallidurans)；或者能够像钩虫贪铜菌那样代谢相同底物的细菌。在一些实施方式中，所述宿主微生物为甲烷营养菌。这样的原核生物也可为构成可用于本文中描述的生物催化工艺中的重组宿主细胞的基因的来源。
[0075] 在至少一个实施方式中，所述生物体为钩虫贪铜菌或梭菌、或其等同物或工程化等同物。在一些实施方式中，所述宿主微生物为真核生物。
[0076] 在一些实施方式中，所述宿主微生物为化能无机营养宿主。在至少一个实施方式中，所述宿主生物体可为代谢氢气的化能无机营养生物体。例如，所述宿主生物体可来自氢杆菌(Hydrogenobacter)属例如嗜热氢杆菌(Hydrogenobacter thermophile)或其等同物或工程化等同物；或者来自氢噬胞菌(Hydrogenophaga)属例如类黄氢噬胞菌(Hydrogenophaga pseudoflava)或其等同物或工程化等同物。例如，所述生物体可为自养水螺菌(Aquaspirillum autotrophicum)或其等同物或工程化等同物。在至少一个实施方式中，所述生物体可为代谢CO的化能无机营养生物体。
[0077] 在一些实施方式中，所述代谢氢气的化能无机营养生物体能够代谢二氧化碳和氢气。
[0078] 在一些实施方式中，所述代谢氢气的化能无机营养生物体能够经由卡尔文-本森(Calvin-Benson)循环代谢二氧化碳和氢气。
[0079] 在一些实施方式中，本文中描述的生物催化工艺的发酵或生物衍生产物包括挥发性产物。所谓“挥发性产物”意指具有比水的沸点低的沸点的产物。在一些实施方式中，所述挥发性产物在所述发酵区的条件下为气体。在一些实施方式中，所述挥发性产物包括链烯烃例如丁二烯、异戊二烯、或异丁烯。
[0080] 在一些实施方式中，本文中描述的生物催化工艺的发酵或生物衍生产物包括单细胞生物体或生物质。
[0081] 在一些实施方式中，本文中描述的生物催化工艺的发酵或生物衍生产物包括单细胞生物体或生物质，其包括聚羟基丁酸(PHB)。
[0082] 在一些实施方式中，本文中描述的生物催化工艺的发酵或生物衍生产物包括链烯烃例如丁二烯、异戊二烯、或异丁烯，或者链烯烃前体例如3-羟基-烯酸、烯醇、或3-羟基酸。
[0083] 在一些实施方式中，本文中描述的生物催化工艺的发酵或生物衍生产物包括选自如下的一种或多种的化合物、或其盐：氨基酸、羟基羧酸、羟基胺、二胺、内酰胺、羧型醇(carboxylic alcohol)、羧型二醇、羧型多元醇、羧型二胺、或者羧型二酸。例如，在一些实施方式中，所述发酵或生物衍生产物包括选自如下的一种或多种的化合物、或其盐：6-氨基己酸、7-氨基庚酸、六亚甲基二胺、己二酸、己内酰胺、1,6-己二醇、或1,5-五亚甲基二胺。
[0084] 本公开内容包括包含通过如本文中描述的、如本文中要求保护的、或者如任意附图中所显示的生物催化工艺生产的发酵或生物衍生产物的组合物。本公开内容包括包含AS、GS、和生物体的组合物，其中所述生物体或者其等同物或工程化等同物为甲烷营养菌或代谢氢气的或代谢CO的化能无机营养生物体，和其中所述生物体能够混合营养代谢所述GS中的至少一种气态底物和所述AS中的至少一种底物。
[0085] 本文中还描述了包括AS和GS的组合物，其中所述组合物适合于如本文中描述的生物催化工艺。本文中还描述了包括AS、GS、和生物体的组合物，其中所述组合物适合于如本文中描述的生物催化工艺。本文中还描述了包括如下的组合物：AS；GS；生物体；和如本文中描述的的生物催化工艺的至少一种产物。
[0086] 本公开内容包括用于生产发酵或生物衍生产物的系统，其包括：适合于将AS或其衍生物提供至发酵区的部件；适合于将GS或其衍生物提供至发酵区的部件；发酵区，所述发酵区包括至少一种能够混合营养代谢AS底物和GS底物的生物体，其中发酵在同时发酵所述GS中的至少一种气态底物和所述AS中的至少一种底物的条件下操作；适合于控制发酵条件的一个或多个发酵区控制部件；和用于处理产物的区。在一些实施方式中，所述用于处理产物的区是任选的。在一些实施方式中，所述用于处理产物的区促进分离步骤。被提供至这样的系统的AS和GS可如本文中之前所描述的。所述至少一种能够混合营养代谢的生物体可如本文中之前所描述的。发酵条件可如本文中之前所描述的。
[0087] 本公开内容包括包含通过如本文中描述的、如本文中要求保护的、或者如任意附图中所显示的生物催化工艺生产的发酵或生物衍生产物的组合物。本公开内容包括包含如下的组合物：AS，其包括(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸或衍生物；和生物体，其中所述生物体或者其等同物或工程化等同物能够代谢所述AS中的(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸或衍生物。
[0088] 本文中还描述了包括AS的组合物：其中所述组合物适合于如本文中描述的生物催化工艺。本文中还描述了包括AS、和生物体的组合物，其中所述组合物适合于如本文中描述的生物催化工艺。本文中还描述了包括如下的组合物：AS；生物体；和如本文中描述的生物催化工艺的至少一种产物。
[0089] 本公开内容包括用于生产发酵或生物衍生产物的系统，其包括：适合于将包括如下的AS或衍生物提供至发酵区的部件：(1)至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸或其衍生物；发酵区，所述发酵区包括至少一种能够代谢至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸的生物体，其中发酵在同时发酵至少一种多元醇例如甘油、碳水化合物、或碳水化合物低聚物，和(2)羧酸例如乙酸、乳酸、琥珀酸或丁酸的条件下操作；适合于控制发酵条件的一个或多个发酵区控制部件；和用于处理产物的区。被提供至这样的系统的AS可如本文中之前所描述的。至少一种能够同时代谢的生物体可如本文中之前所描述的。发酵条件可如本文中之前所描述的。
[0090] 被说成被引入本文作为参考的任何专利、出版物、或者任何其它公开材料(全部或部分)仅在所引入的材料不与本公开内容中所阐述的现有定义、陈述、或其它公开材料矛盾的程度上被引入本文。因此，并且在必要的程度上，如本文中明确阐述的公开内容废弃被引入本文作为参考的任何矛盾的材料。被说成被引入到本文中作为参考、但是与本文中阐述的现有定义、陈述、或其它公开材料矛盾的任何材料或其部分将仅在在所引入的材料与所存在的公开材料之间不引起矛盾的程度上引入。
[0092] 实施例
[0093] 对比实施例1A.来自稀釜馏物中的甘油的好氧发酵的异戊二烯
[0094] 收取来自生产5000万加仑乙醇/年的玉米干磨生物乙醇厂的包含乳酸(16.8g/L)和甘油(14.4g/L)的含水稀釜馏物物流并且将其进料至利用大肠杆菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。仅甘油、而没有乳酸被转化为产物。该好氧发酵产生
3,500公吨/年的异戊二烯(70％的理论产率)，并且副产5,600公吨/年的未被利用的副产物二氧化碳(参见表2)。
3,500公吨/年的异戊二烯(70％的理论产率)，并且副产5,600公吨/年的未被利用的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0095] 实施例1B.来自稀釜馏物的好氧发酵的异戊二烯
[0096] 收取实施例1A的含水稀釜馏物物流并且将其进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵以产生7,200公吨/年的异戊二烯(70％的理论产率)，异戊二烯产量相对于对比实施例1A增加110％(2.1X)，并且副产13,500公吨/年的未被利用的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0097] 实施例1C.来自稀釜馏物与氢气的混合营养好氧发酵的异戊二烯
[0098] 收取实施例1A的含水稀釜馏物物流并且将其进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵。将购买的氢气以足以将来自所述稀釜馏物的发酵的副产物二氧化碳的大约60％转化的量进料至所述好氧发酵。所述好氧发酵产生8,900公吨/年的异戊二烯(70％的理论产率)，异戊二烯产量相对于对比实施例1A增加160％(2.6X)，并且副产8,700公吨/年的未被利用的来自稀釜馏物发酵的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0099] 实施例1D.来自稀釜馏物以及生物乙醇发酵器废气二氧化碳与氢气的混合营养好氧发酵的异戊二烯
[0100] 收取实施例1A的含水稀釜馏物物流并且将其进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的混合营养好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵。还收取来自实施例1A的玉米干磨生物乙醇厂的包含二氧化碳的发酵器废气的大约20％部分并且将其进料至所述混合营养好氧发酵。还将购买的氢气以足以使在生物乙醇厂发酵器废气的该20％部分中的二氧化碳和来自所述稀釜馏物的发酵的副产物二氧化碳的大约60％转化的量进料至所述混合营养好氧发酵。所述混合营养好氧发酵产生12,800公吨/年的异戊二烯(70％的理论产率)，异戊二烯产量相对于对比实施例1A增加270％(3.7X)并且副产8,700公吨/年的未被利用的来自稀釜馏物发酵的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0101] 对比实施例2A：来自稀釜馏物中的甘油的好氧发酵的7-氨基庚酸
[0102] 收取来自生产5000万加仑乙醇/年的玉米干磨生物乙醇厂的包含乳酸(16.8g/L)和甘油(14.4g/L)的含水稀釜馏物物流并且将其与化学计量过量的氨水一起进料至利用大肠杆菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。仅甘油、而没有乳酸被转化为产物。所述好氧发酵产生5,500公吨/年的7-氨基庚酸(70％的理论产率)，并且副产5,000公吨/年的未被利用的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0103] 实施例2B：来自稀釜馏物的好氧发酵的7-氨基庚酸
[0104] 收取实施例2A的含水稀釜馏物物流并且将其与化学计量过量的氨水一起进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵以产生11,600公吨/年的7-氨基庚酸(70％的理论产率)，相对于对比实施例2A，7-氨基庚酸产量增加110％(2.1X)，并且副产12,000公吨/年的未被利用的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0105] 实施例2C.来自稀釜馏物与氢气的混合营养好氧发酵的7-氨基庚酸
[0106] 收取实施例2A的含水稀釜馏物物流并且将其与化学计量过量的氨水一起进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵。将购买的氢气以足以使来自所述稀釜馏物的发酵的副产物二氧化碳的大约60％转化的量进料至所述好氧发酵。所述好氧发酵产生14,000公吨/年的7-氨基庚酸(70％的理论产率)，相对于对比实施例2A，7-氨基庚酸产量增加150％(2.5X)，并且副产7,800公吨/年的未被利用的来自稀釜馏物发酵的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0107] 实施例2D.来自稀釜馏物以及生物乙醇发酵器废气二氧化碳与氢气的混合营养好氧发酵的7-氨基庚酸
[0108] 收取实施例2A的含水稀釜馏物物流并且将其与化学计量过量的氨水一起进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的混合营养好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵。还收取来自实施例2A的玉米干磨生物乙醇厂的包含二氧化碳的发酵器废气的大约20％部分并且将其进料至所述混合营养好氧发酵。还将购买的氢气以足以使在生物乙醇厂发酵器废气的该20％部分中的二氧化碳和来自所述稀釜馏物的发酵的副产物二氧化碳的大约60％转化的量进料至所述混合营养好氧发酵。所述混合营养好氧发酵产生19,900公吨/年的7-氨基庚酸(70％的理论产率)，相对于对比实施例2A，7-氨基庚酸产量增加260％(3.6X)，并且副产7,800公吨/年的未被利用的来自稀釜馏物发酵的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0109] 对比实施例3A.来自稀釜馏物中的甘油的好氧发酵的生物质
[0110] 收取来自生产5000万加仑乙醇/年的玉米干磨生物乙醇厂的包含乳酸(16.8g/L)和甘油(14.4g/L)的含水稀釜馏物物流并且将其与化学计量过量的氨水一起进料至利用大肠杆菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。仅甘油、而没有乳酸被转化为产物。所述好氧发酵产生5,200公吨/年的生物质(25％重量PHB，70％的理论产率)，并且副产7,000公吨/年的未被利用的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0111] 实施例3B.来自稀釜馏物的好氧发酵的生物质
[0112] 收取实施例3A的含水稀釜馏物物流并且将其与化学计量过量的氨水一起进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵以产生11,900公吨/年的生物质(25％重量PHB，70％的理论产率)，相对于对比实施例3A，生物质(25％重量PHB)产量增加130％(2.3X)，并且副产14,600公吨/年的未被利用的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0113] 实施例3C.来自稀釜馏物与氢气的混合营养好氧发酵的生物质
[0114] 收取实施例3A的含水稀釜馏物物流并且将其与化学计量过量的氨水一起进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵。将购买的氢气以足以使来自所述稀釜馏物的发酵的副产物二氧化碳的大约60％转化的量进料至所述好氧发酵。所述好氧发酵产生15,200公吨/年的生物质(25％重量PHB，70％的理论产率)，相对于对比实施例3A，生物质(25％重量PHB)产量增加190％(2.9X)，并且副产9,400公吨/年的未被利用的来自稀釜馏物发酵的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0115] 实施例3D.来自稀釜馏物及生物乙醇发酵器废气二氧化碳与氢气的混合营养好氧发酵的生物质
[0116] 收取实施例3A的含水稀釜馏物物流并且将其与化学计量过量的氨水一起进料至利用钩虫贪铜菌细菌并且保持在6.5-7.0的pH和30℃的温度下的混合营养好氧发酵。所述好氧发酵使来自所述稀釜馏物物流的至少甘油和乳酸发酵。还收取来自实施例3A的玉米干磨生物乙醇厂的包含二氧化碳的发酵器废气的大约20％部分并且将其进料至所述混合营养好氧发酵。还将购买的氢气以足以使在生物乙醇厂发酵器废气的该20％部分中的二氧化碳和来自所述稀釜馏物的发酵的副产物二氧化碳的大约60％转化的量进料至所述混合营养好氧发酵。所述混合营养好氧发酵产生21,900公吨/年的生物质(25％重量PHB，70％的理论产率)，相对于对比实施例3A，生物质(25％重量PHB)产量增加320％(4.2X)，并且副产9,400公吨/年的未被利用的来自稀釜馏物发酵的副产物二氧化碳(参见表2)。
[0117] 表2.在5000万加仑/年的玉米干磨生物乙醇厂中，对于实施例1A-3D，示例性的好氧发酵产物和生产率vs.对比的生产率。
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